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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)濟效果，節(jié)電率高達到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)由日本三菱公司負責設(shè)計，其中高壓除鱗電機由日本三菱與上海電機廠合作制造，中冶賽迪負責工程設(shè)計，系統(tǒng)于2003年12月正式投入運行。寶鋼不銹鋼1780熱軋機組的軋制鋼種有不銹鋼和碳鋼兩個鋼種，除鱗泵年工作時間約為6935小時，其中用于碳鋼除鱗每年約為4435小時，不銹鋼除鱗每年約為2500小時。
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，除鱗點分別為除鱗箱入口、出口除鱗（HBSa+HBSb）、粗軋機入口除鱗（RMa）、出口除鱗（ RMb）、精軋機入口、出口除鱗（ FSBa+FSBb ）。各除鱗點用水的流量需求為：除鱗箱入口、出口除鱗噴嘴各需3630L/min、粗軋機入口需要3250L/min、粗軋機出口噴嘴需要3250L/min、精軋機上、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，使除鱗點的數(shù)量、位置、除鱗的流量在隨時變化。除鱗點的判斷是通過鋼坯在生產(chǎn)線上的線位進行判斷，除鱗點數(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10m³的平衡氣水罐，四臺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)，當除鱗泵流量低于110t/h時，則打開熱保護旁通閥，將水流入地溝，這是防止在非除鱗時噴射閥關(guān)閉，導(dǎo)致打悶泵的情況。
三、設(shè)備參數(shù)
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電機參數(shù)
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除鱗泵參數(shù)
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電機型號
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YKOS3400-2
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泵型號
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FK9K45
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電機廠家
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上海電機廠
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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臺除鱗泵，正常生產(chǎn)中為3用1備，在改造前4臺除鱗泵均為帶電抗器工頻啟動，盡管如此除鱗水泵電機每次工頻啟動和噴水除鱗過程時，負載急劇變化產(chǎn)生強大的沖擊電流，對電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生很大的沖擊力，使電機內(nèi)部受損，降低了電機的使用壽命，影響了軋線的正常運行。另外，由于除鱗高壓水泵為始終工頻運行，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。
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#除鱗泵進行變頻改造調(diào)節(jié)流量，其余3臺泵仍為原來的帶電抗器工頻啟動方式。
五、高壓變頻器參數(shù)
考慮到除鱗泵電機受到的沖擊力大、負荷力矩頻繁波動的特點，根據(jù)電機和負載的轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)、電機和負載的n-T 曲線、加減速時間的要求，利德華福公司高壓變頻器有如下放大的選型：
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項目
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高壓變頻器參數(shù)
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高壓變頻器型號
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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 （電機額定電流225A）
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模塊串聯(lián)級數(shù)
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8級串聯(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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加速時間（40HZ——50HZ）
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1.5秒
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變頻整機系統(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控制方式，一種是根據(jù)除鱗點控制，當有1個除鱗點時，變頻器控制在45HZ運行，當有2個或3個除鱗點時，變頻器運在48HZ，當有4個除鱗點時，變頻器運行在50HZ。另一種就是根據(jù)壓力進行閉環(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。當在非除鱗狀態(tài)時，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，可將運行頻率將至最小頻率運行。
上述兩種情況結(jié)束后開始除鱗時，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
由計算公式： 得出：
則每年單臺除鱗泵變頻時的耗能：
高速時耗能：2800KW
低速時耗能：  =804 KW（考慮了電機、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工頻泵和一臺變頻泵共同運行，由于采用共用母管，兩臺工頻泵始終50HZ運行，而變頻泵在不斷調(diào)節(jié)頻率，從流量上觀察，變頻泵只有運行在50HZ時才能與工頻泵流量相匹敵，而運行在50HZ以下，則變頻泵流量會小很多，相當于此時變頻泵出力很小，這是變頻泵與工頻泵共同運行必然的結(jié)果。
如果四臺泵全改為變頻控制，共同調(diào)節(jié)，效果將會好很多，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，今后也會有改造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
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電機容量
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數(shù)量
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加速時間
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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
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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
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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
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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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