作者：王兆祥 单位：山钢集团莱钢股份炼铁厂
变频技术在冶金行业的应用优势
变频技术在风机中的应用
在早期的钢铁企业中，一些由交流异步电机驱动的风机(如炼钢高炉除尘风机、烧结余热风机等。)都是直接以工频供电，恒速驱动，没有使用调速装置。进气挡板节流调节控制风量，存在耗电量大、噪音大、节流损失大等问题。如果对变频技术进行改造，采用变频调速，不仅可以提高设备的耐压和输出电压的稳定性，还可以减少对电网的谐波污染，达到节约电能的目的。同样，一些由同步电机驱动的大功率风机(如高炉鼓风机、烧结主抽风机和制氧机等。)也可以通过变频调速改造。据某冶金企业统计，采用变频技术的引风机平均用电量是工频控制引风机的55.26%，平均节电44.74%。可见变频技术还具有高效节能的功能[2]。在钢铁企业中，每座高炉通常配备三个或四个热风炉，分别处于热风状态、蓄热状态和燃烧加热状态。有的企业可能会另备一台，然后每台热风炉配一台鼓风机。目前，大多数炼钢企业已将汽轮机驱动的鼓风机改造成高压电机。除热风炉外，每座高炉至少配有两台除尘风机，其中除尘风机可分为装料除尘风机和出钢除尘风机。在高炉炼铁生产过程中，出钢是一个间歇的周期性过程。高炉出铁时，会产生浓浓的棕红色烟雾。此时，除尘风机必须处于高速旋转状态，才能去除浓烟。出钢完毕，粉尘变得稀少，除尘风机保持低速旋转状态即可满足除尘要求。由此可见，除尘风机所需的转速变化很大，所以大多数炼钢企业都采用了高压变频技术，使频率在一定范围内可调(出钢时45Hz左右，不出钢时20Hz左右)，除尘风机始终处于高速运行状态，浪费能源。此外，除尘风机作为除尘净化系统的动力源，能否健康安全运行，直接关系到生产的连续进行和现场生产人员的人身安全。因此，改造除尘风机调速系统时的首要原则是保证其控制调速网络的稳定性，高压变频技术基本克服了这一问题。同样，在炼钢中，电炉各生产阶段的产烟量和温度要求不同，需要根据相应的阶段要求调节除尘风机的风量，使之相匹配，从而有效避免风量大造成炉内热量损失，以及风量小造成炉内温度过高烧机的可能。
变频技术在水泵中的应用
在冶金行业，以炼钢企业为例，水泵作为广泛使用的设备，需要适应长期连续运行，因此水泵的运行效率直接关系到能耗。过去水泵的运行方式是保持转速不变，通过阀门或回流阀调节流量。这种运行方式不仅能耗大，而且频繁调节水量，容易造成阀门损坏或密封不牢，从而直接造成水泵备件的浪费，甚至影响生产。从功能上看，变频技术可以使水泵具备软启动的能力，不仅方便省力，还减少了对电网的冲击。从技术上讲，由于采用了变频调速技术，水泵处于低速状态时，噪音和磨损降低，从而减少设备维护，延长设备寿命。如果泵采用变频技术，不仅可以直接提高泵的调速效率和调速范围，使流量控制更加准确、快捷，同时据统计可以节约20%-40%的能耗，对钢铁企业的效益不言而喻。
变频技术在起重设备中的应用
在冶金企业中，如卸船机、起重机、堆取料机、大型起重机和大功率倾斜设备等。，都是常用的起重设备。它们的负载方式为潜在负载，启动时转矩较大，不仅要求传动系统具有良好的低速启动性能，还要求电机和变频器具有较强的过载能力。以前，这些起重设备的调速方式大多采用技术成熟的DC调速方式，但这种方式需要大量的日常维护。因此，随着变频技术的不断发展，特别是高压变频技术的成熟，交流变频调速技术开始在起重设备中广泛应用。近年来，一些大功率设备如热轧、冷轧传动设备也采用了高压变频技术。热轧和冷轧的传动系统要求具有控制精度高、动态响应快、可靠性高的特点，并具有一定的过载能力。目前，国外使用的大部分高压变频器。
拉矫机变频技术改造
目前，国内大多数冶金企业采用DC电机作为拉矫机的驱动方式，模拟电压电流双闭环DC调速作为调速方式。虽然这种生产技术已经成熟，但仍有很多不尽如人意的地方，如设备成本高、设备运行可靠性差、参数调整复杂、控制精度低等。因此，为了克服这些问题，建议将拉矫机的电机改为交流电机，成本相对较低，维护操作简单方便。同时，调速系统采用变频技术，采用可靠性高、保护功能齐全、维护方便的高性能通用变频器进行调速。这不仅延长了设备的维护周期，而且提高了调速性能。近年来，莱芜钢铁厂进行了这种系统改造，取得了良好的生产经营效果。到目前为止，没有出现因拉坯阻力值过大而导致的堵转、功率跳变等问题。
变频技术的应用前景
目前，在我国冶金行业中，传统的调速方式仍然普遍存在，没有采用变频调速技术。然而，传统调速系统的弊端越来越违背当今冶金行业深化改革和节能减排的要求。与传统的调速方式相比，变频技术不仅可以对设备的电压、电流、频率、转速等参数进行数字化实时监控，而且可以方便快捷地调整参数。同时，变频技术可以使电机软启动、软制动，实现电机启动时间的连续调节，减少对整个电网的直接冲击，从而保护电气设备，延长电气设备的使用寿命，提高劳动生产效率。所有这些优点充分说明变频技术具有广阔的推广前景空 [3]。
另外，据统计，目前变频技术大部分用在风机和泵上，轧钢厂的变频技术并不多。但通过简单计算可以得出结论，在一个年产30万吨的轧机中，如果高压电机的用电量占轧机总用电量的55%左右，如果采用高压变频技术，将产生巨大的节能效益。因此，变频技术在冶金行业的应用和发展前景是广阔的，需要我们投入更多的努力。