作者：王兆祥 單位：山鋼集團萊鋼股份煉鐵廠

變頻技術在冶金行業應用優勢

1變頻技術在風機中的應用

早期的鋼鐵企業中，一些由交流異步電機驅動的風機（諸如煉鋼和高爐的除塵風機、燒結余熱風機等）都是工頻直接供電，定速驅動，沒有采用調速裝置，風量大小的控制是通過采用入口擋板節流調節方式實現的，這樣就造成了耗電大、噪音大、節流損失大等問題。如果通過變頻技術改造，采用變頻調速，不僅可以提高器件耐壓能力和提高輸出電壓的穩定性，減少了對電網的諧波污染，還可以達到節約電能的目的。同樣，一些采用同步電機驅動的大功率風機（如高爐鼓風機、燒結主排風機和制氧機等），也可以進行變頻調速改造。據某冶金企業統計，采用變頻技術的引風機的平均用電量是工頻控制的引風機的平均用電量的55.26％，平均節省電量44.74％；由此可見，變頻技術還具有高效節能的功能[2]。在鋼鐵企業中，通常每座高爐配置三到四座熱風爐，分別處于送熱風狀態、蓄熱狀態和燃燒加熱狀態，有些企業可能再備用一座，然后每臺熱風爐再配置一臺鼓風機，目前大部分的煉鋼企業已將鼓風機由汽輪機驅動改造為高壓電動機驅動。除了熱風爐，每臺高爐還至少配備2臺除塵風機來起到除塵的作用，其中除塵機可分為裝料除塵風機和出鐵除塵風機。在高爐煉鐵的生產過程中，出鐵是一個間歇的、周期性的過程。當高爐出鐵時，會產生濃厚的棕紅色煙塵，此時除塵風機要除去濃厚的煙塵，必須處于高速旋轉狀態；而在出鐵完畢時，煙塵變得稀少，除塵風機保持低速旋轉狀態就可以達到除塵要求。這就要求高壓變頻器適時對除塵風機進行變頻調速控制，因此，可以看出出鐵除塵風機要求的速度變化范圍很大，所以大部分煉鋼企業都采用了高壓變頻技術，使頻率能夠在一個范圍內調節（出鐵時45Hz左右，不出鐵時20Hz左右），避免除塵風機總是處于一個高速運行的狀態，浪費能源。另外，除塵風機作為除塵凈化系統的動力源，它能否健康安全運行，直接關系到生產的繼續和現場生產人員的人身安全，所以在改造除塵風機的調速系統時的第一原則就是要求保證其控制調速網絡的穩定性，而高壓變頻技術基本克服了這個問題。同樣，在煉鋼作業中，電爐的每個生產階段的煙塵產量和溫度要求都是不一樣的，所以需要根據相應的階段要求來調節除塵風機的風量的大小，使其匹配，從而有效避免了大風量對爐內熱量的損失和小風量使爐內溫度過高燒毀機器的可能。

2變頻技術在水泵中的應用

在冶金工業中，以煉鋼企業為例，水泵作為廣泛運用于其中的設備需要適應長時間連續運行的工況，所以水泵運行效率的高低，直接關系到能耗的大小。水泵以往的運行方式是保持轉速恒定，通過閥門或回流閥調節流量，這種運行方式不僅能耗大，而且頻繁的水量調節，容易造成閥門損壞或密封不牢，進而直接造成了水泵備件的浪費，甚至于影響生產。從功能上來講，變頻技術可使水泵具備軟啟動的能力，不僅操作上方便和省力了，而且還減少了對電網的沖擊；從工藝上講，由于變頻調速技術，是水泵處于低轉速狀態時，噪音和磨損都減少了，這樣就減少了設備維修、延長了設備壽命。若水泵采用變頻技術，不僅直接提高了水泵的調速效率和調速范圍，使流量控制更加準確和快速，同時根據統計還能節約20%-40%的能耗，這對鋼鐵企業的效益來說，意義是不言而喻的。

3變頻技術在起重設備應用

在冶金企業，諸如裝船卸船機、起重機、堆取料機、大型行車和大功率的傾動設備等，都是一些常用的起重設備。它們的負載方式為位能性負載，啟動時轉矩大，不僅要求傳動系統具有很好的低速啟動性能，同時還需要電機和變頻器具備較強的過載能力。之前這些起重設備的調速方式大多運用技術早已成熟的直流調速方式，但這種方式需要的日常的維護量大，因此隨著變頻技術的不斷發展，尤其是高壓變頻技術的日趨成熟，交流變頻調速技術開始廣泛的應用到了起重設備中。近些年來，還有一些大功率設備如熱軋、冷軋的傳動設備也紛紛采用了高壓變頻技術。熱軋與冷軋用傳動系統要求具備控制精度高、動態反應快、可靠性高的特點，同時也要具備一定的過載能力，目前應用的高壓變頻器以國外的居多。

4變頻技術在拉矯機的改造

目前，國內大部分冶金企業拉矯機的驅動方式采用直流式電機驅動，調速方式采用模擬式電壓、電流雙閉環直流調速。雖然這樣的生產方式技術已經很成熟，但卻始終存在著很多不盡人意的地方，諸如不僅設備成本開支大，而且設備運行可靠性差、參數調整復雜和控制精度不高。因此，為克服這些問題，建議將拉矯機電機改為成本相對低廉、維護操作簡單方便的交流式電動機，同時在調速系統采用變頻技術，使用可靠性高、保護功能齊全、維護方便的高性能通用變頻器進行調速，這樣不僅使設備的維護周期得到了加長，而且調速性能得到了提高。近些年來，萊蕪鋼鐵廠就進行了這種系統改造方式，取得了很好的生產運行效果，運行到現在沒有出現因拉坯阻力值過大導致堵轉和跳電等問題。

變頻技術的應用前景

目前在我國的冶金行業，還普遍存在著傳統調速方式，并沒有采用變頻調速技術，而傳統的調速系統存在的劣勢卻日益與當今冶金行業深化改革和節能減排的要求背道而馳。變頻技術相對傳統調速方式來說，不僅能夠實時數字監測設備運行的電壓、電流、頻率和轉速等參數數據，還可以方便快捷的調節參數。同時變頻技術可以使電機進行軟啟動和軟制動，實現了電機啟動時間的連續調節，降低了對整個電網的直接沖擊，從而對電氣設備起到了保護作用，延長電氣設備的使用壽命，提高勞動生產效率。這些優勢都充分說明了變頻技術的有著廣闊的推廣空間[3]。

另外，根據統計目前變頻技術大部分都運用在風機和水泵上，在軋機上進行變頻改造的還不多，而經過簡單計算可得出，若在一個年產量30萬噸的軋鋼廠，高壓電機的用電率占到軋鋼廠總用電的55%左右，若采用高壓變頻技術這將產生一個巨大的節能效益。因此變頻技術在冶金行業的應用和發展的前景是廣闊的，需要我們投入更多的努力。