1、引言
廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司（以下簡稱韶鋼）位于韶關(guān)市南郊，占地面積8320m2.韶鋼是中國500家最大工業(yè)企業(yè)和國家512家重點(diǎn)企業(yè)之一，世界100家大型鋼鐵企業(yè)排行第95位，具有年產(chǎn)鋼160萬噸以上能力。煉鐵廠是韶鋼的一個(gè)主體生產(chǎn)廠，負(fù)責(zé)公司所需鐵水和鐵塊冶煉。煉鐵廠現(xiàn)有6座高爐，總爐容2405m3，年產(chǎn)生鐵230萬噸。
高爐冶煉鐵水過程中產(chǎn)生大量的熔渣，通常是用大流量的中壓水將其降溫并沖散，同時(shí)輸送到水渣池回收，作為煉鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品。高爐生產(chǎn)是不間斷的，一般情況下每天出鐵15次，在高爐出鐵前、后各放一次渣，兩次出渣時(shí)間約30min，在此時(shí)間內(nèi)要求水沖渣系統(tǒng)的水泵滿負(fù)荷工作，其余時(shí)間水泵只需保持約30%水流量防止管道堵塞即可。我廠4#-高爐使用ZGB-300型沖渣泵，機(jī)組有關(guān)數(shù)據(jù)如附表原系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，起動(dòng)前管道進(jìn)出水閥門關(guān)閉，起動(dòng)后閥門開度約90%，機(jī)組全速運(yùn)行，電網(wǎng)電壓6300V，電機(jī)運(yùn)行電流33A，功率因數(shù)81.6%，耗電功率294kW.不需沖渣水時(shí)通過調(diào)節(jié)閥門在30%來調(diào)節(jié)水流量（此時(shí)電機(jī)電流25A），耗電功率214kW，一方面導(dǎo)致大量的節(jié)能損失，另一方面頻繁操作閥門，致使其使用壽命大大降低，增加了停產(chǎn)更換閥門的時(shí)間，為此我廠決定對(duì)4#高爐沖渣泵進(jìn)行改造。
2、系統(tǒng)方案選擇在選擇調(diào)速方案時(shí)，我們?cè)鴱墓?jié)省投資出發(fā)考慮過使用調(diào)速型液力偶合器，但由于需將原機(jī)組的混凝土基礎(chǔ)全部打掉重新?lián)v制，工作量大、施工周期長，將影響正常生產(chǎn)，為此決定采用高壓變頻調(diào)速器。
3、佳靈IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器原理及特點(diǎn)目前，低壓變頻調(diào)速技術(shù)已比較成熟，但在高壓變頻調(diào)速技術(shù)方面，由于變頻器的核心功率器件耐壓有限，所以高壓變頻器并不象低壓變頻器一樣具有簡單統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生了當(dāng)今各種各樣的結(jié)構(gòu)。
佳靈高壓變頻器由于解決了IGBT直接串聯(lián)這一世界性難題，使其具有和低壓變頻器一樣簡單的結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品成功融入IGBT直接串聯(lián)技術(shù)、正弦波技術(shù)、抗共模電壓技術(shù)和直接速度控制（DSC）技術(shù)，使得產(chǎn)品具有與其它形式（單元串聯(lián)多重化、中心點(diǎn)箝位三電平等）產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)越性，該產(chǎn)品已被列為“國家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目”。
（1） 整個(gè)系統(tǒng)沒有輸入輸出變壓器，體積小重量輕，僅為其他品牌體積的1/2，減少了基建投資，解決了我廠基建空間不足的實(shí)際情況。
?。?） 由于該變頻器結(jié)構(gòu)簡單，無變壓器，所以故障點(diǎn)大大減少，整個(gè)系統(tǒng)效率高，額定負(fù)載效率98%以上。
?。?） 采用正弦波技術(shù)，大大提高輸出波形質(zhì)量，輸出電壓諧波含量小于3%，特有的共模技術(shù)使整個(gè)系統(tǒng)的共模電壓及輸出du/dt值完全符合MGI的標(biāo)準(zhǔn)，消除了電機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力，不需更換我廠原有的舊電機(jī)，無需降容使用。
?。?） 采用用直接速度控制技術(shù)（DSC），響應(yīng)速度高于其它同類產(chǎn)品，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，低速仍能保持平滑靜音運(yùn)行。
?。?） 可實(shí)現(xiàn)工頻旁路，檢修方便，而且具有完善的系統(tǒng)保護(hù)功能。
4、改造方案由電機(jī)轉(zhuǎn)速公式可知
n=60f×（1-s）/p其中： s—轉(zhuǎn)差率n—轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）
f—電流頻率p—電機(jī)的極對(duì)數(shù)可見，只要改變電機(jī)的頻率f，就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，高電壓大功率變頻器通過控制IGBT（絕緣柵雙極型電力場效應(yīng)管）的導(dǎo)通和關(guān)斷，使輸出頻率連續(xù)可調(diào)。而且是隨著頻率的變化，輸出電流、電壓、功率都將發(fā)生變化，即負(fù)荷大時(shí)轉(zhuǎn)速大，輸出功率大，負(fù)荷小時(shí)轉(zhuǎn)速小，輸出功率也小。
由流體力學(xué)可知：
Q′=Q（n′/n）
H′=H（n′/n）2
P′=P（n′/n）3當(dāng)泵機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)節(jié)電為E=〔1-（n′/n）3〕×P×T（kWh）
式中： n—額定轉(zhuǎn)速n′—實(shí)際轉(zhuǎn)速P—額定轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)功率T—工作時(shí)間可見，通過變頻改造，沖渣泵流量Q、壓力H及軸功率P都將發(fā)生較大的改變，不但節(jié)能而且大大提高了設(shè)備運(yùn)行性能。
以上公式為本廠提供了充分理論依據(jù)，我廠根據(jù)沖渣泵的實(shí)際特性對(duì)其進(jìn)行了具體改造，沖渣泵在沖渣時(shí)工作在49.5Hz，在不沖渣時(shí)工作在25Hz，考慮到工藝對(duì)調(diào)速精度要求不是很高，本系統(tǒng)只采用開環(huán)控制并在高爐值班室操作，需沖渣時(shí)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個(gè)“1”的信號(hào)，電機(jī)高速運(yùn)行，不需沖渣時(shí)將此信號(hào)取消，電機(jī)低速運(yùn)行，取得了很好的節(jié)能效果。
