某公司煉鋼廠3#、4#轉爐配有除塵風機（1250kW/10kV）三臺，運行方式為兩用一備，在改造前拖動電機與除塵風機采用的是液力耦合器的調速方式，電機起動采用水電阻軟起動。

由于采用液力耦合器的調速運行方式，系統使用和維護成本高，當液力耦合器發生故障時，風機將無法運轉，只能停機維修，增加了設備的故障點。而且液力耦合器在調速過程中也會有一定的能量損耗。

液力耦合器具有調節范圍窄，回差大，遲滯性強，控制精度低，系統效率差，維修、維護工作量大等缺點，將液力耦合器的調速方式改為高壓變頻器的調速方式后，要把液力耦合器去掉，改用傳動軸將風機軸與電機軸直聯，不僅可以更大程度的節約電能，而且可以減輕設備的維護工作量。

1、 除塵風機高壓一次系統方案

煉鋼除塵風機高壓一次系統圖

一次系統方案采用了二拖三手動旁路方案，即配備兩臺變頻器，通過刀閘切換達動用兩臺變頻設備可以同時傳動現場任何兩臺電機的目的。采用這種方案可以實現“一變一工一備”、“兩變一備”、“一工一變一備”、“兩工一備”四種運行模式。

三臺風機均可以處于變頻/工頻運行狀態，每臺高壓電機在任一運行模式下，系統具備完全的電氣、邏輯閉鎖和聯鎖雙重關系。此方案共有三臺單刀單擲刀閘（QS1~QS3）及三臺雙刀雙擲刀閘（QS4~QS9）組成，其中雙刀雙擲刀閘自帶機械互鎖，保證工頻電源不會直接接到變頻器輸出，保證變頻器的安全可靠。

QS7與QS9同理。QS5與QS6自帶機械互鎖，保證兩臺變頻器的輸出不會直接短路，造成嚴重事故。同時QS4與QS5，QS6與QS7，QS5與QS2，QS6與QS2之間都為電氣互鎖，保證設備的安全可靠運行。為了保證安全運行，將所有隔離開關的狀態點都分別送入變頻器，在隔離開關位置正確時才能啟動高壓變頻器。

這套方案在滿足三臺電機都能在變頻運行的使用要求，而且節省了一臺變頻器的初期投資，具有一定的經濟性。該方案的缺點是當一臺變頻器出現故障時，需要停車，切換刀閘位置后再重新啟動電機，而不能將備用風機先開起來。該方案雖然有這一點不足，但根據煉鋼的生產工藝要求，這種操作方式還是可以的。

該方案保留了原來工頻系統的水電阻起動回路，當有一臺變頻器故障時，可以采用水電阻起動設備，以工頻運行。本方案把原有的三套水電阻全部保留，這樣就可以保證QS4和QS5、QS6和QS7的互鎖要求，如果三臺風同共用一套水電阻，則在用備用電機的水電阻帶1#除塵風機電機時，需要將QS2、QS5、QS6刀閘同時合上。

由于變頻器的輸出電壓與頻率成正比關系，一旦QF3誤合，由于變頻器的輸出電壓與工頻電壓存在著電壓差，很容易發生事故，所以不推薦工頻回路采用一套水電阻通過刀閘切換來完成三臺電機的工頻起動。

本方案中水電阻電主回路直接接在QF1或QF3電源出線柜的下口，使水電阻在電機運行時長期帶電，這樣可以避免水電阻在冬天時凍冰。

2、 除塵風機變頻改造控制回路方案

2． 1控制電源

高壓變頻器采用的是交流220V控制電源，當為變頻器提供的控制電源掉電時，變頻器可以通過內部配置的UPS供電，UPS內部貯存的電能可能使控制系統繼續運行約30分鐘的時間，同時變頻器會發出輕故障告警信號，提醒值班電工采取措施。

我們的方案為高壓變頻器提供了兩路交流電源，當一路電源出現故障時，通過刀閘切換可以在很短的時間內消除故障。因為高壓配電室是無人值守，所以為了當變頻器故障時，能使值班電工盡快得到信息，我們把變頻器的故障報警信號節點接到高壓柜的綜保裝置上，通過變電站與子站的通訊網絡傳到變電站，通過后臺監視報警畫面報警。

2． 2控制方式

高壓變頻器的控制方案采用PLC自動和手動兩種方式。正常運行時，采用PLC自動運行方式，當PLC自動信號出現故障時，也可以采用手動的方式。煉鋼的除塵風機根據煉鋼吹煉操作過程分別在高速和低速運行。

煉鋼的周期約為30分鐘，在整個吹煉過程中，只有在吹氧的過程中，風機需要高速運轉，高速運轉的時間約占總時間的一半，其余的時間風機可以在低速運行。針對這一工藝特點，變頻器的頻率控制只需要開關量節點來控制高、低速即可，PLC高、低速取的是下氧槍時高速，打到爐后低速。因為在吹煉過程中，有時會有補吹，如果取下氧槍時高速，提氧槍低速，會在補吹或試槍時使變頻器頻繁加、減速，縮短變頻器及風機和電機的使用壽命。

2.3與工頻系統互鎖

從本方案的系統圖中可以看出，QF1（QF3）在變頻回路相當一個電源開關，而在工頻回路中它起著起動設備的作用。當工頻起動時，QF1（QF3）開關閉合，接通電機主回路，同時它的輔助常開觸點閉合，給水電阻起動信號，水電阻動極板開始下降，電機起動，當水電阻極板下降到位后，水電阻開關閉合，起動完成。

為了避免電機在變頻起動時，QF1（QF3）閉合后，水電阻隨動，必須把QF1（QF3）給水電阻的輔助接點的控制回路斷開?？梢圆捎棉D換開關的方法，即當工頻起動時把轉換開關打到工頻位置，轉換開關輔助點閉合，當采用變頻起動方式時，把轉換開關打到變頻位置。

這種方法的優點是比較直觀，但也存在著缺點：如果操作的工人由于疏忽，工頻起動時忘記把開關打到工頻位置，電機起動后，由于QF1（QF3）給水電阻提供節點的控制回路是斷開的，所以水電阻極板不會動作，從而水電阻的阻值在電機起動中一直處于最大狀態，而電機由于水電阻的分壓也一直保持在低轉速大電流的狀態，如果不能及時發現，很容易使水電阻內的電解液沸騰，水位下降，燒毀水電阻，嚴重時甚至造成短路事故。

所以在制定方案時為了避免這種情況，沒有采用轉換開關，而是采用了QS1（QS3）刀閘的常閉輔助點，當采用風機電機采用變頻供電時，QS1（QS3）刀閘閉合，其輔助觸點斷開，切斷了QF1（QF3）開關控制水電阻起動柜的控制回路，當風機電機采用工頻回路供電時，QS1（QS3）回路常閉輔助節點閉合，接通水電阻控制回路，保證工頻起動時水電阻柜正常運作。

3、 結論

通過高壓變頻器兩個月以來的運行，證明了該方案是可行的，完全能滿足煉鋼生產的工藝需求和電氣倒閘操作的安全要求。煉鋼除塵風機的變頻改造總體來說有以下優點：

• 由于去掉了液力耦合器，設備的維護工作量大大減少。
• 根據工藝生產的要求，高壓電機的轉速高速設定為2200rpm，低速設定為1500rpm，經過兩個月的測試，噸鋼耗電的節電率達到了51%，有效的節約了電能，降低了生產成本。
• 由于采用高壓變頻器后電機的轉速降低，電流減小，改變了電動機的運行工況，所以電機的噪音和發熱得到有效改善，能夠延長電機的使用壽命。

（摘編自《電氣技術》，原文標題為“煉鋼除塵風機高壓變頻改造方案分析”，作者為李彥超。）