变频控制技术在煤气加压机中应用研究
摘 要：本文以变频控制技术在邯钢能源中心六加压煤气加压站改造应用中为研究基础。分析了煤气加压机当前运行工况，根据煤气加压机工艺流程特点及当前所存在的问题，提出采用变频控制技术，对煤气加压机风机控制系统进行改造，实现了显著的节能效果。
关键词：变频控制；煤气加压机；节能
中图分类号：TP277 文献标识码：A
邯钢能源中心六加压煤气加压站现有CM4501331/1045离心式鼓风机三台，其配套主电机功率为355kW，采用两运一备的运行方式。离心式鼓风机额定流量为27km3/h，实际负荷在5.5～24km3/h之间。该鼓风机电机以工频恒定速度运转，经加压站处理后的煤气主要通过高低压大回流阀门来调节外送量，由于各个生产分厂的需求变化量较大，在日常运行中加压机经常出现因下游用户需求量变化而进行人工手动调节。同时，以工频恒定转速直接启动电机不仅造成大量电能的浪费，而且对设备机械损害严重，缩短了设备的使用寿命。
1 工艺分析
该鼓风机的特点是其负载转矩与转速的平方成正比，其轴功率与转速的立方成正比[1]。因此，通过采用变频调速的方式来调节鼓风机配套电机的转速，可以很好的代替以往人工阀门调节煤气外送量，同时也可以节省大量电能。省时省工，高效节能。如图1所示。
上图中改造前与改造后的煤气量分别为Q3、Q4，当Q3=Q4时，即鼓风机外送相同的煤气量，这时，改造前阀门控制煤气消耗的功率为Q1，改造后变频调速控制煤气消耗的功率为Q2，因此得出结论，鼓风机外送相同量的煤气时，变频调速的方式要比传统的阀门控制所消耗功率要低，更加节能。同时，采用变频调速的方式不仅可以降低能量消耗，还可以随工况变动而实现全过程自动调节。
2 改造方案实施
结合六加压煤气加压站现场实际情况，经过工程技术人员多次反复论证，决定采用西门子罗宾康6SR45025MB375BF1Z型变频器。该变频器应用范围广，保护功能齐全，拥有多达6种的电机控制模式，可涵盖几乎所有的电机类型和负载应用，同时兼容改造项目中各种品牌各种类别的普通电机，无需考虑额外加强绝缘及电机降额。
在三台加压机上加装西门子变频器成套设备，实现变频调速控制，该变频调速控制系统采用双手动旁路一拖一方案，其控制原理如图2所示。
其中QS1、QS2和QS3为真空接触器（ABB VSC12DC0 12kV 400A），该真空接触器要有足够的辅助接点，以便于连接控制信号。配套手动隔离开关。当QS2和QS3闭合，QS1断开，鼓风机进入变频运行状态；当QS1闭合，QS2和QS3断开，鼓风机进入工频运行状态。高压开关QF、电动机M为现场原有设备。真空接触器要有可靠的机械电气连锁功能，QS1、QS2只能有一只能闭合上，但能同时分闸；QS1、QS3只能有一个能合上，但能同时分闸；QS1、QS2和QS3可以在本柜（手动）操作，也可以远程PLC自动操作，通过转换开关切换。
3 改造效果
通过加装西门子变频器后，可以灵活实现工/变频自动切换功能，且鼓风机可以实现软启动，且启动平稳，同时启动电流降低了額定电流的40%左右，减少了电流对设备的冲击，大大减少了对启动设备的维护工作量和启动故障[2]。鼓风机及其他负载设备的运行参数可以通过变频器上显示面板直接显示出来，其次也可以通过显示面板上故障代码来判断故障根源，方便迅速查找故障和排除故障。西门子变频器保护功能齐全。当出现过流、过压、过载等故障时，可以迅速切断负载设备，将故障信息反馈到操作监控室。总之采用了变频调速控制技术后，可以大大改善以往人工调节阀门控制煤气量的操作不稳定性，提高煤气的供应质量。
安装变频调速装置后，节能效果十分明显。改造前鼓风机运行功率为320kW，改造后运行功率为220 kW，因此，以加压机（以一台为例）每年工作300天，每天工作24小时计算（电价按0.55元计）：
节能为：△Q=P1T1P2T2=320×24×300220×24×300=720000（千瓦时）；创经济效益为：W=△Q×0.55=396000元。
4 结语
总之，变频控制技术凭借其优良的调节性能和显著的节能效果，已经广泛应用于钢铁冶金企业的生产运营中。随着国家节能环保政策的倡导，变频控制技术已经成为一些高耗能企业不二的选择。此次对邯钢能源中六加压煤气加压机变频节能进行改造，正是变频控制技术应用体现，同时实现了高效、稳定、安全、节能的目的，大大的减少了能耗，提高了企业在市场中的竞争力。
参考文献：
[1]易伟.变频调速在焦炉煤气加压机控制中的应用[J].武钢技术，2004，（1）.
[2]席忠.刍议钢铁冶金领域中变频控制技术的实践运用[J].河南科技，2014，（12）.
作者简介：马亮（1989），男，硕士，助理工程师，就职于河钢邯钢能源中心，从事机电控制研究。