1、 前言
攀枝花新钢钒股份有限公司炼铁厂4号高炉设计容积：1350m3，并罐式炉顶，皮带上料，4座热风炉送风。高炉设计利用系数：2.25t(m3.d),焦比:440kg/t.Fe,年平均风温：1200℃。在大修前，4号高炉已经连续运行13年。高炉已进入炉役后期，严重威胁高炉的生产安全，且每年的维护费用逐年上升，在此情况下，为满足攀钢集团的总体发展，为高炉实现攀钢集团公司提出的“高产、优质、低耗、长寿”的目标，最后集团公司决定对4号高炉在原地自然扩容大修。同时新建一套高炉除尘系统，设置一套全新的负压式除尘器。采用2台脉冲布袋除尘器和2台风机并联运行方式。为了经济效益，实现自动控制，减少维护费用，其中1#除尘风机采用东方日立(成都)电控设备有限公司生产的高压变频器(DFCVERT-MV2240/6B)调速。
2、 DFCVERT-MV高压变频器的性能特点。
2.1 变频改造的电机系统原理图如图1所示
1.QS1、QS2为刀闸隔离开关,其中QS2单刀双掷开关。
2.变频切换工频过程：先断QF1，断隔离刀闸QS1、QS2，再合QF1，电机工频运行。
3.工频切换变频过程：先断QF1，合隔离刀闸QS1、QS2，再合QF1，变频器带电机变频运行。
2.2 变频器的工作原理
DFCVERT-MV系列变频器是由多个功率单元串联而成，以6kV每相八单元串联为例,电压叠加如图2所示。每相由八个相同的功率单元串联而成，相电压为3464V;每个功率单元输出有效值Ve=433V，峰值输出电压Vp= Ve=612V。
图2 6kV变频器电压叠加示意图
2.3 功率单元电气原理
功率单元主要由三相桥式整流器、电容器组、IGBT逆变桥构成，同时还包括驱动、保护、监测、通讯等组件的控制电路。通过控制IGBT的工作状态，输出PWM电压波形，原理图如图3。
2.4 变频器系统配置原理
每个功率单元都是由低压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成的三相输入，单相输出的低压PWM电压型逆变器。功率单元电路见图3。每个功率单元输出电压为1、0、-1三种状态电平，每相8个单元叠加，就可产生17种不同的电平等级，分别为±8、±7、±6、±5、±4、±3、±2、±1和0。图4为一相合成的正波输出电压波形。此种多级串联电压型变频器，采用功率单元串联，而不是用传统的器件串联来实现高压输出，所以不存在器件均压的问题。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/8的输出相电压和1/24的输出功率。8对依次相移7.5°的三角载波对基波电压进行调制，如：对A相基波调制所得的8个信号，分别控制A1～A8八个功率单元，线电压波型具有33阶梯电平，它相当于48脉波变频，理论上47次以下的谐波都可以抵消，总的电压和电流失真率可分别低于1.2%和0.8%，堪称无谐波污染变频器。变频器同一相的功率单元输出相同的基波电压，串联各单元之间的载波错开一定的相位，每个功率单元的IGBT开关频率若为600Hz，则当8个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为9.6kHz。功率单元采用低的开关频率可以降低开关损耗，而高的等效输出开关频率和多电平可以大大改善输出波形。波形的改善除减小输出谐波外，还可以降低噪声、dv/dt值和电机的转矩脉动。所以这种变频器对电机无特殊要求，可用于普遍笼型电机，且不必降额使用，对输出电缆长度也无特殊限制。
3、 系统的工艺分析和节能分析。
攀钢炼铁厂4号高炉的出铁场除尘系统工艺流程图如图5，
系统设计风量1450000 m3/h,依据#4高炉炼铁工艺的要求，约两小时左右炼一炉铁，除尘风机由于生产工艺的要求需要在炼铁时停止除尘，在出铁时开始除尘，也就是说变频调速装置要在炼铁时低速(20Hz)运行(炼铁时间大约70分钟)，出铁时高速(50Hz)运行(出铁时间大约50分钟)。另外，4号高炉的除尘系统采用的时两个除尘风机除尘，两个除尘风机的电机的工况一样，但只有一台安装有变频调速装置，可以进行节能比较。由于5、6、7月为4号高炉的调试时间，数据不准并对耗电量的计算有影响，但进入8月份后高炉运行正常，4号高炉的8月份出铁量时98283吨，1号除尘风机电机(采用东方日立变频调速)的耗电量是729029千瓦小时，2号除尘风机电机(不采用变频调速)的耗电量是1066990千万小时，依据以上数据电费在0.45元/度的情况下,那么每月估算节约的电费约为15万元左右。
4、 引用变频器的优越性
改装置于2004年5月底一次性投入了生产运行，运行至今，充分体现出该装置的先进性，主要的特点如下：
该装置性能稳定，工作可靠，操作简便，大大减轻了运行人员的劳动强度;
变频风机实现了软启动，风机在低频下起动，电流很小，避免了原来在较大惯性负荷情况下，数倍于额定起动电流对电网和机械设备的冲击;
提高了功率因数，功率因数在0.95以上;
风机转速的降低，减缓了风机叶轮、轴承和密封件的磨损，变频风机的转动明显好于其他的工频风机，有利于延长电机和风机的使用寿命;
低输入谐波。
大量节能,经济效益显著。
5、 结论
通过这几个月的运行，证明DFCVERT-MV2240/6B高压变频器性能好，可靠性比较高，节能非常明显，短期内就能收回成本，而且大大改善了工艺条件，提高了生产效率，说明在炼铁除尘系统改造是非常成功的，同时在炼铁行业除尘系统有很好的推广价值。
