高压变频器在方坯连铸机二次喷淋供水泵上的应用

作者:邓洪辉;陈池 刊名:节能 上传者:张家河

【摘要】方坯连铸二次喷淋冷却用水量不稳定、压力波动大,导致设备损坏,改用回流装置调节压力浪费了大量富余水量的输送能耗,为此提出采用高压变频器根据水量需求进行控制,从而做到节能。改造实践证明:结合工艺控制需求,采用完美无谐波高压变频器对二次喷淋供水泵实施调速节能控制,系统稳定,调节及时,且节省了大量的电能,具有较好的经济与社会效益。

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公司,上海200000)引言某钢厂150t转炉水处理车间为主产线的转炉、精炼、连铸、除尘、空压机站等区域提供合格水源,其中,连铸二次喷淋供水泵为方坯连铸机提供冷却水。由于该连铸机出坯速度时常变化、冷却负荷和环境温度都在不断变化,导致冷却需要的水量也不时发生变化。但供水泵无调节装置,泵长期高速运转,致使系统投运后喷淋水压力波动较大,产线不用水时压力可达到2.4MPa,远远超出工艺需求的1.1~1.3MPa的设计压力范围,直接造成设备损坏。此后在供水主管道上加装了一套回流装置,用以调节主管压力。但使用中发现,回流装置调节过程中压力仍然有较大波动,最高时仍达到1.8MPa,虽能满足生产要求,但有大量的水回流,为输送这部分回流水耗费了大量的电能。考虑高压变频技术日趋成熟,调节范围大,调节及时,可节省大量能耗,特提出采用高压变频器改造其中一台供水泵,实现结合工艺需求的恒压供水,从而可避免压力波动对生产的影响,同时电动机也可在低于工频状况下运转,并节省大量的电能。1连铸二次喷淋水系统工艺描述经转炉冶炼完成的钢水倒入连铸机中,在结晶器内表面凝结出钢壳,但内部依然为钢液,为此通过喷头喷水雾使其内部冷却并凝结成固体形成钢坯,二次喷淋水就是用于冷却钢坯的水源。连铸二次喷淋供水系统主要由浊环冷水池、二次喷淋供水泵、连铸调节阀组、旋流井及提升泵、高效沉淀器、浊环热水池及管道组成。二次喷淋供水泵将冷水池中的水供给连铸调节阀组,连铸调节阀组通过调节提供根据工艺要求的水量对钢坯进行冷却,使用后的水经过自流进入旋流井,经旋流井沉淀大颗粒,通过水泵提升送至高效沉淀器再次沉淀后,自流进入浊环热水池,通过水泵提升输送至冷却塔冷却后进入浊环冷水池,再次循环使用,连续二次喷淋冷却水系统如图1所示。图1连铸二次喷淋冷却水系统2高压变频节能控制2.1系统控制方式方坯连铸机二次喷淋供水泵采用1用1备方式,正常生产时运行1台泵,当1台泵出现故障时,另1台泵自动投入运行。为保持变频改造前后运行方式一致,采用手动一拖二带工频旁路方式对两台水泵进行变频控制,1工频1变频,二者间有连锁,保证变频器同时只能拖动一台泵,而另一台泵可随时以工频方式投用。高压主回路如图2所示,双回路供电,K12和K22为单刀双置隔离开关,两者间有电气连锁,K11和K21隔离开关带机械互锁,当1台投变频时另1台不允许投用。正常运行时投用由变频拖动的水泵,另1台为备用泵,定修时可将主备2台泵进行手动切换。当变频器出现故障时按原控制逻辑自动投用另1台泵工频运行,当2台泵均有故障时则报重故障停产。图2高压主回路图2.2高压变频器选用方坯连铸机二次喷淋供水泵为10kV高压泵,电机为Y4506-4型普通电机,额定功率400kW,额定电流28.6A,额定转速1480r/min,功率因数0.86,采用直接启动方式。通过调研对比,选用完美无谐波、多单元串联电压源型高压变频器,逆变主电路拓扑采用多电平形式,逆变电路采用高压功率元件脉宽调制技术,整流用移相变压器采用H级绝缘干式变压器。这种高压变频器电压波形好、控制精度高,适应普通三相异步高压电机。它技术成熟、应用广泛,且具有过流、过压、欠压、缺相、短路、过载、过热、接地、电动机过载、外部报警、主器件自保护等完备的保护功能。根据电机的额定电压和额定电流,选用高压变频器容量为10kV,500kVA,8个IGBT功率单元串联,额定电流为31A,额定功率因数为0.97,输出电流谐波不超过2%。2.3变频器频率控制方式变频器运行频率由PLC上位控制系统给定,有2种方式:1)由操作人员手动给定;2)由PLC自

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