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北京利德華福電氣技術(shù)有限公司 供稿
摘 要：北京利德華福電氣技術(shù)有限公司為寶鋼除鱗泵配備一臺(tái)HARSVERT-VA10/280高壓變頻器。變頻改造后，新昌發(fā)電公司上取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果，節(jié)電率高達(dá)到21.4%。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器, 除鱗泵, 冶金行業(yè)，節(jié)電
一、工程概況
寶鋼不銹鋼1780熱軋除鱗系統(tǒng)由日本三菱公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，其中高壓除鱗電機(jī)由日本三菱與上海電機(jī)廠合作制造，中冶賽迪負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)，系統(tǒng)于2003年12月正式投入運(yùn)行。寶鋼不銹鋼1780熱軋機(jī)組的軋制鋼種有不銹鋼和碳鋼兩個(gè)鋼種，除鱗泵年工作時(shí)間約為6935小時(shí)，其中用于碳鋼除鱗每年約為4435小時(shí)，不銹鋼除鱗每年約為2500小時(shí)。
除鱗為熱軋過程中的一道很重要的工序，除鱗系統(tǒng)由除鱗泵和噴射閥組成，其作用是通過高壓水的強(qiáng)大沖擊力，清除熱軋鋼坯在加熱過程中產(chǎn)生的爐生氧化鐵皮和軋制過程中再生的二次氧化鐵皮，從而保證鋼材成品表面質(zhì)量。除鱗泵將水流向母管，再由母管上的噴射閥的開啟完成除鱗過程。
二、除鱗工藝介紹
熱軋軋線上配備四組噴射閥，除鱗點(diǎn)分別為除鱗箱入口、出口除鱗（HBSa+HBSb）、粗軋機(jī)入口除鱗（RMa）、出口除鱗（ RMb）、精軋機(jī)入口、出口除鱗（ FSBa+FSBb ）。各除鱗點(diǎn)用水的流量需求為：除鱗箱入口、出口除鱗噴嘴各需3630L/min、粗軋機(jī)入口需要3250L/min、粗軋機(jī)出口噴嘴需要3250L/min、精軋機(jī)上、下噴嘴各需要4200L/min。
碳鋼、不銹鋼的不同產(chǎn)品和不同的生產(chǎn)軋制節(jié)奏，使除鱗點(diǎn)的數(shù)量、位置、除鱗的流量在隨時(shí)變化。除鱗點(diǎn)的判斷是通過鋼坯在生產(chǎn)線上的線位進(jìn)行判斷，除鱗點(diǎn)數(shù)越多，則噴射閥打開越多，則母管壓力要求越高。
除鱗系統(tǒng)還設(shè)置一個(gè)10m³的平衡氣水罐，四臺(tái)除鱗泵采用共用母管方式。
總管出口壓力在18MPa~ 22MPa之間變化。除鱗泵工作在兩種狀態(tài)：一種是除鱗狀態(tài)，需要壓力為18MPa；一種是非除鱗狀態(tài)，當(dāng)除鱗泵流量低于110t/h時(shí)，則打開熱保護(hù)旁通閥，將水流入地溝，這是防止在非除鱗時(shí)噴射閥關(guān)閉，導(dǎo)致打悶泵的情況。
三、設(shè)備參數(shù)
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電機(jī)參數(shù)
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除鱗泵參數(shù)
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電機(jī)型號(hào)
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YKOS3400-2
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泵型號(hào)
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FK9K45
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電機(jī)廠家
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上海電機(jī)廠
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泵廠家
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上海電力修造廠
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額定電壓
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10KV
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進(jìn)出口流量
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400t/h（6667L/min）
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額定功率
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3400KW
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進(jìn)口壓力
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0.2 MPa
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額定電流
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225A
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出口壓力
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20 MPa
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額定轉(zhuǎn)速
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2985r/min
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效率
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75%
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功率因數(shù)
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0.906
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最小流量
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80 t/h（1333L/min）
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四、存在問題及解決辦法
寶鋼不銹鋼熱軋廠配有4臺(tái)除鱗泵，正常生產(chǎn)中為3用1備，在改造前4臺(tái)除鱗泵均為帶電抗器工頻啟動(dòng)，盡管如此除鱗水泵電機(jī)每次工頻啟動(dòng)和噴水除鱗過程時(shí)，負(fù)載急劇變化產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊電流，對電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生很大的沖擊力，使電機(jī)內(nèi)部受損，降低了電機(jī)的使用壽命，影響了軋線的正常運(yùn)行。另外，由于除鱗高壓水泵為始終工頻運(yùn)行，在非除鱗階段通過旁通閥將水流入地溝，無法滿足不同鋼種除鱗對系統(tǒng)壓力和空載情況下流量的不同需求，導(dǎo)致了大量的電能、水資源浪費(fèi)。
經(jīng)過多方論證，最終寶鋼在2009年選用了北京利德華福高壓變頻器產(chǎn)品對1#除鱗泵進(jìn)行變頻改造調(diào)節(jié)流量，其余3臺(tái)泵仍為原來的帶電抗器工頻啟動(dòng)方式。
五、高壓變頻器參數(shù)
考慮到除鱗泵電機(jī)受到的沖擊力大、負(fù)荷力矩頻繁波動(dòng)的特點(diǎn)，根據(jù)電機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)、電機(jī)和負(fù)載的n-T 曲線、加減速時(shí)間的要求，利德華福公司高壓變頻器有如下放大的選型：
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項(xiàng)目
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高壓變頻器參數(shù)
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高壓變頻器型號(hào)
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HARSVERT-VA10/280
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控制方式
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DSP矢量控制方式
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額定容量
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5000 KVA（電機(jī)額定功率3400KW）
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變頻系統(tǒng)輸出電流
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280A （電機(jī)額定電流225A）
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模塊串聯(lián)級(jí)數(shù)
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8級(jí)串聯(lián) 48脈沖整流
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IGBT 參數(shù)
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1700V 600A 德國英飛凌
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加速時(shí)間（40HZ——50HZ）
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1.5秒
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變頻整機(jī)系統(tǒng)效率
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≥ 97 %
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變頻輸入側(cè)功率因數(shù)
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≥ 0.95
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六、變頻器控制方案
目前變頻器有兩種自動(dòng)控制方式，一種是根據(jù)除鱗點(diǎn)控制，當(dāng)有1個(gè)除鱗點(diǎn)時(shí)，變頻器控制在45HZ運(yùn)行，當(dāng)有2個(gè)或3個(gè)除鱗點(diǎn)時(shí)，變頻器運(yùn)在48HZ，當(dāng)有4個(gè)除鱗點(diǎn)時(shí)，變頻器運(yùn)行在50HZ。另一種就是根據(jù)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制，維持母管壓力在某一恒定值，該壓力值由操作工根據(jù)生產(chǎn)的鋼種不同而設(shè)定。當(dāng)在非除鱗狀態(tài)時(shí)，除鱗泵工作在最小頻率。
不除鱗的情況有兩種：
1、每塊鋼坯除鱗結(jié)束，等待下一塊鋼坯，其間隔大概20s左右；
2、生產(chǎn)線上的輥道有磨損，需要經(jīng)常更換，每天需要換輥8次，每次15分鐘，該過程不需要除鱗，可將運(yùn)行頻率將至最小頻率運(yùn)行。
上述兩種情況結(jié)束后開始除鱗時(shí)，需要馬上將頻率由最低頻率升至給定頻率，寶鋼不銹鋼目前設(shè)置的最小頻率為30HZ。
七、節(jié)能效果
由計(jì)算公式： 得出：
則每年單臺(tái)除鱗泵變頻時(shí)的耗能：
高速時(shí)耗能：2800KW
低速時(shí)耗能：  =804 KW（考慮了電機(jī)、變頻器效率）
則綜合耗能 =2800×70%+804×30%= 2201 KW
3、節(jié)電率
節(jié)電率= （2800-2201）÷2800 ≈ 21.4%
八、變頻改造心得
寶鋼除鱗系統(tǒng)現(xiàn)在的工作方式為兩臺(tái)工頻泵和一臺(tái)變頻泵共同運(yùn)行，由于采用共用母管，兩臺(tái)工頻泵始終50HZ運(yùn)行，而變頻泵在不斷調(diào)節(jié)頻率，從流量上觀察，變頻泵只有運(yùn)行在50HZ時(shí)才能與工頻泵流量相匹敵，而運(yùn)行在50HZ以下，則變頻泵流量會(huì)小很多，相當(dāng)于此時(shí)變頻泵出力很小，這是變頻泵與工頻泵共同運(yùn)行必然的結(jié)果。
如果四臺(tái)泵全改為變頻控制，共同調(diào)節(jié)，效果將會(huì)好很多，還能夠把低速降到更低的頻率。寶鋼不銹鋼正不斷摸索經(jīng)驗(yàn)，今后也會(huì)有改造2#、3#除鱗泵變頻的意愿。
九、寶鋼除磷泵其他業(yè)績
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用戶名稱
及高壓變頻器型號(hào)
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電機(jī)容量
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數(shù)量
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加速時(shí)間
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變頻器容量
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IGBT參數(shù)
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簽定日期
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寶鋼不銹鋼1780熱軋除鱗泵
HARVEST-VA10/280
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3400 KW
10 KV
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1臺(tái)
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40-50HZ 1.5秒
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4000KW
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600A
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2009.6
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寶鋼梅山鋼鐵1780熱軋除鱗泵
HARVEST-VA10/360
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3800KW
10 KV
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1臺(tái)
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40-50HZ 2秒
15-50HZ 8秒
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5000KW
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800A
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2011.3
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寶鋼德盛帶鋼廠
HARVEST-VA10/175
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2240 KW
10 KV
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1臺(tái)
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40-50HZ 2秒
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2800 KW
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400A
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2011.12
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