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    利德華福高壓變頻調速系統在寶鋼除鱗泵上的應用
    時間:2014-6-25 中國電力電工網

    摘  要:北京利德華福電氣技術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,新昌發電公司上取得了明顯的經濟效果,電率高達到21.4%。
    關鍵詞:高壓變頻器, 除鱗泵, 冶金行業,節電
    一、工程概況
    寶鋼不銹鋼1780熱軋除鱗系統由日本三菱公司負責設計,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計,系統于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、不銹鋼的不同產品和不同的生產軋制節奏,使除鱗點的數量、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線上的線位進行判斷,除鱗點數越多,則噴射閥打開越多,則母管壓力要求越高。

    除鱗系統還設置一個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:一種是除鱗狀態,需要壓力為18MPa;一種是非除鱗狀態,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閉,導致打悶泵的情況。


    三、設備參數
     
    電機參數 除鱗泵參數   
    電機型號 YKOS3400-2 泵型號 FK9K45   
    電機廠家 上海電機廠 泵廠家 上海電力修造廠   
    額定電壓 10KV 進出口流量 400t/h(6667L/min)   
    額定功率 3400KW 進口壓力 0.2 MPa   
    額定電流 225A 出口壓力 20 MPa   
    額定轉速 2985r/min 效率 75%   
    功率因數 0.906 最小流量 80 t/h(1333L/min) 

    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,負載急劇變化產生強大的沖擊電流,對電機轉子產生很大的沖擊力,使電機內部受損,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壓力和空載情況下流量的不同需求,導致了大量的電能、水資源浪費。
    經過多方論證,最終寶鋼在2009年選用了北京利德華福高壓變頻器產品對1#除鱗泵進行變頻改造調節流量,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
    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,根據電機和負載的轉動慣量參數、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:
     
    項目 高壓變頻器參數   
    高壓變頻器型號 HARSVERT-VA10/280   
    控制方式 DSP矢量控制方式   
    額定容量 5000 KVA(電機額定功率3400KW)   
    變頻系統輸出電流 280A (電機額定電流225A)   
    模塊串聯級數 8級串聯  48脈沖整流   
    IGBT 參數 1700V  600A  德國英飛凌   
    加速時間(40HZ——50HZ) 1.5秒   
    變頻整機系統效率 ≥ 97 %   
    變頻輸入側功率因數 ≥ 0.95 
    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,變頻器運行在48HZ,當有4個除鱗點時,變頻器運行在50HZ。另一種就是根據壓力進行閉環控制,維持母管壓力在某一恒定值,該壓力值由操作工根據生產的鋼種不同而設定。當在非除鱗狀態時,除鱗泵工作在最小頻率。
    不除鱗的情況有兩種:
    1、每塊鋼坯除鱗結束,等待下一塊鋼坯,其間隔大概20s左右;
    2、生產線上的輥道有磨損,需要經常更換,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,寶鋼不銹鋼目前設置的最小頻率為30HZ。
     七、節能效果


    八、變頻改造心得
    寶鋼除鱗系統現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,而變頻泵在不斷調節頻率,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果。
    如果四臺泵全改為變頻控制,共同調節,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驗,今后也會有改造2#、3#除鱗泵變頻的意愿。


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