变频器在钢铁工业的应用

交流调速及变频器在钢铁工业应用的进展变频调速在钢铁工业的应用，经过多个阶段。交流调速开始为节能而用于风机、水泵代替要耗能的恒速运行但调节阀门的方法，到上世纪80年代初日本川崎钢铁公司首先在连铸车间全交流化，取得了良好的效果，以后，不但在连铸车间使用，而且推及到各工序、各车间全交流化。由于由于热轧板带轧机要求严格、产量大(年产600万吨以上)，稍有故障或性能达不到要求，损失就很大,故直到数字控制技术和矢量控制技术完全实用化(矢量控制的电动机轴上装有脉冲发生器，并以此进行速度反馈构成闭环系统，用数字控制方式进行速度控制或力矩控制，因而调速范围宽，调速精度高，动态性能已达到直流调速。而vvvf控制为开环系统，按照电压/频率(v/f)一定，用模拟技术进行控制，因而调速范围小，约为1:40，调速精度受限制，动态性能不如直流调速，尤其是小容量、低速情况下不理想)，才为热轧板带轧钢厂轧机主传动交流化创造基础，但开始仍只限于在要求没有串列的精轧机严格的粗轧机，然后经过试验和多年后才用于精轧机。 
　　钢铁工业是材料工业，由于钢铁具有良好的物理和化学性能，故钢铁是现代工业中应用最广、发展最快的金属材料，是建筑、汽车、铁路、航运、电器、电力、食品等工业不可缺少的材料。 
　　(1)钢铁工业耗电量极大，中国电工产品耗电约占全国总发电量的70%，而冶金系统年耗电量约占全国发电量的9.3%左右，驱动的电动机占很大一部分，其中要求调速的占80%以上(据统计，钢铁工业要求调速的电动机从数量上说约为20%，而容量上说却占80%)，故其有效操作和节能降耗是至关重要的。 
　　(2)钢铁工业产量大、经济效益大，要求作业率高。如板带热连轧厂年产量大都超过600万吨，稍有故障停车，损失就很大，故提高作业率极为重要。钢铁企业使用的电动机有直流电动机和交流电动机，由于许多要求调速的生产机械对电气控制系统有一定的要求，如调速范围、动态响应、静差度等，过去直流电动机一直占主导地位，但直流电动机有一系列缺点，如结构上有换向器及电刷使日常维护量增加、电刷与整流子经常产生火花而要求安装环境较好及不能用于易燃易爆场所、与同容量交流电动机比体积和重量及转动惯量都较大、价格也较高、效率比交流电动机低2至3%等，交流电动机则无直流电动机的缺点，维护量较少，作业率较高。特别是近十多年随着电力电子和微电子技术发展及现代控制理论应用，使交流调速迅速发展，其调速特性与直流调速性能完全一样甚至超过，完全可代替直流电动机及其调速系统。 
　　(3)变频调速经济效益高。交流调速有多种方法(异步电动机的变极调速、调压调速、转子串电阻调速、电磁转差离合器调速，液力耦合器调速、机械差动调速、变频调速等)，但主流是变频调速。变频调速的电源变频电源有旋转变频机组和静止变频装置。前者由异步或同步电动机—直流发电机和直流电动机—同步发电机两套机组组成。后者则由电力电子器件和微电子器件组成，无可动部分。由于旋转变频机组设备庞大、有可动部分、维护量大、效率低和性能差，故已被静止变频装置代替。现在所指的变频调速是指静止变频调速装置(变频器)。据统计使用静止变频调速以后，可节电1至3%。因此交流电动机驱动和变频调速在钢铁厂已广泛应用，特别是新建的机组，甚至大功率(单机达10,000千瓦)、要求严格的带钢热连轧机也使用交流电动机驱动和交流调速。 
　　对于变频器生产，国外电气公司都已产业化了，如德国西门子、法国阿尔斯通、瑞典abb、美国ge、意大利ansoldo、日本日立、日本三菱、日本安川等公司都生产各种容量、不同电压的通用变频器可供选用，选择时可适当参照其业绩及在类似或同样机组使用情况和经验与效果。变频所用电动机也需注意，一般1,000千瓦以下的电动机，采用异步电动机性能价格比较好，对于容量较大的可采用同步电动机或异步电动机。异步电动机一般采用线绕电机，而容量较小的电动机一般采用鼠笼电机。由于传动控制系统一般采用pwm变频器，故电机也须特殊设计，以满足pwm变频调速的要求(按不同机组情况，包括允许过载%、过载时间、工作制、绝缘等级、保护等级、额定电压等)。一般来说，还须考虑电源污染对电网造成的影响问题，特别对容量特大并使用交—交变频装置的场合，考虑装设无功动态补偿装置(svc)是要认真考虑的。 
　　交流调速及变频器国产化与产业化。交流变频调速装置在钢铁工业占重要地位，无论从生产需要或经济效益，其重要性是不言而喻。但大多是引进，特别是大功率的轧钢主传动，从早期引进的宝钢2,050毫米热连轧r2、包钢1,150毫米初轧机、鞍钢1,150毫米初轧机到“十一五”建设的宝钢1,880毫米热连轧。