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加熱爐變頻節(jié)能改造

文檔作者：張立明，祝剛，謝華云文檔來源：新余鋼鐵股份有限公司熱連軋廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月10日
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加熱爐變頻節(jié)能改造
張立明，祝剛，謝華云
(新余鋼鐵股份有限公司熱連軋廠，江西新余338001)
[摘要] 針對新鋼在加熱爐變頻改造過程中存在的串風和喘震現(xiàn)象，通過采集用風量來選擇相應的壓力設定值并通過
PI控制來實現(xiàn)變頻控制。
關(guān)鍵詞加熱爐變頻串風風量
中圖分類號TP27
1概述
新鋼1580兩臺加熱爐原設計采用三用一備風機供風，
由于管路設計不合理，在原設計上加裝盲板，采用每臺加
熱爐兩臺風機運行，存在能源浪費，因此進行了加熱爐變
頻改造。但加熱爐變頻器調(diào)試時存在串風和喘震現(xiàn)象，導
致變頻器無法正常投入使用。通過實際操作，發(fā)現(xiàn)引起串
風和喘震現(xiàn)象的原因是用風量小于風機輸出量。因為壓力
與電機轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系，流量與電機轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，采
用壓力控制時設定壓力為9kPa，用風量小于8萬／ 時，
風機人口風門開度為80 ，導致風機發(fā)生串風。雖然可通
過開大煙道放散閥來解決串風，但是與變頻改造相違背，
造成了能源浪費。根據(jù)風機管路特性和實際情況，解決串
風問題主要就是處理多余風量的問題，而風量可通過改變
風機入口風門和電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。變頻控制就是通過改變電
機轉(zhuǎn)速來改變風量的，而采用恒定壓力控制時，由于風道等
特性造成管路中還沒有建立相應壓力，風就從另外一個風機
灌入，從而造成串風。在現(xiàn)有條件下，可通過采集用風量來
選擇相應的壓力設定值并通過PI控制來實現(xiàn)變頻控制。
2硬件設計
2．1改造電氣原理
自動工頻旁路接線原理如圖l所示，用真空接觸器取
6kV／10kV高壓電纜進線
圖1 自動工頻旁路接線原理圖
K3
J3
K4
收稿日期：2016—08—16
作者簡介：張立明(1978一)，工程師，從事電氣技術(shù)工作。
84 f WWW．chinaet．net J中國電工網(wǎng)
代隔離刀閘，智能節(jié)電系統(tǒng)故障停機或需要進行檢修時可
自動分開J1、J2，閉合J3。電機直接接電網(wǎng)工頻運行，負
載調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)同時切換回傳統(tǒng)的風門和閥門等控制方
式。為保證檢修安全也可在圖1的基礎上增加隔離刀閘，
從而形成明顯的斷開點，保證設備及工作人員的安全。
2．2 PLC硬件組態(tài)
在每個加熱爐電氣PLC增加一個遠程站并與變頻器建立
通信連接，采用硬線控制和通信控制兩種控制模式。硬線控
制是通過遠程站接收變頻器信號和控制變頻器信號，主要有
變頻器啟動、停止、故障、頻率給定、電流反饋、頻率反饋
等信號；通信控制是建立Profibus網(wǎng)，通過網(wǎng)絡發(fā)送信號類
似控制變頻器。網(wǎng)絡通信相關(guān)信號定義見表1。
表1 網(wǎng)絡通信相關(guān)信號定義
3 控制過程
原系統(tǒng)控制采用管路壓力設定值來控制風機入口閥門
維護維修
開口度，通過調(diào)節(jié)入口閥門開口度來保證管路壓力；增加
變頻器目的是通過控制風機轉(zhuǎn)速來保證管路壓力，調(diào)試中
采用固定風機入口閥門開口度來調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速來控制管路
壓力。但這樣存在風機頻繁搶風造成管路壓力波動大引起
加熱爐停爐的嚴重問題?？紤]到加熱爐的穩(wěn)定運行和調(diào)試
經(jīng)驗，控制程序通過實際需求流量來選擇相應壓力設定
值， 以控制入口閥門開口度和電機轉(zhuǎn)速。實際需求流量與
人口閥門壓力值、變頻器壓力設定值的關(guān)系見表2。
表2實際需求流量與入口閥門壓力值、變頻器壓力設定值的關(guān)系
考慮到加熱爐的穩(wěn)定運行壓力設定最小值為7．4kPa，
變頻器最低頻率設定為40Hz，調(diào)試中采用人口閥門優(yōu)先
動作更節(jié)能，但調(diào)試中出現(xiàn)加熱爐用氣量突然發(fā)生大變化
時易出現(xiàn)串風，因此結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗對入口閥門開口度進行
分段限幅，見表3。
表3入口閥門開口度分段限幅
實際需求流量／
大干65 000
50 000~65 000
45 000 50 000
38 000~ 45 000
小于38 000
人口閥門開口度／(
95
75
60
50
40
變頻器PI調(diào)節(jié)器參數(shù)根據(jù)壓力設定值一實際值一偏
差值來選擇，由于偏差值變化采用多組PJ參數(shù)，偏差值
小時，P值小，變頻器響應慢。結(jié)合實際采用偏差值小但
增大P值來提高響應，因為偏差值大時，P值過大，風機
管路等因素會造成壓力波動大。偏差值與PI參數(shù)設定見
表4。
表4 偏差值與PJ參數(shù)設定
4結(jié)束語
針對原設計管路等因素造成變頻器頻率降到40Hz以
下，兩臺風機之間存在串風現(xiàn)象，導致管路壓力波動大引
起加熱爐安全問題，結(jié)合實際將變頻器下限頻率設置為
40Hz，以實現(xiàn)節(jié)能效果最大化，但如果要實現(xiàn)更好的節(jié)能
效果就必須對現(xiàn)有的管路進行改造。
參考文獻
[1]李正吾．新電工手9t-_h9]-[-M]．第2版．安徽：安徽科學技術(shù)
出版社，2o14
Ez3~-樹青．工業(yè)過程控制工程[M]．第3版．北京：化學工業(yè)出
版社，2002
E33陳家斌．電氣設備運行維護[M]．北京：中國水利水電出版
社，2003
(上接第83頁)
2．3 M I系統(tǒng)的組成
MTSI系統(tǒng)采用EPRO生產(chǎn)的MMS6000監(jiān)視保護裝
置。監(jiān)視內(nèi)容包括鍵相、零轉(zhuǎn)速、軸位移和軸振動。系統(tǒng)
將采集到的就地信號經(jīng)運算處理后送至DCS系統(tǒng)。在
MTSI系統(tǒng)中還包括3塊由東汽自控(DEC)生產(chǎn)的超速
卡，監(jiān)視給水泵汽輪機轉(zhuǎn)速并按設定轉(zhuǎn)速值保護機組安
全。
2．4超速保護系統(tǒng)的組成
給水泵汽輪機無機械超速裝置，超速保護功能在
MEH／METS系統(tǒng)軟件和硬回路中完成。為了保證機組的
安全可靠性，系統(tǒng)在軟硬件上采取了3套超速保護。通過
國電智深SD1卡采集三路轉(zhuǎn)速信號，在MEH系統(tǒng)的DPU
組態(tài)中完成三取二轉(zhuǎn)速大于6 380r／min經(jīng)MEH遮斷送至
METS保護電氣硬回路；通過東汽自控超速卡采集三路轉(zhuǎn)
速信號，當轉(zhuǎn)速大于6 380r／min時，每塊卡送出一組開關(guān)
量信號至METS保護邏輯，在METS保護邏輯組態(tài)中完
成三取二(大于6 380r／rain)經(jīng)METS遮斷送至METS保
護電氣硬回路；國電智深SD1卡可獨立于DPU完成轉(zhuǎn)速
運算處理，通過對3塊SD1卡內(nèi)參數(shù)設置，在轉(zhuǎn)速大于
6 380r／rain時分別送出一組開關(guān)量，通過繼電器回路完成
三取二送至METS保護電氣硬回路。
3結(jié)束語
通過對給水泵汽輪機控制邏輯組態(tài)及保護回路的不斷
調(diào)整和優(yōu)化，給水泵汽輪機性能良好、控制穩(wěn)定，METS
保護動作準確、可靠，提高了給水泵汽輪機的自動化水平
及可靠性。熱工維護人員在運行中通過對給水泵汽輪機出
現(xiàn)的問題進行分析總結(jié)，尋求更優(yōu)的解決方案，同時編寫
相關(guān)應急處理預案，為機組安全穩(wěn)定運行提供了保障。
參考文獻
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及處理[J]．吉林電力，2007，37(5)：51—53
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2011(12)：37—40
2016l 11(A)期I 85

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