IGBT直接高压变频器在高炉水冲渣系统的应用

　　1 概述

　　高炉冶炼中产生大量的熔渣，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，作为炼铁的副产品.高炉生产是不间断的，一般情况下每天出铁15次，出铁前、后各放一次渣，两次出渣时间共约30 min.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。

　　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，功率因素81.6%，耗电功率294kW.原来曾试用在不需冲渣时，调节阀门至30%来调节水流量(此时电机电流25A)，但一方面节能效果不明显，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，得不偿失.最终只好让机组长期满负荷高速运行，造成极大的能源浪费.因此很有必要对此系统进行节能改造.

　　2 方案选择

　　从机泵工作特性曲线可得出其流量与转速成正比、轴功率与转速的3次方成正比，即 .根据这一原理采用变频调速技术.对目前各种高压变频器进行分析后认为：高一低一高的变频器虽然可靠性较高，但需配置输入、输出变压器，必须增设厂房，施工周期长，设备较庞大、投资费用较高，而且效率较低、谐波含量大，严重影响电机使用寿命.拟应用直接高压变频器，但进口设备费用较高，而且设备体积也不小，不是首选，故目光投向国产.国产直接高压变频器比较见表2.

　　结合上表，通过对国内多家公司的技术经济指标比较和考察，从技术可靠、减少投资、体积最小、安装简便、维护容易等方面考虑，选择了成都佳灵电气有限公司生产的GY一6kV/400kW型IGBT串联直接高压变频器.

　　3 技术原理与特点

　　3.1 主电路简介

　　如图1所示，图中系统由电网高压直接经高压断路器进入变频器，经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波，再通过逆变器进行逆变，加上正弦波滤波器，简单易行地实现高压变频输出，直接供给高压电动机。

　　功率器件是采用变频器已有的成熟技术，应用独特而简单的控制技术成功设计出的一种无输入输出变压器、IGBT直接串联逆变、输出效率达98% 的高压调速系统。

　　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通过开关量信号操作.此信号接人变频器数字控制信号输入端，需冲渣时给调节系统一个“l”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.输出频率的控制与调节由变频器本身自备的调节面板根据现场实际需要任意整定。