在安裝了變頻調速器之后，煉鐵廠高爐除塵風機每年節(jié)約用電2,000 mwh
羅克韋爾自動化公司的高效變頻調速技術改造了攀枝花鋼鐵公司的高爐除塵風機。除塵系統(tǒng)的可靠性和操作簡易性得到大大的提高——并且預期在3年內收回投資（ROI）。
背景
攀枝花鋼鐵公司的鋼鐵產量在中國位于前十位。作為中國主要的軌鋼供應商，攀枝花鋼鐵公司擁有中國 40% 軌鋼銷售市場份額。另外，攀枝花鋼鐵公司名列中國企業(yè)500強第16位，每年產鐵量410萬噸，鋼產量為360萬噸。除了國內市場之外，攀枝花鋼鐵公司的海外銷量也在不斷增長。公司的產品遠銷海外20多個國家——包括日本、美國、法國、古巴、緬甸和南斯拉夫等等。
攀枝花鋼鐵廠位于四川省中部的攀枝花市境內。攀枝花鋼鐵廠是第一個完全由本國工程師和開發(fā)人員設計、裝配和安裝的鋼鐵企業(yè)。一期工程的建設從1965年開始，1974年完工，包括前三個煉鐵高爐(BF1, BF2 和 BF3)，總容量為34，000立方米。第四個高爐于1986年開始建設，并且已經于1997年投產，使工廠鋼和鐵的產量每年各增加150萬噸。
每個高爐中都放入了鐵礦石和焦炭的混合物，通過超高溫 (大約 1,100攝氏度)進行冶煉。熔融鐵和爐渣沉積在高爐的底部，然后定期“開爐出鐵”輸出鐵水并進入后續(xù)澆注過程。
開爐出鐵和澆注將會造成嚴重的粉塵、灰燼以及煙霧。所產生的塵霧是毒性氣體（氯化氣，二氧化碳，甲烷等等）和懸浮的固體顆粒的混合物。龐大的除塵風機將塵霧從出鐵廠車間抽出，并將其安全輸送到凈化除塵處理廠。
挑戰(zhàn)
中國的鋼鐵市場競爭異常激烈。攀枝花鋼鐵公司面臨著與中國其他20家大型鋼鐵企業(yè)之間的殘酷競爭。公司強烈意識到監(jiān)測、控制、降低其生產成本是提高市場競爭力的重要因素。
在所有鋼鐵生產企業(yè)中，最重要的成本要素就是能量消耗。“我們意識到我們的電量消耗非常大，”攀枝花鋼鐵公司能源和設備部高級工程師唐偉解釋說，“在我們鋼鐵廠，電力消耗成本占到總生產成本的1/5到1/4。”
煉鐵廠中一個主要的電氣負載就是高爐排塵系統(tǒng)。高爐BF2和BF3共用一個除塵風機，由630 kW的高壓電機驅動。
除塵風機的規(guī)格設計能夠適應“最壞情況”的灰塵環(huán)境要求，即是兩個高爐同時運轉時的情形。很明顯，在只有一個高爐運轉的情況下，風機會產生巨大的能量浪費。
攀枝花鋼鐵公司以前利用機械式風門擋板進行風量調節(jié)，此方式雖然可以控制流量，但是卻需要耗費大量的能量。攀枝花鋼鐵廠需要尋找一個更加節(jié)約能量的途徑——變頻器可輕松完成這個挑戰(zhàn)。
此外，直接啟動如此龐大的風機尚且是個問題。由于啟動系統(tǒng)是“與電機直接連接的”（DOL），如果風機啟動時不能夠與工廠現(xiàn)有的運行情況進行有效的協(xié)調，將會導致強烈的電網(wǎng)系統(tǒng)波動和跳閘。
進一步的挑戰(zhàn)就是尋求一種具有更高可靠性的除塵系統(tǒng)。攀枝花鋼鐵廠現(xiàn)有的BF2、BF3備用除塵風機系統(tǒng)已經發(fā)生了多次故障。由于公司受到越來越嚴格的環(huán)保要求、職業(yè)健康要求以及安全性要求，迫切需要提高除塵系統(tǒng)的可靠性。
解決方案
在2001年初，攀枝花鋼鐵公司工程部向羅克韋爾自動化公司提出咨詢，詢求提高除塵風機系統(tǒng)的能量使用效率。羅克韋爾自動化公司提出了一套成本低廉并且能夠快速收回投資的建議——保留現(xiàn)有的 6kV 電機和電機啟動開關裝置，同時采用先進的變頻驅動器（VFD）技術根據(jù)高爐運行的需要來調節(jié)龐大的電機。這將是攀枝花鋼鐵公司第一個中壓變頻系統(tǒng)。.
羅克韋爾自動化解決方案是基于公司的Allen- Bradley PowerFlex 7000 MV 驅動技術—— 由6kV整流器和逆變器構成的真正中壓變頻的解決方案。PowerFlex 7000不僅能夠滿足攀枝花鋼鐵公司節(jié)約能源的要求，而且能夠提供最大的可靠性。變頻器的功率結構能夠確保系統(tǒng)比同類競爭解決方案具有更高的可靠性，不需要升壓變壓器或者一系列低壓功率單元組合完成高壓輸出。
2001年7月，攀枝花鋼鐵公司委托羅克韋爾自動化公司對舊系統(tǒng)進行了改造。羅克韋爾與當?shù)氐碾娏I(yè)系統(tǒng)集成商成都四通公司（提供隔離變壓器）進行協(xié)作，在使風機系統(tǒng)停機時間最短的情況下完成了設備調試任務。
羅克韋爾自動化公司服務工程師提供了安裝指導，現(xiàn)場試運行服務以及對攀枝花鋼鐵公司的工程人員進行了現(xiàn)場培訓。
成果
BF2和BF3除塵風機在改造之后節(jié)能效果顯著。唐偉說，“根據(jù)我們的計算，BF2和BF3除塵風機每天大約能夠節(jié)約5，500kWh的電量”。這樣每年可以節(jié)約成本80，000多美元——在升級改造之后，三年之內就能夠達到預期的投資回報率（ROI）。
唐偉對羅克韋爾自動化公司的除塵風機解決方案的運行操作簡單及可靠性感到非常滿意。“在對除塵風機系統(tǒng)進行技術改造之前，我們手動啟動除塵風機。而且只能夠盲目地調節(jié)風機擋板來滿足高爐負荷的需要，”唐偉說，“現(xiàn)在，風機的速度可以根據(jù)當前運行的高爐的數(shù)量來進行自動調節(jié)”。
由于新的除塵風機變頻器能夠實現(xiàn)風機的“軟啟動”（啟動時的轉速、電流和功率逐漸增加），現(xiàn)在風機的啟動對工廠的電力系統(tǒng)幾乎沒有影響。唐偉說，現(xiàn)在隨時都能夠啟動除塵風機，所以在風機啟動期間對工廠的生產并沒有任何影響。
唐偉說，現(xiàn)在除塵風機系統(tǒng)的可靠性有了極大的提高。“在對除塵風機進行升級改造之前，我們的除塵風機系統(tǒng)老是發(fā)生故障。我們需要經常啟動備用系統(tǒng)”，他繼續(xù)解釋道“到目前為止，新系統(tǒng)已經運行了12個月了，我們根本沒有發(fā)生任何故障和停電現(xiàn)象。而且，對新的除塵風機系統(tǒng)的維護工作也非常少”。
在攀枝花鋼鐵公司成功安裝其第一套MV變頻器之后，公司開始積極在工段推廣節(jié)約能源的方案。根據(jù)公司所提出的降低能量消耗成本的要求，在攀枝花鋼鐵廠的多個地方開始考慮采用Allen-Bradley PowerFlex 驅動技術。
下頁的體系結構描述了一個基于信息的企業(yè)中羅克韋爾自動化概念。褐色箭頭表示的區(qū)域表示本文檔中正在討論的目前自動化水平。其余部分以圖解方式說明了目前羅克韋爾自動化能夠提供的從車間到企業(yè)以及更高層次集成的諸多解決方案。
從車間到企業(yè)以及更高層次集成
Allen-Bradley and PowerFlex7000是羅克韋爾自動化的注冊商標。
www.rockwellautomation.com
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出版號 METIVP-AP019A-EN-D – 2002年8月 羅克韋爾自動化有限公司2002版權所有
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