高压变频调速系统在宝钢除鳞泵上的应用

宝钢不锈钢1780热轧除鳞系统由日本三菱公司负责设计，其中高压除鳞电机由日本三菱与上海电机厂合作制造，中冶赛迪负责工程设计，系统于2003年12月正式投入运行。宝钢不锈钢1780热轧机组的轧制钢种有不锈钢和碳钢两个钢种，除鳞泵年工作时间约为6935小时，其中用于碳钢除鳞每年约为4435小时，不锈钢除鳞每年约为2500小时。

除鳞为热轧过程中的一道很重要的工序，除鳞系统由除鳞泵和喷射阀组成，其作用是通过高压水的强大冲击力，清除热轧钢坯在加热过程中产生的炉生氧化铁皮和轧制过程中再生的二次氧化铁皮，从而保证钢材成品表面质量。除鳞泵将水流向母管，再由母管上的喷射阀的开启完成除鳞过程。

二、除鳞工艺介绍

热轧轧线上配备四组喷射阀，除鳞点分别为除鳞箱入口、出口除鳞（HBSa+HBSb）、粗轧机入口除鳞（RMa）、出口除鳞（ RMb）、精轧机入口、出口除鳞（ FSBa+FSBb ）。各除鳞点用水的流量需求为：除鳞箱入口、出口除鳞喷嘴各需3630L/min、粗轧机入口需要3250L/min、粗轧机出口喷嘴需要3250L/min、精轧机上、下喷嘴各需要4200L/min。

碳钢、不锈钢的不同产品和不同的生产轧制节奏，使除鳞点的数量、位置、除鳞的流量在随时变化。除鳞点的判断是通过钢坯在生产线上的线位进行判断，除鳞点数越多，则喷射阀打开越多，则母管压力要求越高。

除鳞系统还设置一个10m3的平衡气水罐，四台除鳞泵采用共用母管方式。

总管出口压力在18MPa~ 22MPa之间变化。除鳞泵工作在两种状态：一种是除鳞状态，需要压力为18MPa；一种是非除鳞状态，当除鳞泵流量低于110t/h时，则打开热保护旁通阀，将水流入地沟，这是防止在非除鳞时喷射阀关闭，导致打闷泵的情况。

三、设备参数

四、存在问题及解决办法

宝钢不锈钢热轧厂配有4台除鳞泵，正常生产中为3用1备，在改造前4台除鳞泵均为带电抗器工频启动，尽管如此除鳞水泵电机每次工频启动和喷水除鳞过程时，负载急剧变化产生强大的冲击电流，对电机转子产生很大的冲击力，使电机内部受损，降低了电机的使用寿命，影响了轧线的正常运行。另外，由于除鳞高压水泵为始终工频运行，在非除鳞阶段通过旁通阀将水流入地沟，无法满足不同钢种除鳞对系统压力和空载情况下流量的不同需求，导致了大量的电能、水资源浪费。[page]

经过多方论证，最终宝钢在2009年选用了北京利德华福高压变频器产品对1#除鳞泵进行变频改造调节流量，其余3台泵仍为原来的带电抗器工频启动方式。

五、高压变频器参数

考虑到除鳞泵电机受到的冲击力大、负荷力矩频繁波动的特点，根据电机和负载的转动惯量参数、电机和负载的n-T 曲线、加减速时间的要求，利德华福公司高压变频器有如下放大的选型：

六、变频器控制方案

目前变频器有两种自动控制方式，一种是根据除鳞点控制，当有1个除鳞点时，变频器控制在45HZ运行，当有2个或3个除鳞点时，变频器运行在48HZ，当有4个除鳞点时，变频器运行在50HZ。另一种就是根据压力进行闭环控制，维持母管压力在某一恒定值，该压力值由操作工根据生产的钢种不同而设定。当在非除鳞状态时，除鳞泵工作在最小频率。

不除鳞的情况有两种：

1、每块钢坯除鳞结束，等待下一块钢坯，其间隔大概20s左右；
2、生产线上的辊道有磨损，需要经常更换，每天需要换辊8次，每次15分钟，该过程不需要除鳞，可将运行频率将至最小频率运行。

上述两种情况结束后开始除鳞时，需要马上将频率由最低频率升至给定频率，宝钢不锈钢目前设置的最小频率为30HZ。

七、节能效果

由计算公式：得出：

则每年单台除鳞泵变频时的耗能：

高速时耗能：2800KW

低速时耗能：=804 KW（考虑了电机、变频器效率）

则综合耗能 =2800×70%+804×30%= 2201 KW

3、节电率

节电率= （2800-2201）÷2800 ≈ 21.4%

八、变频改造心得

宝钢除鳞系统现在的工作方式为两台工频泵和一台变频泵共同运行，由于采用共用母管，两台工频泵始终50HZ运行，而变频泵在不断调节频率，从流量上观察，变频泵只有运行在50HZ时才能与工频泵流量相匹敌，而运行在50HZ以下，则变频泵流量会小很多，相当于此时变频泵出力很小，这是变频泵与工频泵共同运行必然的结果。