为了降低一炼轧厂的吨钢耗电量同时解决使用液力耦合器带来的诸多问题来提高风机的运行效率，湖南华菱涟源钢铁有限责任公司于2008年采用合同能源管理模式与我公司签订了3台HINV-10/2800B大功率高压变频器，应用于炼钢一炼轧厂转炉一次风机的除尘。
2、 转炉生产工艺
转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。
转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。
3、变频器改造方案
北京动力源公司提供的三套高压变频器系统均采用一拖一拖动模式，高压变频器系统型号为：HINV-10/2800B ，系统配置示意图如下：
工频自动旁路接线图
工频自动旁路系统结构及动作说明：
变频运行：闭合QF、KM1、QS1、QS2、KM2，断开KM3；
工频运行：闭合QF、KM3，断开KM1、QS1、QS2、KM2。
在系统工频运行时：原来的电机电源启动柜QF为电动机提供工作电源，变频器内部的KM3在电路中作为连接开关有足够的容量保证电机工频旁路。在运行中并且可以对电机起操作作用。对电机的各种保护还是利用原来QF的保护设定值进行保护，原来的安全工艺不做任何变动；
3．1转炉除尘风机的基本工况及改造前控制的基本描述
吹炼工艺周期如下：
A到B为兑铁加废钢时间,约2分钟。
B到C为风机升速时间，暂定50秒，可以调节。
C到D为吹氧时间，约17分钟。
D点风机开始减速，暂定80秒，可以调节。
D到E为倒炉测温取样时间，约2分钟。
E到F为出钢时间，约3分钟。
F到G为溅渣时间，约4分钟。
原1#、2#、3#转炉一次除尘风机当中1#、2#转炉一次除尘风机采用1400kW电机拖动，3#转炉一次除尘风机采用1600kW的电机拖动，三台一次除尘风机均采用液力耦合器自动调节转速。转炉一次除尘风机的工作模式分为两种：高速运行和低速运行。转炉在不吹炼时，除尘风机只需要很低的转速运行，现场转炉除尘风机低速运行设定为600转/分以下，高速设定为2600转/分，当转炉开始送氧吹炼时，除尘风机开始高速运行。转炉根据氧枪的位置来判断除尘风机需要哪种速度运行，通过原除尘风机的PLC控制系统发出一个可以调节转速的模拟量控制信号来自动控制变频器，从而实现对转炉除尘风机转速的自动控制。既保证和改善了工艺，又达到节能降耗的目的和效果，整个吹炼工艺周期约32分钟，其中高速时间（C到D）17分钟。风机高速运行时变频器输出频率可以设定为41Hz（可以调节）；低速运行时可以定为14Hz以下（可以调节）。
[$page] 4、节能效益的计算
节能计算是根据炼钢转炉吹炼工艺周期对一次除尘风机采用液力偶合器调速和改造后变频器调速节能计算。
1、炼钢1、2号转炉一次除尘风机节能分析（两台）
设备基本情况:
风机额定转速2950r/min,高速运行时平均转速2550r/min,低速运行时平均转速600r/min
1、目前使用液力偶合器时1,2号转炉风机所耗功率：
风机电机在高速时目前运行平均电流为：69A
则实际输入功率为：
P高= 1.732×10.5×69×0.86＝1080kW
风机电机在低速时目前运行平均电流为：23A
则实际输入功率为：
P低= 1.732×10.5×23×0.86＝360kW
目前运行的方式是平均1炉钢需要33分钟,高速运行平均约为17分钟，低速运行平均约为16分钟，则采用液里偶合器时1炉钢风机电机所耗的功率为：
P液=1080×（17/33）+360×（16/33）=556+174=730kW
2、采用变频改造后，各种使用工况下风机的耗电功率为：
P=kPQn3 /η （k为设备工作效率校正系数，这里取k＝1）
在高、低频时分别用P高、P低表示，变频器系统的综合效率η高速取0.95，低速时取0.75,变频前与变频后的转速比为Qn，则：变频运行时的功耗为：
P高＝kPQn3 /η＝1×1400（0.86）3/0.96=925KW
P低＝kPQn3 /η＝1×1400（0.22）3/0.75=20KW
采用变频时1炉钢风机电机所耗的功率为：
P变=925×（17/33）+20×（16/33）=476+10=486 kW
3、采用变频改造后，转炉每炼1炉钢节电功率为：730kW -486kW=244KW
按每天平均35炉钢计算，每天节约的电能：244*35=8540KW
每天炼钢的等待时间节省的电能：340*(24-35*33/60)=340*4.75=1615KW
每年按330运行时间全年节电：(8540+1615)*330=335万KW
风机节电率为：244÷730×100％＝33％
一炼轧厂3号转炉一次风机节电分析
1、目前使用液力偶合器时炼钢炉风机所耗功率：
转炉风机电机在高速时目前运行平均电流为：78A
则实际输入功率为：
P高= 1.732×10.5×78×0.86＝1220kW
转炉风机电机在低速时目前运行平均电流为：25A
则实际输入功率为：
P低= 1.732×10.5×25×0.86＝390kW
目前运行的方式是平均1炉钢需要33分钟,高速运行平均约为17分钟，低速运行平均约为16分钟，则采用液里偶合器时1炉钢风机电机所耗的功率为：
P液=1220×（17/33）+390×（16/33）=628+190=818kW
2、采用变频改造后，各种使用工况下风机的耗电功率为：
P=kPQn3 /η （k为设备工作效率校正系数，这里取k＝1）
在高、低频时分别用P高、P低表示，变频器系统的综合效率η高速取0.95，低速时取0.75,变频前与变频后的转速比为Qn，则：变频运行时的功耗为：
P高＝kPQn3 /η＝1×1600（0.86）3/0.96=1076KW
P低＝kPQn3 /η＝1×1600（0.22）3/0.75=23KW
采用变频时1炉钢风机电机所耗的功率为：
P变=1076×（17/33）+23×（16/33）=554+11=565 kW
3、采用变频改造后，转炉每炼1炉钢节电功率为：
818kW -565kW=253KW
按每天平均35炉钢计算，每天节约的电能：253*35=8850KW
每天炼钢的等待时间节省的电能：367*(24-35*33/60)=367*4.75=1743KW
每年按330运行时间全年节电：(8850+1743)*330=350万KW
风机节电率为：253÷818×100％＝31％
通过变频技术改造后，由于风机功率因数提高后减小了无功损耗，其下降值也是非常可观的，无功功率的下降同样地会给用户带来经济效益。另外还可较少设备机械损耗，减少设备的维护费用。
