概要：1、引言广东省韶关钢铁集团有限公司（以下简称韶钢）位于韶关市南郊，占地面积8320m2.韶钢是中国500家最大工业企业和国家512家重点企业之一，世界100家大型钢铁企业排行第95位，具有年产钢160万吨以上能力。炼铁厂是韶钢的一个主体生产厂，负责公司所需铁水和铁块冶炼。炼铁厂现有6座高炉，总炉容2405m3，年产生铁230万吨。高炉冶炼铁水过程中产生大量的熔渣，通常是用大流量的中压水将其降温并冲散，同时输送到水渣池回收，作为炼铁生产的副产品。高炉生产是不间断的，一般情况下每天出铁15次，在高炉出铁前、后各放一次渣，两次出渣时间约30min，在此时间内要求水冲渣系统的水泵满负荷工作，其余时间水泵只需保持约30%水流量防止管道堵塞即可。我厂4#-高炉使用ZGB-300型冲渣泵，机组有关数据如附表原系统运行时，起动前管道进出水阀门关闭，起动后阀门开度约90%，机组全速运行，电网电压6300V，电机运行电流33A，功率因数81.6%，耗电功率294kW.不需冲渣水时通过调节阀门在30%来调节水流量（此时电机电流25A），耗电功率214kW，一方面导致大量的节能损失，另一方
直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用,标签：建筑电气工程技术,建筑电气与智能化,http://www.67jzw.com1、引言
广东省韶关钢铁集团有限公司（以下简称韶钢）位于韶关市南郊，占地面积8320m2.韶钢是中国500家最大工业企业和国家512家重点企业之一，世界100家大型钢铁企业排行第95位，具有年产钢160万吨以上能力。炼铁厂是韶钢的一个主体生产厂，负责公司所需铁水和铁块冶炼。炼铁厂现有6座高炉，总炉容2405m3，年产生铁230万吨。
高炉冶炼铁水过程中产生大量的熔渣，通常是用大流量的中压水将其降温并冲散，同时输送到水渣池回收，作为炼铁生产的副产品。高炉生产是不间断的，一般情况下每天出铁15次，在高炉出铁前、后各放一次渣，两次出渣时间约30min，在此时间内要求水冲渣系统的水泵满负荷工作，其余时间水泵只需保持约30%水流量防止管道堵塞即可。我厂4#-高炉使用ZGB-300型冲渣泵，机组有关数据如附表原系统运行时，起动前管道进出水阀门关闭，起动后阀门开度约90%，机组全速运行，电网电压6300V，电机运行电流33A，功率因数81.6%，耗电功率294kW.不需冲渣水时通过调节阀门在30%来调节水流量（此时电机电流25A），耗电功率214kW，一方面导致大量的节能损失，另一方面频繁操作阀门，致使其使用寿命大大降低，增加了停产更换阀门的时间，为此我厂决定对4#高炉冲渣泵进行改造。
2、系统方案选择在选择调速方案时，我们曾从节省投资出发考虑过使用调速型液力偶合器，但由于需将原机组的混凝土基础全部打掉重新捣制，工作量大、施工周期长，将影响正常生产，为此决定采用高压变频调速器。
3、佳灵IGBT直接串联高压变频器原理及特点目前，低压变频调速技术已比较成熟，但在高压变频调速技术方面，由于变频器的核心功率器件耐压有限，所以高压变频器并不象低压变频器一样具有简单统一的拓扑结构，从而产生了当今各种各样的结构。
佳灵高压变频器由于解决了IGBT直接串联这一世界性难题，使其具有和低压变频器一样简单的结构。该产品成功融入IGBT直接串联技术、正弦波技术、抗共模电压技术和直接速度控制（DSC）技术，使得产品具有与其它形式（单元串联多重化、中心点箝位三电平等）产品无法比拟的优越性，该产品已被列为“国家重点技术创新项目”。
（1） 整个系统没有输入输出变压器，体积小重量轻，仅为其他品牌体积的1/2，减少了基建投资，解决了我厂基建空间不足的实际情况。
（2） 由于该变频器结构简单，无变压器，所以故障点大大减少，整个系统效率高，额定负载效率98%以上。
（3） 采用正弦波技术，大大提高输出波形质量，输出电压谐波含量小于3%，特有的共模技术使整个系统的共模电压及输出du/dt值完全符合MGI的标准，消除了电机振动现象，减小了轴承和叶片的机械应力，不需更换我厂原有的旧电机，无需降容使用。
（4） 采用用直接速度控制技术（DSC），响应速度高于其它同类产品，转矩脉动小，低速仍能保持平滑静音运行。
（5） 可实现工频旁路，检修方便，而且具有完善的系统保护功能。
4、改造方案由电机转速公式可知
n=60f×（1-s）/p其中： s—转差率n—转子实际转数（r/min）
f—电流频率p—电机的极对数可见，只要改变电机的频率f，就可以实现电机的转速调节，高电压大功率变频器通过控制IGBT（绝缘栅双极型电力场效应管）的导通和关断，使输出频率连续可调。而且是随着频率的变化，输出电流、电压、功率都将发生变化，即负荷大时转速大，输出功率大，负荷小时转速小，输出功率也小。
由流体力学可知：
Q′=Q（n′/n）
H′=H（n′/n）2
P′=P（n′/n）3当泵机低于额定转速时节电为E=〔1-（n′/n）3〕×P×T（kWh）
式中： n—额定转速n′—实际转速P—额定转速时电机功率T—工作时间可见，通过变频改造，冲渣泵流量Q、压力H及轴功率P都将发生较大的改变，不但节能而且大大提高了设备运行性能。
以上公式为本厂提供了充分理论依据，我厂根据冲渣泵的实际特性对其进行了具体改造，冲渣泵在冲渣时工作在49.5Hz，在不冲渣时工作在25Hz，考虑到工艺对调速精度要求不是很高，本系统只采用开环控制并在高炉值班室操作，需冲渣时给调节系统一个“1”的信号，电机高速运行，不需冲渣时将此信号取消，电机低速运行，取得了很好的节能效果。
5、改造后的系统
实际运行状况变频器到厂后，我厂技术人员同成都佳灵电气制造有限公司派出的技术人员一道，经过几天的安装，一次性调试成功。于2001年11月28日开始正式运行，现已累计运行18个月，经过反复多种测试各运行参数一直正常，变频器质量性能良好，安全可靠，各项指标均达到了设计要求：
（1） 谐波抑制效果良好。电压谐波含量小于3%，符合IEEE519-1992和GB/T14549-93标准。
（2） 各种保护功能完善。过流、过压、欠压、故障保护等功能可靠，并且考虑了外部电网的防雷击等多环节保护功能。
（3） 各种指示功能完备。具有输入、输出电流和电压、运行频率、故障显示、运行状态指示等功能。
（4） 操作简便。同普通的低压变频器的功能操作方式相似，功能设置和调整简单方便。
6、节能量的验证及测试方法
（1） 测量无变频调速时另一台机组在工频电压下运行的电压、电流、功率因数。
（2） 测量有变频调速时机组在49.5Hz频率电压下运行变频器输入端的电压、电流、功率因数。
（3） 测量有变频调速时机组在25Hz频率电压下运行变频器输入端的电压、电流、功率因数。
（4） 测量仪表型号为：电压互感器：JDZJ-6；电压表：16L1-V；电流互感器：LZZB-10 50/5；电流表：16L1-A；功率因数钳型表：HIOI-3266.通过上述测量参数，根据P=1.73U.Icosφ计算得出P50=294kW、P49.5=214kW、P25=82kW.
7、改造效益
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