一、軋鋼廠主要電機設(shè)備 鋼鐵廠的軋鋼廠中主要有空氣排煙機（低壓）、煤氣排煙機（低壓）、鼓風機（低壓）、煤氣引風機（高壓）、空氣引風機（高壓）、鼓風機（高壓）、給水泵、排污泵、熱水循環(huán)泵、凈環(huán)水泵、濁環(huán)水泵、渣漿泵等可進行系統(tǒng)節(jié)能改造。 二、加熱爐風機工藝生產(chǎn)工藝流程 以某鋼廠60萬噸三段梁式加熱爐為例。寬帶作業(yè)區(qū)采用三段梁式加熱爐，送風量靠進風閥調(diào)節(jié)，鼓風機設(shè)計為一用一備，24小時運行。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼坯時，鼓風機進風閥開度為70~80%，送風壓力保持在4.5kPa左右，確保爐膛加熱溫度。在加熱熱鋼坯時鼓風機進風閥開度為50~60%，送風壓力保持在4.5kPa左右，在加熱爐保溫時送風量需求更少，進風閥開度再相應減小，送風壓力保持在4.2kPa左右。煤氣排煙和空氣排煙風量靠進風閥調(diào)節(jié)。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼坯時，煤氣排煙風機空氣排煙進風閥開度為70~85%，在正常生產(chǎn)加熱熱鋼坯時，煤氣排煙風機空氣排煙風機進風閥開度為50~60%，在加熱爐保溫時，則兩臺風機進風閥開度則為30%?？諝馀艧燂L機煤氣排煙風機進風閥開度根據(jù)軋鋼速度軋鋼大小做調(diào)整保證爐膛內(nèi)溫度的均恒，兩者的排煙溫度控制在100℃以內(nèi)，超180℃報警，
軋鋼廠節(jié)能解決方案
三、節(jié)能改造解決方案 三段梁式加熱爐鼓風機、煤氣引風機、空氣引風機，因電機和風機選型是以加熱爐最大生產(chǎn)能力來選配的，由于實際生產(chǎn)能力沒有達到最大生產(chǎn)能力長期以來均通過調(diào)節(jié)閘門、增加管網(wǎng)流體阻力的方法來實現(xiàn)流量控制，故系統(tǒng)效率低、功耗大、電能浪費嚴重。由于生產(chǎn)正常時要求持續(xù)、穩(wěn)定的供風，因此風量、風壓變化不大，此時可通過變頻器對風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)消除節(jié)流損失，同時提高風機的運行效率，雖然由于電動機負載率的下降會使其運行效率降低，但因風機運行功率的下降幅度很大，電動機的損耗也有所減少，最終使電動機運行功率大幅度下降，從而達到節(jié)電的目的。 1變速調(diào)速原理：按照電機學的基本原理，電機的轉(zhuǎn)速原理滿足如下關(guān)系式：式中：P-電機極對數(shù)電機運行頻率轉(zhuǎn)差從式中看出，電機的同步轉(zhuǎn)速N1正比于電機的運行頻率N，由于轉(zhuǎn)差S一般情況下比較?。?.05，電機的實際轉(zhuǎn)速N約等于電機的同步轉(zhuǎn)速N1，所以調(diào)節(jié)了電機的供電頻率F，就能改變電機的實際轉(zhuǎn)速。而改變頻率必須改變供電電壓，由交流電機成產(chǎn)的電磁關(guān)系式：式中：E-電機電動勢定子頻率繞組系數(shù)氣隙主磁通對異頻電機調(diào)速時，希望主磁通恒定，就u/f曲線保持恒定，所以改變頻率時，供電電壓也跟著變化。 2風機調(diào)速節(jié)電原理：由于風機內(nèi)部流體的復雜性，單憑理論不能精確算出它們的性能。只能依靠流體力學中的相似理論，通過實驗和模擬手段來計算風機的運行工況。把相似定律應用于不同轉(zhuǎn)速運行的同一臺風機時，就可得到下式：當改變風機的轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力（揚程）H、軸功率P的關(guān)系為：從上式可以看出，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以降低轉(zhuǎn)速可以大幅度減少耗電量。風機的節(jié)電原理就是用調(diào)速裝置來代替風門調(diào)節(jié)流量，減少節(jié)流損失，節(jié)約電能。風機是用來傳送氣體的機械設(shè)備，風機是把電動機的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機械，它們的啟動力矩都較小，負載輕，具有很大節(jié)能潛力。 3改造方案：加熱爐鼓風機目前的控制方式主要根據(jù)加熱爐助燃風量的需求，空氣引風機、煤氣引風機主要根據(jù)引風溫度和爐膛溫度通過調(diào)整閥門開度來實現(xiàn)。由于助燃鼓風機和引風機工藝較為簡單，沒有必要做閉環(huán)控制，改造方案考慮在采用變頻器后保持進風閥全開，根據(jù)生產(chǎn)需要人工操作調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可隨時隨意改變引風量，以適應的變化，保持風機的正常經(jīng)濟運行，達到穩(wěn)定控制、方便操作、節(jié)約能源的目的。此外，為了保證系統(tǒng)的可靠性，鼓風機引風機現(xiàn)有的控制設(shè)備和運行方式仍將保留，控制回路上設(shè)計工頻/變頻運行切換選擇，工/變頻選擇由人工切換操作，實現(xiàn)助燃離心風機在工頻或變頻運行。因加熱爐鼓風機為一用一備，變頻改造采用一拖二變頻控制方式，設(shè)置1#、2#風機手動切換功能。主路電路圖為了降低勞動強度，改造后助燃鼓風機、引風機的啟/停、工/變切換、調(diào)速控制均采用集中和遠程兩地操作，沿用現(xiàn)有的PLC計算機控制系統(tǒng)，通過在燃控計算機控制系統(tǒng)修改程序增加鼓風機和引風機的調(diào)速操作功能和變頻器輸出頻率、輸出電流顯示功能。 四、運行節(jié)電效果分析： 以煤氣引風機為例：改造后煤氣引風機電機平均節(jié)電率達40%以上，約一年多就能回收成本。 應用變頻器產(chǎn)生的其它效果：維護量減少采用變頻調(diào)速后無論哪種工藝條件，隨時可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作，由于啟動緩慢及轉(zhuǎn)速的降低相應地延長了許多零部件的壽命，同時極大地減輕了對管道的沖擊，節(jié)約大量的維護費用。減少了對電網(wǎng)的沖擊采用變頻器后系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動，電機啟動電流遠遠小于額定電流，啟動時間相應延長，對電網(wǎng)無沖擊，減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷，有效地延長了電機的使用壽命。改善了工作環(huán)境在滿員了生產(chǎn)工藝要求下，通過降低了風機的轉(zhuǎn)速降低了風機的燥聲，特別是在加熱爐換相時負載突變參生巨大燥音，通過變頻器的電流限幅功能降低負載突變時風機的轉(zhuǎn)速，風機燥聲降低相當明顯。大大改善了員工工作環(huán)境。
三、節(jié)能改造解決方案 三段梁式加熱爐鼓風機、煤氣引風機、空氣引風機，因電機和風機選型是以加熱爐最大生產(chǎn)能力來選配的，由于實際生產(chǎn)能力沒有達到最大生產(chǎn)能力長期以來均通過調(diào)節(jié)閘門、增加管網(wǎng)流體阻力的方法來實現(xiàn)流量控制，故系統(tǒng)效率低、功耗大、電能浪費嚴重。由于生產(chǎn)正常時要求持續(xù)、穩(wěn)定的供風，因此風量、風壓變化不大，此時可通過變頻器對風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)消除節(jié)流損失，同時提高風機的運行效率，雖然由于電動機負載率的下降會使其運行效率降低，但因風機運行功率的下降幅度很大，電動機的損耗也有所減少，最終使電動機運行功率大幅度下降，從而達到節(jié)電的目的。 1變速調(diào)速原理：按照電機學的基本原理，電機的轉(zhuǎn)速原理滿足如下關(guān)系式：式中：P-電機極對數(shù)電機運行頻率轉(zhuǎn)差從式中看出，電機的同步轉(zhuǎn)速N1正比于電機的運行頻率N，由于轉(zhuǎn)差S一般情況下比較?。?.05，電機的實際轉(zhuǎn)速N約等于電機的同步轉(zhuǎn)速N1，所以調(diào)節(jié)了電機的供電頻率F，就能改變電機的實際轉(zhuǎn)速。而改變頻率必須改變供電電壓，由交流電機成產(chǎn)的電磁關(guān)系式：式中：E-電機電動勢定子頻率繞組系數(shù)氣隙主磁通對異頻電機調(diào)速時，希望主磁通恒定，就u/f曲線保持恒定，所以改變頻率時，供電電壓也跟著變化。 2風機調(diào)速節(jié)電原理：由于風機內(nèi)部流體的復雜性，單憑理論不能精確算出它們的性能。只能依靠流體力學中的相似理論，通過實驗和模擬手段來計算風機的運行工況。把相似定律應用于不同轉(zhuǎn)速運行的同一臺風機時，就可得到下式：當改變風機的轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力（揚程）H、軸功率P的關(guān)系為：從上式可以看出，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以降低轉(zhuǎn)速可以大幅度減少耗電量。風機的節(jié)電原理就是用調(diào)速裝置來代替風門調(diào)節(jié)流量，減少節(jié)流損失，節(jié)約電能。風機是用來傳送氣體的機械設(shè)備，風機是把電動機的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機械，它們的啟動力矩都較小，負載輕，具有很大節(jié)能潛力。 3改造方案：加熱爐鼓風機目前的控制方式主要根據(jù)加熱爐助燃風量的需求，空氣引風機、煤氣引風機主要根據(jù)引風溫度和爐膛溫度通過調(diào)整閥門開度來實現(xiàn)。由于助燃鼓風機和引風機工藝較為簡單，沒有必要做閉環(huán)控制，改造方案考慮在采用變頻器后保持進風閥全開，根據(jù)生產(chǎn)需要人工操作調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可隨時隨意改變引風量，以適應的變化，保持風機的正常經(jīng)濟運行，達到穩(wěn)定控制、方便操作、節(jié)約能源的目的。此外，為了保證系統(tǒng)的可靠性，鼓風機引風機現(xiàn)有的控制設(shè)備和運行方式仍將保留，控制回路上設(shè)計工頻/變頻運行切換選擇，工/變頻選擇由人工切換操作，實現(xiàn)助燃離心風機在工頻或變頻運行。因加熱爐鼓風機為一用一備，變頻改造采用一拖二變頻控制方式，設(shè)置1#、2#風機手動切換功能。主路電路圖為了降低勞動強度，改造后助燃鼓風機、引風機的啟/停、工/變切換、調(diào)速控制均采用集中和遠程兩地操作，沿用現(xiàn)有的PLC計算機控制系統(tǒng)，通過在燃控計算機控制系統(tǒng)修改程序增加鼓風機和引風機的調(diào)速操作功能和變頻器輸出頻率、輸出電流顯示功能。 四、運行節(jié)電效果分析： 以煤氣引風機為例：改造后煤氣引風機電機平均節(jié)電率達40%以上，約一年多就能回收成本。 應用變頻器產(chǎn)生的其它效果：維護量減少采用變頻調(diào)速后無論哪種工藝條件，隨時可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作，由于啟動緩慢及轉(zhuǎn)速的降低相應地延長了許多零部件的壽命，同時極大地減輕了對管道的沖擊，節(jié)約大量的維護費用。減少了對電網(wǎng)的沖擊采用變頻器后系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動，電機啟動電流遠遠小于額定電流，啟動時間相應延長，對電網(wǎng)無沖擊，減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷，有效地延長了電機的使用壽命。改善了工作環(huán)境在滿員了生產(chǎn)工藝要求下，通過降低了風機的轉(zhuǎn)速降低了風機的燥聲，特別是在加熱爐換相時負載突變參生巨大燥音，通過變頻器的電流限幅功能降低負載突變時風機的轉(zhuǎn)速，風機燥聲降低相當明顯。大大改善了員工工作環(huán)境。
