湖北新冶鋼某煉鋼廠70t交流電弧爐。除塵器系統采用布袋式除塵器，最大除塵風量160000 m3／h。
電爐的煉鋼周期為70~85分鐘，其中裝料5~8分鐘，送電熔化20~25分鐘，吹氧25~28分鐘，還原期12~16分鐘，沖渣出鋼5~7分鐘。在不同的生產工藝階段，電弧爐產生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中，主要是裝料時廢鋼及渣料產生的揚塵，需要的除塵風量不大，要求粉塵不擴散，不污染電爐周邊工作環境為標準。送電過程中是原料送電拉弧加熱，引發可燃廢棄物燃燒產生廢氣。此時，電爐需要將爐料加熱至熔化狀態，要求煙塵能夠及時排出，又不能過多的帶走爐體熱量以保證煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵系統能夠及時迅速地將爐口大量棕紅色的煙氣和粉塵排走，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，確保終點溫度。因此，對除塵系統要求較高。進入還原期，吹氧告一段落，粉塵度再一次降低。在沖渣出鋼時，主要排放物是沖渣產生的水蒸汽和少量廢氣。
通過對冶煉工藝的分析：電弧爐在煉鋼過程的不同階段對除塵風量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，加料除塵為最低。通過對電弧爐除塵系統中除塵風機的運行方式和過程的分析，對除塵風機的控制設計于下方案。
*設備參數：
——風機參數
風機型號： AY-FR2760
流量：160000m3/h
風壓：3500Pa
軸轉速：730r/min
軸功率：1470Kw
——電機參數
電動機型號：YKS650-8
額定電壓：：6000V
額定電流：189A
額定轉速：736r/min
——變頻器技術指標
型號：SH-HVF-Y6000/2000
額定容量：2000kVA
輸入電壓：6000V
輸出電壓：0~6000V
額定電流：200A
輸出頻率：0~50Hz
*系統電氣構成
根據現場生產工藝情況，選用湖北三環發展股份有限公司研究開發生產的高壓變頻器作為主件，該變頻調速系統具有諧波含量小，功率因數高、模塊化結構、可靠性高等特點。除塵風機電氣系統的主接線結構圖如圖2所示。6kV電源通過母線段網側高壓開關DL接入系統，采用多重化移相干式隔離變壓器進行電源側電氣隔離，以減小對電網的諧波污染；變壓器輸出經功率柜逆變輸出后直接驅動三相異步電動機，實現除塵風量的控制。為保證整個除塵風機系統可靠性，系統設計中我們還采用工頻旁路。當系統變頻運行時，斷開隔離開關K3，合隔離開關K1、K2。K2與K3之間還設計了機械互鎖，在變頻器運行時絕對保證K3不可以誤合閘。在變頻運行時，由遠程PLC起停變頻器；轉速由微機控制系統給定，實現除塵風機的轉速和風量控制。當變頻器出現故障時，系統切換至原工頻運行方式；斷開隔離開關K1、K2；合隔離開關K3。由原除塵系統啟動風機，入口擋板控制風量。
系統接線圖2
*系統控制方案
由不同工藝階段的煙氣溫度有明顯差異，因此溫度的高低直接反映了電爐的運行工況。系統并沒有采用檢測電爐工作中粉塵濃度的方式來直接控制除塵風量，而是采集煙道溫度作為系統調節的基本參量，通過計算機進行計算和綜合輸出4~20mA電流作為高壓變頻器的頻率給定信號系統控制。同時，以吹氧量和冷風門開度作為除塵風量的修整參量，從而提高系統響應速度、改善控制品質、達到良好的除塵效果、實現除塵風量自動控制、降低運行人員勞動強度、提高系統效率，達到最佳的節電效果。具體的控制邏輯見圖三所示。
自動控制示意圖3
為了保證系統的可靠性，另外增加了除塵風量手動控制回路，對除塵風量的控制采用分段調速的方式由爐前操作臺控制變頻運行的頻率點，從而實現不同運行工況下的風量調節。控制邏輯圖如圖四所示。
手動控制示意圖4
實踐證明：系統在設計了兩套控制方案后大大提高了系統的實用性和可操作性，很好的滿足了現場生產要求。同時，在改善現場工作環境，提高產品質量，降低噸鋼能耗方面起到了積極作用。
系統特點：
變頻調速技術在電爐除塵系統中應用后，主要體現了以下幾個特點：
1、提高了功率因數，大大降低了起動電流（起動電流從1200A左右降到不足30A），實現了最佳的軟起動。
2、除塵設備功耗隨電爐煉鋼生產工藝變負荷運行，提高了系統效率；取得顯著的節能效果。
3、降低了除塵系統用電負荷，減少了直接起動對電網的電流沖擊，同時也減少了對電機、除塵風機的沖擊，延長了除塵器、除塵布袋、除塵風機、除塵電機、煙道等設備的使用壽命。
4、對降低爐內熱量損失，合理控制過程溫度，做到爐溫控制的最優化。
5、對除塵系統進行變頻改造，縮短煉鋼時間，提高鋼的品質。
節能分析：
為了對除塵系統變頻改造后的效果進行評價，在系統投入正常運行1個月后對設備實際使用和節電情況進行了測定和數據分析。
對變頻改造后的節能情況進行統計分析,將除塵風機切到工頻連續運行72小時，統計這段時間的耗電量和煉鋼量;再將除塵風機切到變頻工況下連續運行，按同樣的方法統計這段時間的耗電量和煉鋼量。
表1變頻運行和工頻運行對比
表2 通過對統計數據的分析處理，我們可以得出于下結論：除塵系統在變頻改造后，功率因數從0.83左右提高到0.973;噸鋼除塵電耗降低了16.4kW·h，設備節電率高達59.3%，平均每年可節電660萬kWh，按結算電費0.35元/ kWh計算，每年節能效益達230萬元，值得大力推廣。
參考文獻 :
[1] 沈才芳等編著．電弧爐煉鋼工藝與設備（第2版）．北京：冶金工業出版社，2001
[2] 湖北三環發展股份有限公司 SH-HVF系列高壓變頻器手冊
