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一、冶金鋼鐵行業(yè)的基本情況
冶金行業(yè)中電機(jī)應(yīng)用主要是軋鋼等機(jī)械的生產(chǎn)工藝傳動(dòng)和風(fēng)機(jī)水泵的傳動(dòng)，設(shè)備量大，能源浪費(fèi)極大。隨著冶金工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和冶金生產(chǎn)的環(huán)保要求，冶金工業(yè)將建大量新建軋鋼生產(chǎn)線，并大量應(yīng)用除塵風(fēng)機(jī)和冷卻泵。
二、冶金行業(yè)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及節(jié)能潛力
鋼鐵生產(chǎn)流程的電機(jī)系統(tǒng)大體分兩類：
生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；供/排水泵、鼓風(fēng)機(jī)及除塵風(fēng)機(jī)
1．生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)：例如軋鋼傳動(dòng)，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，工藝要求調(diào)速傳動(dòng)的，大都采用直流傳動(dòng)或交流調(diào)速傳動(dòng)。如采用變頻調(diào)速替代直流調(diào)速，不僅有可觀的節(jié)電效果，還會(huì)因生產(chǎn)效率的提高，維修費(fèi)用的降低等原因而帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。
2．供/排水泵、鼓風(fēng)機(jī)和除塵風(fēng)機(jī)：它們?cè)阡撹F生產(chǎn)流程中大量采用，常規(guī)設(shè)計(jì)為不停機(jī)運(yùn)行，流量過剩時(shí)采用流體循環(huán)或放空的耗能方法。如果采用“ACI”變頻節(jié)電器，不但節(jié)電效果達(dá)到30%以上，而且可采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)跟蹤、調(diào)速，無(wú)須人工操作，這樣既節(jié)能又省工，并大大提高其設(shè)備之功效，增加經(jīng)濟(jì)效益。
三、案例分析（廣鋼轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)）
1．控制對(duì)象：6000V、320KW電動(dòng)機(jī)
2．控制目的：根據(jù)工藝要求及特點(diǎn)，采用變頻調(diào)速裝置對(duì)電機(jī)調(diào)速，保證
達(dá)到工藝的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。
3．控制方案：要求根據(jù)煙塵量的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速大小的控制。根據(jù)工藝要求的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)采用可模擬輸入輸出的PLC與變頻器的多步相結(jié)合，控制風(fēng)機(jī)高速、中速、低速（或多步速）運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)在全范圍內(nèi)的調(diào)速、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、控制，變頻器運(yùn)行采用“閉環(huán)”和“開環(huán)”兩種方式，并可互相切換。
4．控制特點(diǎn)：采用PLC控制與變頻調(diào)節(jié)，可使系統(tǒng)滿足調(diào)速方便，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)加料吹煉、出鋼、倒渣、補(bǔ)爐等不同工藝時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。這樣，損耗減少，節(jié)能顯著，工作安全、可靠。
5．控制要點(diǎn)：考慮到系統(tǒng)對(duì)于煉鋼生產(chǎn)的特殊重要性，保留了原工頻回路，與變頻回路互鎖控制，并加以完善，作為變頻故障的應(yīng)急措施，盡快恢復(fù)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)“工頻”“變頻”兩種運(yùn)行狀態(tài)的方便切換。
四、節(jié)能分析
風(fēng)機(jī)為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，即風(fēng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，因此得出=，式中，P0為額定轉(zhuǎn)速，N0時(shí)的功率，P分別為轉(zhuǎn)速N時(shí)的功率。
根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝要求，冶煉每爐鋼的時(shí)間為26min計(jì)算，其中：風(fēng)機(jī)（320KW）需要高速運(yùn)行（吹氧）14min（頻率采取48Hz或更低），低速運(yùn)行（加料、放鋼、倒渣、補(bǔ)爐等）12min（頻率按20Hz），如果每天低速運(yùn)行11小時(shí)，每年運(yùn)行時(shí)間按330天計(jì)算，則每年的節(jié)電量為：
W1=320×11××330
=1087257（度）
W2=320×（24－11）××330
=157872（度）
則年節(jié)電量為W=W1+W2=1245129（度）
每度電按0.68元計(jì)算，則每年平均節(jié)電費(fèi)約為：1245129×0.68=846687元。
五、效益分析
1．除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，由于系統(tǒng)采用變頻節(jié)電器實(shí)現(xiàn)變速啟動(dòng)，減小了對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪的磨損，大大延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命和維修周期，減少了維修費(fèi)用帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失。
2．系統(tǒng)采用過流、過壓、瞬時(shí)斷電、短路、欠壓、缺相、過載等多種保護(hù)，避免了因此造成電機(jī)燒損而影響生產(chǎn)所帶來(lái)的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。
3．系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)后節(jié)約了大量的電量，由此所帶來(lái)的能源及環(huán)保社會(huì)效益也是不可低估的。
4．投資回收期：設(shè)備總投資800000元，年節(jié)電費(fèi)為：846687元，可以在9.5個(gè)月內(nèi)全部通過節(jié)能降耗帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益收回，這是一項(xiàng)非常值得關(guān)注的設(shè)備改造項(xiàng)目。
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