高压变频器在稳定结晶器冷却水压力方面的应用

　　高压变频器在稳定结晶器冷却水压力方面的应用王芳（宝钢股份公司能源部，上海200940）法，实现了当连铸机单台或部分检修时，密闭管路系统的压力稳定。

　　1概述宝钢1450板坯连铸的结晶器冷却水系统是采用纯水进行热交换冷却的密闭循环水系统。原设计用户端的送水流量为1 600m3/h，送水压力为1.0MPa.详见示意：系统示意图系统投运后，实际的运行数据是送水流量在连铸机检修时（共二台连铸机，分四流，可分别检修），用户阀门关闭，流量将降低至900m3/h甚至更低至300m3/h，此时的系统压力可达到1.5Mpa（仪表满量程）以上。由此，系统的送水压力大大超过了设计值，过高的水压对连铸结晶器设备形成了冲击，造成了不良的影响，威胁了设备安全和系统的正常生产。本文介绍的是针对这种现象进行的技术改造，利用高压变频技术来有效地调节送水压力，使其控制在安全的范围内。

　　2技术方案2.1压力波动原因分析及原有调节方法造成原系统压力波动较大而损伤设备的主要原因有两个，一是用户需求量的变化造成冷却水送水泵运行在低量程高压力的工作点，送水压力较高；二是密闭系统补水后压力得不到有效释放，造成回水压力上升。原采取的方法一是将结晶器送水泵的出口阀门进行手动调节减少补水量，二是针对补水压力进行调压的，即在补水前通过氮封罐的排气阀进行放压，降低整个管网的压力，在补水时，由人工根据系统的压力波动情况来控制补水，采取边补水边放压的措施来控制管网的压力。显然，这种方法是牺牲了系统的自动化程度来进行人工调节的，一方面当用户用量变化大时其调压的有效性得不到保证，另一方面还存在调节滞后的现象，同时补水中氮封罐的液位有时会偏低，对人员调节水平要求较高，存在威胁。

　　2.2变频调速方案本技术主要是针对造成系统压力高的两个原因分别采取措施，即根据用户用量的变化将送水泵调节至低流量低压力的工作点，从源头降低送水压力，而只在特殊情况下采用先对氮封罐放压的措施。可将压力控制在1.2MPa以内。主要方法是在C泵上增加高压变频器，根据送水管网压力直接调节该泵的运行频率，改变其工况点，做到低压运行。

　　2.2.1高压变频技术在本次技术改造中，我们使用了无输出变压器直接变频的新型高压变频器，为美国ROBICON公司的产品。设备的基本参数为：这种变频器是采用多组单相变频单元叠加起来的所谓无谐波变频器。每个功率单元都是由IGBT构成的三相输入、单相输出的脉宽调制型变频器。这种变频器特点是：高-高电压源型变频器，直接3、6、10kV输入，直接3、6、10kV输出，无须输出变压器；输入功率因数高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置；输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，可接普通电机，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械振动，输出线可以长达1000m；功率单元模块化设计，维护简单；高压主回路与控制器之间为光纤连接，安全可靠；具备完整的故障检测电路、精确的故障报警保护。

　　2.2.2线路构成方案见线路构成示意。2.3工艺和稳定性分析水泵并联运行时的风阻管网曲线如下所示。

　　由可见，两台泵并联运行时，系统工作点在P2，这时流量为Q2，扬程为H2；当有一台水泵完全不工作时，只有一台水泵工作，系统工作点在Pi，流量由Q2降到Qi，扬程也由H2降到氏。实际上在对一台水泵进行调速控制时，两台水泵的压力和流量的变化过程极为复杂，变化过程中的压力和流量是无法通过计算得到的，只能通过测试得到它们的特性曲线。

　　针对2CC结晶器送水系统要求正常压力在1.2~1.4MPa左右，而检修时压力增大到1.5MPa（增幅10%左右）的具体情况看，需要降压的幅度不是很大，所以对一台泵采取调速控制完全可以满足系统对流量和压力的要求。但是，在对单台泵进行调速控制的情况下，系统工作点发生了偏移，确实带有不稳定的因素，这要靠装置本身加以克服。在调试过程中，被调水泵电机的工作频率是慢慢地加上去的，当在某点发现振动时，就把这点确定下来，设备本身在以后的运行中会自动避开这个频率，从而保证整个供水系统的稳定。

　　在本次技术改造中，我们在两台不同工况点的泵正常并列运行的情况下，通过比拟不同的生产情况，经过多次试验和数据调整后，根据实际试验数据，得出了可靠的运行操作方案。

　　3应用效果本次技术改造实际是着眼在导致系统送水压力过高的主要原因，即用户用水量变化大导致系统能力偏高的情况解决问题的，通过采取相关技术措施，制定不同的运行方案，提高了系统供水能力的适应范围，满足不同的生产检修情况下的供水要求。优点主要有：达到稳定供水压力的需求，保护了主体生产设备（结晶器）。（下转第66页）表1清洗前后比较表级别项目电导率脱盐率/%产水率/%单位根膜重量/kg一段二段一级反渗透一套清洗前清洗后二套清洗前清洗后二级反渗透一套清洗前清洗后二套清洗前清洗后3实施措施3.1供应优质水加强与动力部的联系，尽量供应含盐量较低的雪野地表水。

　　3.2严格控制二级反渗透入水pH值针对二级反渗透入水pH值控制范围窄和监测的滞后性，通过精心计算、配制药箱中碱液浓度和在加碱口附近另开取样口进行取样监测等手段，将二级反渗透的入水pH值严格控制在7.8左右。

　　3.3建议更换二级反渗透膜元件提出方案，将二级反渗透膜元件由表面带负电荷的CPA3更换为表面带正电荷的LFC2膜。

　　3.4杜绝不合格水进入除盐水中针对停运设备由于自然渗透现象，浓水侧盐份渗透到淡水侧，然后污染除盐水的问题。采取临时措施，将一级和二级反渗透设备起动时的自动控制改为手动控制，开始的产水排放掉，待水质合格后，投入运行。长远措施：实施改造，连接管道，将一级反渗透停运时的冲洗水改用中间水箱水（为其产水），将（上接第63页）减轻了运行人员的工作量，消除人为操作能力造成的对系统的不同影响，提高了系统自动化运行程度。

　　不采用停泵或调节送水泵出口阀的方法降低送水压力，消除了由此导致的憋压现象，保护了送水泵。

　　泵组根据实际用户情况调节运行频率，达到节能效果。按照总流量降低10%计算，速度降10%，被调电机输出功率大约降低30%左右。节能效果比较明显。

　　二级反渗透停运时的冲洗水改用除盐水（为其产水）。消除停运过程由于自然渗透现象对其产水的污染。

　　3.5在满足生产用水量的前提下，进水温度由原先28*C降至3.6设计一级反渗透的回收率为75%，二级反渗透的回收率为80%，由于一级反渗透降低回收率，会造成水资源的大量浪费，调整二级反渗透的回收率由82%降为72%. 3.7从系统整体考虑，提高一级反渗透进水压力由4实施效果实施化学清洗以后，在使用地表水的情况下，除盐水中钠离子含量已稳定在50~100tg/L.保证了AV80风机的安全、稳定运行。

　　19：刘训峰（1970-），大学本科文化，1995年毕业于烟台大学化学工程专业，现从事电厂化学技术工作。

　　4结束语变频技术在宝钢供水系统的运用还比较少，本次技术改造即是高压变频器在循环水系统的首次应用。事实上，在应用过程中只要解决好不同工况点泵的并列运行、变频器的配电、变频器闭环控制的参数设定等几个问题，就可以发挥变频器的作用，服务于生产。

　　现从事电气技术工作。