应用研究
熄焦泵的变频器节能技术改造
李飞
(唐山钢铁股份有限公司炼铁厂河北唐山063030)
数事费与皮
摘要：变频器是利用电力率导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，它先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。本文通过对熄焦泵变频控制的技改实现节能降耗的分析和阐速，说明了变频器在工业控制中广阔的应用前景，特别是在节约能源方面的巨大应用空间。
关键词：变频器鸡焦泵中图分类号：TM921.51
文献标识码：A
1熄焦的工艺特点和变频改造的背景
文章编号:1007-9416(2013)04-0136-0)
是一个节电的有效途径。水泵的特性曲线如图二所示。在用闸阀控制额定流量Q=100%输出时，则功率N，与面积AH,OQ,成正比，若流
唐钢炼铁厂焦化是八十年代投产的大型冶金焦炭的生产企业，熄焦又是焦炭生产的重要环节。虽然现在有干法熄焦，可处理能力有限。还有相当一部分焦炭需要采用传统的湿法熄焦，熄焦水泵是湿法熄焦过程中的主要设备。熄焦水泵的运行情况直接影响焦炭的质量。在熄焦过程中必须把焦炭完全熄灭，而熄焦时间过长或水量太大可能造成焦炭的水份含量过高。焦炭的水份含量是焦炭品质的重要指标之
一。控制水分含量的主要手段就是控制熄焦时的出水量
和出水时闻，传统的熄焦泵是通过调解出水时间来完成的。往往单靠调节出水时间是不能适应生产要求的，所以还经常采用调解水泵的出口和人口闸门的开度调节出水量来控制焦炭的含水量。这样不仅增加了劳动强度、同时也大大降低了能源的利用率，所以提出了利用变频改造来提高能源的利用率。
由于水泵是立方矩转负载，轴上功率与转速的立方成正比。所以当水泵转速下降时消耗的也大大下降，经测算，当机泵的流量由 100%降到50%，若分别采用出口和入口闸门的节流调解方式，则此时电机的输入功率分别为额定功率的84%和60%，而此时水泵的轴功率仅为12.5%，即损失功率分别为71.5%和47.5%这说明即使机泵的设计效率为100%，如果不采用先进的调解措施。其实际的运行效率可能只有百分之十几或更低。水泵要靠阅闸来限流，人为地增加管网阻力以减小流量，因此阻力损失相应增加，而是白白地损失在节流过程中。在节流调解方式中，电动机，水泵等长期处于高速、大负载下运行，造成维护工作量大，设备寿命低，并且运行现场噪音大，影响环境。解决这个问题方法是通过用变频器对熄焦暴进行调速。单台变频器既可用于多台水泵起动又可用于对某台水泵调速。这样既可以减小设备的投人，又可以减小电机启动对电网的冲击电流影响。
熄焦泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，且电机启动、停止时需开启，关闭闻阀来减小水锤的影响，如此操作一方面工作强度大且难以满足工艺的需要。在熄焦泵安装变频调速器以后，可以根据工艺的需要，使电机软启、软停，从而使急扭及水锤现象得到解决，面且在流量不大的情况下，可以降低泵的转速，一方面可以避免熄焦泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早老化，而且变频的软启动大大减小水泵启动时对机械的冲击，并且具有明显的节电效果，
2变频调速的节能分析
变频熄焦泵的节电原理就是用调递控制代替闻阀控制流量，这
H 明
图1
Up Uw
t
图2
量减半Q,=50%输出时，则轴功率N,与面积BH,OQ成正比，它比N，减少不多，这是因为需要克服阅闸阻力出水压力所致。如采用调速控制同样流量减半输出时，转数由N,降至N,，按水参数比例定律画出N,时的特征曲线，c点为新的工况点，这时轴功率N，与面积 CH,OQ成正比，在满足同样流量Q情况下轴功率降低很多，节能的功率损耗△N与面积BH,H,C成正比，可见节电效果十分显著。
流体力学的观点：流量α转速，压力×转速"，轴功率α转速"，若转速下降20%，则轴功率下降到51.2%，著转速下降50%，则轴功率下降到12.5%。即使考虑调速转速装置本身的损耗等因素，节点也是相当可观的。
3水泵变频调速的功能预置
(1)最高频率：离心式水泵和风机一样，也属于二次方律负载，故最高频率也不允许超过电动机的额定频率。(2)上，下限频率：上限频率，水泵的上限频率通常预置为50Hz，但因为在变频50Hz下运行，与功率50Hz运行相比，至少增加了变频器本身的功耗。所以，从节能的角度出发，上限频率可预置为49.5Hz或49Hz。如流量不足，可切换至工频运行。(3)下限频率，由于水泵的扬程特性与转速有关，转速太低，供水系统有可能因为达不到实际扬程而不能供水。因此，下限频率须根据实际扬程来预置，(4)转矩提升：离心式水泵在低速时的阻转矩比风机大，可选低减U/线中的稍高者，如图2中之曲线②所示。(5)升、降速时间：在供水系统中，升降速太快，使水压的变化十分剧烈，容易产生水锤效应。故水泵的升降速时间也应预置得长一些，但主要目的是为了防止水锤效应。(6)升降速方式：离心式水泵的升降速过程与风机类似，故升速方式也可以选用率S方式，时间tS可以按升速时间tA的20%-30%来预置。但降速方式通常预置为线性方式。
图3水泵半S升速方式图
4水泵变频器的选用与设置
熄焦泵电机型号是Y315S-4，功率为110KW。选用的变频器是西门子的MICROMASTER440110KW型变额器。经过变额器调速后，输出的三个固定赖率相对应熄焦泵的转速分别为：48Hz~ 1480转，40Hz~1180转，30Hz~890转，经过变赖改造后既满足了生产的要求，又节约了设备的运行成本和维护成本，还提高了能源的利用率。