來源:本站 發(fā)布時間 : 2008-09-10
交流調(diào)速及變頻器在鋼鐵工業(yè)應(yīng)用的進展變頻調(diào)速在鋼鐵工業(yè)的應(yīng)用,經(jīng)過多個階段。交流調(diào)速開始為節(jié)能而用于風(fēng)機、水泵代替要耗能的恒速運行但調(diào)節(jié)閥門的方法,到上世紀(jì)80年代初日本川崎鋼鐵公司首先在連鑄車間全交流化,取得了良好的效果,以后,不但在連鑄車間使用,而且推及到各工序、各車間全交流化。由于由于熱軋板帶軋機要求嚴(yán)格、產(chǎn)量大(年產(chǎn)600萬噸以上),稍有故障或性能達不到要求,損失就很大,故直到數(shù)字控制技術(shù)和矢量控制技術(shù)完全實用化(矢量控制的電動機軸上裝有脈沖發(fā)生器,并以此進行速度反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng),用數(shù)字控制方式進行速度控制或力矩控制,因而調(diào)速范圍寬,調(diào)速精度高,動態(tài)性能已達到直流調(diào)速。而vvvf控制為開環(huán)系統(tǒng),按照電壓/頻率(v/f)一定,用模擬技術(shù)進行控制,因而調(diào)速范圍小,約為1:40,調(diào)速精度受限制,動態(tài)性能不如直流調(diào)速,尤其是小容量、低速情況下不理想),才為熱軋板帶軋鋼廠軋機主傳動交流化創(chuàng)造基礎(chǔ),但開始仍只限于在要求沒有串列的精軋機嚴(yán)格的粗軋機,然后經(jīng)過試驗和多年后才用于精軋機。
鋼鐵工業(yè)是材料工業(yè),由于鋼鐵具有良好的物理和化學(xué)性能,故鋼鐵是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的金屬材料,是建筑、汽車、鐵路、航運、電器、電力、食品等工業(yè)不可缺少的材料。
(1)鋼鐵工業(yè)耗電量極大,中國電工產(chǎn)品耗電約占全國總發(fā)電量的70%,而冶金系統(tǒng)年耗電量約占全國發(fā)電量的9.3%左右,驅(qū)動的電動機占很大一部分,其中要求調(diào)速的占80%以上(據(jù)統(tǒng)計,鋼鐵工業(yè)要求調(diào)速的電動機從數(shù)量上說約為20%,而容量上說卻占80%),故其有效操作和節(jié)能降耗是至關(guān)重要的。
(2)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)量大、經(jīng)濟效益大,要求作業(yè)率高。如板帶熱連軋廠年產(chǎn)量大都超過600萬噸,稍有故障停車,損失就很大,故提高作業(yè)率極為重要。鋼鐵企業(yè)使用的電動機有直流電動機和交流電動機,由于許多要求調(diào)速的生產(chǎn)機械對電氣控制系統(tǒng)有一定的要求,如調(diào)速范圍、動態(tài)響應(yīng)、靜差度等,過去直流電動機一直占主導(dǎo)地位,但直流電動機有一系列缺點,如結(jié)構(gòu)上有換向器及電刷使日常維護量增加、電刷與整流子經(jīng)常產(chǎn)生火花而要求安裝環(huán)境較好及不能用于易燃易爆場所、與同容量交流電動機比體積和重量及轉(zhuǎn)動慣量都較大、價格也較高、效率比交流電動機低2至3%等,交流電動機則無直流電動機的缺點,維護量較少,作業(yè)率較高。特別是近十多年隨著電力電子和微電子技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)代控制理論應(yīng)用,使交流調(diào)速迅速發(fā)展,其調(diào)速特性與直流調(diào)速性能完全一樣甚至超過,完全可代替直流電動機及其調(diào)速系統(tǒng)。
(3)變頻調(diào)速經(jīng)濟效益高。交流調(diào)速有多種方法(異步電動機的變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速,液力耦合器調(diào)速、機械差動調(diào)速、變頻調(diào)速等),但主流是變頻調(diào)速。變頻調(diào)速的電源變頻電源有旋轉(zhuǎn)變頻機組和靜止變頻裝置。前者由異步或同步電動機—直流發(fā)電機和直流電動機—同步發(fā)電機兩套機組組成。后者則由電力電子器件和微電子器件組成,無可動部分。由于旋轉(zhuǎn)變頻機組設(shè)備龐大、有可動部分、維護量大、效率低和性能差,故已被靜止變頻裝置代替?,F(xiàn)在所指的變頻調(diào)速是指靜止變頻調(diào)速裝置(變頻器)。據(jù)統(tǒng)計使用靜止變頻調(diào)速以后,可節(jié)電1至3%。因此交流電動機驅(qū)動和變頻調(diào)速在鋼鐵廠已廣泛應(yīng)用,特別是新建的機組,甚至大功率(單機達10,000千瓦)、要求嚴(yán)格的帶鋼熱連軋機也使用交流電動機驅(qū)動和交流調(diào)速。
對于變頻器生產(chǎn),國外電氣公司都已產(chǎn)業(yè)化了,如德國西門子、法國阿爾斯通、瑞典abb、美國ge、意大利ansoldo、日本日立、日本三菱、日本安川等公司都生產(chǎn)各種容量、不同電壓的通用變頻器可供選用,選擇時可適當(dāng)參照其業(yè)績及在類似或同樣機組使用情況和經(jīng)驗與效果。變頻所用電動機也需注意,一般1,000千瓦以下的電動機,采用異步電動機性能價格比較好,對于容量較大的可采用同步電動機或異步電動機。異步電動機一般采用線繞電機,而容量較小的電動機一般采用鼠籠電機。由于傳動控制系統(tǒng)一般采用pwm變頻器,故電機也須特殊設(shè)計,以滿足pwm變頻調(diào)速的要求(按不同機組情況,包括允許過載%、過載時間、工作制、絕緣等級、保護等級、額定電壓等)。一般來說,還須考慮電源污染對電網(wǎng)造成的影響問題,特別對容量特大并使用交—交變頻裝置的場合,考慮裝設(shè)無功動態(tài)補償裝置(svc)是要認(rèn)真考慮的。
交流調(diào)速及變頻器國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。交流變頻調(diào)速裝置在鋼鐵工業(yè)占重要地位,無論從生產(chǎn)需要或經(jīng)濟效益,其重要性是不言而喻。但大多是引進,特別是大功率的軋鋼主傳動,從早期引進的寶鋼2,050毫米熱連軋r2、包鋼1,150毫米初軋機、鞍鋼1,150毫米初軋機到“十一五”建設(shè)的寶鋼1,880毫米熱連軋。