高压变频器在电力和冶金行业的应用现状分析.docx

高压变频器在电力和冶金行业的应用现状分析高压变频器在电力和冶金行业的应用现状分析网2006年度1月公布的数据：2005年度全国粗钢产量34936.15万吨，生铁产量33040.47万吨，钢材产量含重复材37117.02万吨。2005年度，我国钢铁企业的规模迅速扩大。其中年度产1000万吨粗钢以上的企业有到达8家，包括宝钢、鞍钢、武钢、首钢、沙钢、莱钢、济钢、唐钢；年度产500万一970万吨粗钢的企业有10家，包括马钢、华菱钢铁、包钢、邯钢、本钢、攀钢、安阳钢铁、太钢、酒钢、建龙钢铁等；年度产300万一500万吨粗钢的企业有16家。年度产500万吨以上粗钢的18家钢铁企业，他们的粗钢产量合计达16197.16万吨，占全国粗钢产量的46.368。目前冶金行业的高压变频器主要应用在风机、水泵上，在轧机上应用的很少，因此高压变频器在冶金行业有着广阔的前景。2高压变频器在电力、冶金行业应用特点2.1电力行业应用特点电力行业高压变频器的应用主要集中在风机与泵类负载，并且呈现为单机容量较大的特点。电力行业应用新技术向来保守，原因是电力部门对供电平安的要求非常高，因此大型的高压风机改造目前还很不普遍。火电厂应用高压变频器的主要目的是调速节能，经过几年度时间的运行理论，如今高压变频调速系统的可靠性根本可以知足发电企业的要求，火电厂已经逐渐承受了高压变频调速这一新技术。对电厂而言，设备的可靠运行是最为重要的因素之一。任何一种辅机调速设备，不管性能多么好，节能多么显著，假如可靠性没有保证，一切就都无从谈起。因为一旦这些关键的辅机设备因调速装置故障而非正常停机，往往会导致主机负荷大幅度下降，严重时甚至将引起主机停机、锅炉熄火停运，进而造成发电事故，其引起的损失将远远不是节能效益可以比较的。所以高压变频器在电厂应用，对其可靠性就有相当高的要求。例如，火电厂中的送风机和引风机。由于机组的负荷会经常变化，要保证锅炉炉膛负压、烟气氧量及相应的汽温、汽压稳定，因此就需要及时地调整送、吸风量及煤粉量。送风机一般采用调整入口导向叶片的方式实现风量调节，叶片开度经常在60-80之间变化，而引风机风门采用挡板调节，日常运行开度一般只有50左右。利用高压变频器对其进展调速时，一般调速范围大约为40Hz-50Hz。2.2冶金行业应用特点冶金行业在国民经济中所处的地位非常重要，且都是规模较大，效益显著，连续、高效式地消费流程性企业。具备一定规模的钢铁企业根本上都已实现车间内的经过自动化控制，消费经过已经高度的自动化，消费现场有大量的现场设备需要进展控制。由于现场的环境非常恶劣，灰尘大、振动强、温度变化大，且需要24小时连续不断地运行，因此对消费现场控制设备较其它行业有了更高的要求。例如，钢铁厂的除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦它不能正常运行，不但会影响消费，造成宏大的经济损失，同时还有可能威胁到现场消费人员的人身平安。因此，与除尘风机配套的高压调速系统要求具有极高的可靠性。以炼铁高炉的除尘风机为例，在高炉炼铁的消费经过中，出铁经过并不是连续不断的，而是周期性连续的。利用高压变频器适时对除尘风机进展变频调速控制，那么可实现显著的节能效果。在出铁时，会产生大量的棕红色烟尘，此时要求除尘风机高速运行，变频器设定值那么定为45Hz左右；而在不出铁时，风机只需要很低的转速，变频器设定值那么定为20Hz左右。同样，在炼钢电炉中，除尘风机也要根据电炉产生的烟气量的不同，适时调节风量，知足消费工艺的要求。一般电炉的消费周期分为：加料、加铁、供电、供电供氧、采样、出钢及堵眼七个步骤。各个经过中电炉不但产生的烟气量不同，电炉的温度要求也不同。假设风机风量过大，那么会损失炉内热量，延长消费周期，浪费能源；假设风量过小，那么会导致炉内温度过高，可能烧毁设备。另外，在冶金行业中，一些大功率设备要求传动系统具有很好的低速启动性能，同时要求电机和变频器具备较强的过载才能，如起重机、大功率的倾动设备等。还有一些大功率设备如轧机，要求传动系统具有很高的控制精度，快速的动态反响，同时也要具备一定的过载才能。加之现场运行环境恶劣，因此除了对变频器的调速精度和调速性能有较高要求外，对高压变频器系统及其控制网络的可靠性也有很高的要求。3高压变频器的市场前景据调查预测，中国变频器应用总的潜在市场应为12001800亿元，低压变频器将占市场份额的60左右，中高压变频器那么将占市场份额的40。中国变频器市场目前正处于一个高速增长的时期，在过去几年度内保持着1220的高速增长，在2003年度，市场规模甚至超过了55亿元人民币。有关人士认为，至少需要10年度以后，中国的变频器市场才能饱和并趋于成熟9。高压变频器受高压电力电子器件的制约，在各行业中的应用才刚刚起步，有待进一步推广。目前高压变频器应用较多的行业是冶金、石化、电厂、城市供水和建材等。根据使用环境的不同，变频器的使用寿命从4年度到15年度不等，每年度都会出现大量的产品更换市场。目前，国外高压变频器品牌主要有西门子、ABB、Rockwell、三菱、罗宾康等，国内主要有东方日立、利得华福等厂家，目前我国拥有高压变频器的总数已经超过了6000台。我国高压变频器市场的开展历程如图2所示10-11，从图中很容易看出高压变频器市场的强劲上升势头。3.1电力行业市场前景据粗略估算，我国电力行业目前约有风机、水泵35万台，总容量近750万kW，年度耗电400多亿度。其中6kV以上的高压电动机拖动的风机、水泵约3万台，容量达650万kW。火电厂需要进展调速的设备总容量占厂用电的5070，这些设备是否经济运行将直接影响厂用电率的上下。采用高压变频器对火电厂进展改造后，将大大降低厂用电率，给企业带来很大的经济效益。另外，变频器又可以同机组自控系统相配合，进步自动回路投入率，组成完好的机组优化控制系统，到达省人、省力、省设备，进步机组整体自动化程度和电厂整体管理程度的目的。随着大功率电力电子器件技术的开展，高电压大容量变频器的各项技术指标都得到了进步，功能越来越强，价格也越来越低，并且投资回收期也缩短了。这些都说明，高压变频器在火电厂的应用将会得到迅速推广。3.2冶金行业市场前景在冶金钢铁行业，如轧机、大型风机、水泵等这些大型用电设备数量固然不多，只占20左右，但其用电量却占到80。通常风机、泵类等平方根转矩设备使用变频调速技术以后，效率可进步30左右。而轧机等恒转矩设备效率可进步1530，平均20左右。此外，应用变频调速技术还可以进步电机的功率因数一般可达0.98，减少设备的维修量，延长设备的使用寿命，减少事故停车给消费带来的重大损失。这些对降低运行本钱都会带来很大的好处12。例如，轧钢加热炉上使用变频调速技术实现煤气空气比值自动控制调节，不但减少了空气风机的耗电量，还确保了煤气和空气燃烧配比，保证了煤气的充分燃烧，减少了煤气的消耗量。煤气消耗量的减少带来的经济效益远在节电效益之上，同时还减少了工人的消费操作强度。4高压变频器的市场容量据统计，我国目前在用的沟通电动机容量约4亿kW，用于风机水泵的电动机占40左右，总容量达1.6亿kW。其中大型风机、水泵的高压电动机容量又占全部风机水泵的40即6400万kW。保守估算，假如实现20变频改造，将达1280万kW，不难算出节电效益也将特别显著。如按平均节电率20-30计算，那么可节电功率256384万kW。除新建的大型风机、水泵配套的高压变频器之外，仅对已建成的大型风机水泵进展高压变频调速改造来计算分析：假设1280万kW分5年度改造完毕，那么每年度改造250万kW左右，按目前市价15002000元kw计算，那么每年度将有37.550亿元的市场营销额12。目前，高压变频器市场尚处于开展探究阶段，2004年度高压变频器的市场规模为8.5亿元，占总的变频器市场规模66.3亿元的13左右，高压变频器在各行业的市场份额如图3所示11。4.1电力行业市场容量在高压变频器的市场中，电力行业的需求和市场容量最大，占到50以上。在已运行的火电厂中，需要进展变频调速改造的高压大容量电机达5000余台，仅该领域的市场潜力就达65亿元之多。根据国民经济开展规划，21世纪开场的十年度电力建立开展速度约为78，平均每年度新增装机24002500万kW，与机组配套的每年度新增风机、水泵等高压大容量旋转设备需要500600台。仅对这些新增设备的配套高压变频器作估算，每年度市场潜力就可达6.57.8亿元13。4.2冶金行业市场容量冶金行业的用电量占全国工业总用电的14.18。在我国，电机驱动系统的能源利用率比国外平均程度低20左右，电机只相当于国外20世纪5060年度代的技术程度，有很大的节能潜力。冶金行业目前用的开采电钻、电铲大多数采用直流调速，电机容量在100500kW之间，只有少量引进的设备采用了沟通变频调速；矿井提升机的传动电机容量在5004000kW之间，采用直流传动，也有局部改为沟通调速传动；矿井通风机、排水泵等矿井平安消费保障的主力设备，电机容量在200800kW之间，而且数量很多，节能潜力宏大。仅在钢铁行业应用的风机、水泵总装机容量就在200万kW以上，随着冶金工业的产品构造调整和冶金消费的环保要求，冶金工业将大量新建轧钢消费线，并大量应用除尘风机和冷却水泵，这样每年度的新增容量也将非常可观。其中有50的风机、水泵需要进展沟通变频调速改造或者新装机组自身配套高压变频器，其市场容量也将超过百万kW。高压变频器的开展正方兴未艾。随着电力电子技术本身的开展和国民经济高速开展的需要，高压变频器在我国电力、冶金及其它行业的应用也必将有一个更大的开展。高压变频器的可靠应用将成为我国电力节能的主要措施之一。参考文献 1徐甫荣.发电厂风机水泵变频调速节能改造路在何方,变频器世界.2004，10：1216 2刘爱忠.燃煤锅炉机组.北京:中国电力出版社.2001 3钟史明.火电厂设计根底.北京:中国电力出版社.1998 4国家电力信息网.2002年度年度底单机6000kW及以上发电机组分类情况.spzgdl/dyxx/fdjz_fl_1.htm 5王松,吴小洪等.火电厂高压电动机调速技术应用情况分析,变频器世界.2005,9:5255 6陈延镖等.钢铁企业电力设计手册上、下册.北京:冶金工业出版社.1996.1 7天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册.北京:机械工业出版社.1992 8中国钢铁工业协会.中国钢铁工业协会2006年度第一次信息发布会新闻稿.chinaisa.orgshow.php?newsid=2127344 9余梅君.变频调速技术的开展及在冶金行业的应用.江苏冶金.2000,6:4748 10中国工控信息网.高压变频器在我国的开展.7613/inproduct/wen/read.asp?id=390 11中国工控信息网.逆风飞扬一高压变频器市场走势,变频器技术应用,2006,1:4848 12刘亮喜,潘怡忠.用于节能的高压变频调速器产品现状.变频器世界.2005,4:6366 13中国机电企业网.我国电力行业高压变频器市场潜力宏大.info.electrichc360/2005/l27085845070原文请点击下载：