1 概述
高爐冶煉中產(chǎn)生大量的熔渣，通常是用大流量的中壓水將其降溫并沖散，同時輸送到水渣池回收，作為煉鐵的副產(chǎn)品.高爐生產(chǎn)是不間斷的，一般情況下每天出鐵15次，出鐵前、后各放一次渣，兩次出渣時間共約30 min.在此時間內(nèi)要求水沖渣系統(tǒng)的水泵滿負荷工作，其余時間水泵只需保持約30% 水流量防止管道堵塞即可。
廣東省韶關(guān)鋼鐵集團有限公司(以下簡稱韶鋼)煉鐵廠4#高爐使用ZGB一300型沖渣泵，有關(guān)數(shù)據(jù)如表1.
原系統(tǒng)運行時，起動前管道進出水閥門關(guān)閉，起動后閥門開度約90%，機組全速運行，電網(wǎng)電壓6300V，電機運行電流33A，功率因素81.6%，耗電功率294kW.原來曾試用在不需沖渣時，調(diào)節(jié)閥門至30%來調(diào)節(jié)水流量(此時電機電流25A)，但一方面節(jié)能效果不明顯，另一方面頻繁操作閥門，致使其使用壽命大大降低，增加了停產(chǎn)更換閥門的時間，得不償失.最終只好讓機組長期滿負荷高速運行，造成極大的能源浪費.因此很有必要對此系統(tǒng)進行節(jié)能改造.
2 方案選擇
從機泵工作特性曲線可得出其流量與轉(zhuǎn)速成正比、軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，即 .根據(jù)這一原理采用變頻調(diào)速技術(shù).對目前各種高壓變頻器進行分析后認為：高一低一高的變頻器雖然可靠性較高，但需配置輸入、輸出變壓器，必須增設(shè)廠房，施工周期長，設(shè)備較龐大、投資費用較高，而且效率較低、諧波含量大，嚴重影響電機使用壽命.擬應(yīng)用直接高壓變頻器，但進口設(shè)備費用較高，而且設(shè)備體積也不小，不是首選，故目光投向國產(chǎn).國產(chǎn)直接高壓變頻器比較見表2.
結(jié)合上表，通過對國內(nèi)多家公司的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)比較和考察，從技術(shù)可靠、減少投資、體積最小、安裝簡便、維護容易等方面考慮，選擇了成都佳靈電氣有限公司生產(chǎn)的GY一6kV/400kW型IGBT串聯(lián)直接高壓變頻器.
3 技術(shù)原理與特點
3.1 主電路簡介
如圖1所示，圖中系統(tǒng)由電網(wǎng)高壓直接經(jīng)高壓斷路器進入變頻器，經(jīng)過高壓二極管全橋整流、直流平波電抗器和電容濾波，再通過逆變器進行逆變，加上正弦波濾波器，簡單易行地實現(xiàn)高壓變頻輸出，直接供給高壓電動機。
功率器件是采用變頻器已有的成熟技術(shù)，應(yīng)用獨特而簡單的控制技術(shù)成功設(shè)計出的一種無輸入輸出變壓器、IGBT直接串聯(lián)逆變、輸出效率達98% 的高壓調(diào)速系統(tǒng)。
考慮到工藝對調(diào)速精度要求不是很高，本系統(tǒng)只采用開環(huán)控制并在高爐值班室通過開關(guān)量信號操作.此信號接人變頻器數(shù)字控制信號輸入端，需沖渣時給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個“l(fā)”的信號，電機高速運行，不需沖渣時將此信號取消，電機低速運行.輸出頻率的控制與調(diào)節(jié)由變頻器本身自備的調(diào)節(jié)面板根據(jù)現(xiàn)場實際需要任意整定。
3.2 變頻器的主要特點
(1)使用了IGBT串聯(lián)直接高壓二電平方式，利用該公司自行研制的1/3象限壓拉動態(tài)均壓、鉗壓技術(shù)攻克了當(dāng)今世界IGBT串聯(lián)使用時開關(guān)微秒級同步的難題。
(2)正因為采用了高性能的HV—IGBT模塊，整個設(shè)備的體積非常小，跟國內(nèi)外其它同規(guī)格的變頻器比較其體積減少2/3～1/2。
