羅克韋爾自動(dòng)化公司的高效變頻調(diào)速技術(shù)改造了攀枝花鋼鐵公司的高爐除塵風(fēng)機(jī)。除塵系統(tǒng)的可靠性和操作簡(jiǎn)易性得到大大的提高——并且預(yù)期在3年內(nèi)收回投資（ROI）。

背景

攀枝花鋼鐵公司的鋼鐵產(chǎn)量在中國(guó)位于位。作為中國(guó)主要的軌鋼供應(yīng)商，攀枝花鋼鐵公司擁有中國(guó) 40% 軌鋼銷售。另外，攀枝花鋼鐵公司名列中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)第16位，每年產(chǎn)鐵量410萬(wàn)噸，鋼產(chǎn)量為360萬(wàn)噸。除了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)之外，攀枝花鋼鐵公司的海外銷量也在不斷增長(zhǎng)。公司的產(chǎn)品遠(yuǎn)銷海外20多個(gè)國(guó)家——包括日本、美國(guó)、法國(guó)、古巴、緬甸和南斯拉夫等等。

攀枝花鋼鐵廠位于四川省中部的攀枝花市境內(nèi)。攀枝花鋼鐵廠是個(gè)由本國(guó)工程師和開發(fā)人員設(shè)計(jì)、裝配和安裝的鋼鐵企業(yè)。一期工程的建設(shè)從1965年開始，1974年完工，包括前三個(gè)煉鐵高爐(BF1, BF2 和 BF3)，總?cè)萘繛?4，000立方米。第四個(gè)高爐于1986年開始建設(shè)，并且已經(jīng)于1997年投產(chǎn)，使工廠鋼和鐵的產(chǎn)量每年各增加150萬(wàn)噸。

每個(gè)高爐中都放入了鐵礦石和焦炭的混合物，通過(guò)超高溫 (大約 1,100攝氏度)進(jìn)行冶煉。熔融鐵和爐渣沉積在高爐的底部，然后定期“開爐出鐵"輸出鐵水并進(jìn)入后續(xù)澆注過(guò)程。

開爐出鐵和澆注將會(huì)造成嚴(yán)重的粉塵、灰燼以及煙霧。所產(chǎn)生的塵霧是毒性氣體（氯化氣，二氧化碳，甲烷等等）和懸浮的固體顆粒的混合物。龐大的除塵風(fēng)機(jī)將塵霧從出鐵廠車間抽出，并將其安全輸送到凈化除塵處理廠。

挑戰(zhàn)

中國(guó)的鋼鐵市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。攀枝花鋼鐵公司面臨著與中國(guó)其他20家大型鋼鐵企業(yè)之間的殘酷競(jìng)爭(zhēng)。公司強(qiáng)烈意識(shí)到監(jiān)測(cè)、控制、降低其生產(chǎn)成本是提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。

在所有鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中，最重要的成本要素就是能量消耗?！拔覀円庾R(shí)到我們的電量消耗非常大，"攀枝花鋼鐵公司能源和設(shè)備部高級(jí)工程師唐偉解釋說(shuō)，“在我們鋼鐵廠，電力消耗成本占到總生產(chǎn)成本的1/5到1/4。"

煉鐵廠中一個(gè)主要的電氣負(fù)載就是高爐排塵系統(tǒng)。高爐BF2和BF3共用一個(gè)除塵風(fēng)機(jī)，由630 kW的高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

除塵風(fēng)機(jī)的規(guī)格設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)“最壞情況"的灰塵環(huán)境要求，即是兩個(gè)高爐同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的情形。很明顯，在只有一個(gè)高爐運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生巨大的能量浪費(fèi)。

攀枝花鋼鐵公司以前利用機(jī)械式風(fēng)門擋板進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，此方式雖然可以控制流量，但是卻需要耗費(fèi)大量的能量。攀枝花鋼鐵廠需要尋找一個(gè)更加節(jié)約能量的途徑——變頻器可輕松完成這個(gè)挑戰(zhàn)。

此外，直接啟動(dòng)如此龐大的風(fēng)機(jī)尚且是個(gè)問(wèn)題。由于啟動(dòng)系統(tǒng)是“與電機(jī)直接連接的"（DOL），如果風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能夠與工廠現(xiàn)有的運(yùn)行情況進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)，將會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的電網(wǎng)系統(tǒng)波動(dòng)和跳閘。

進(jìn)一步的挑戰(zhàn)就是尋求一種具有更高可靠性的除塵系統(tǒng)。攀枝花鋼鐵廠現(xiàn)有的BF2、BF3備用除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了多次故障。由于公司受到越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保要求、職業(yè)健康要求以及安全性要求，迫切需要提高除塵系統(tǒng)的可靠性。

解決方案

在2001年初，攀枝花鋼鐵公司工程部向羅克韋爾自動(dòng)化公司提出咨詢，詢求提高除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的能量使用效率。羅克韋爾自動(dòng)化公司提出了一套成本低廉并且能夠快速收回投資的建議——保留現(xiàn)有的 6kV 電機(jī)和電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)裝置，同時(shí)采用的變頻驅(qū)動(dòng)器（VFD）技術(shù)根據(jù)高爐運(yùn)行的需要來(lái)調(diào)節(jié)龐大的電機(jī)。這將是攀枝花鋼鐵公司個(gè)中壓變頻系統(tǒng)。.

羅克韋爾自動(dòng)化解決方案是基于公司的Allen- Bradley PowerFlex 7000 MV 驅(qū)動(dòng)技術(shù)—— 由6kV整流器和逆變器構(gòu)成的真正中壓變頻的解決方案。PowerFlex 7000不僅能夠滿足攀枝花鋼鐵公司節(jié)約能源的要求，而且能夠提供的可靠性。變頻器的功率結(jié)構(gòu)能夠確保系統(tǒng)比同類競(jìng)爭(zhēng)解決方案具有更高的可靠性，不需要升壓變壓器或者一系列低壓功率單元組合完成高壓輸出。

2001年7月，攀枝花鋼鐵公司委托羅克韋爾自動(dòng)化公司對(duì)舊系統(tǒng)進(jìn)行了改造。羅克韋爾與當(dāng)?shù)氐碾娏I(yè)系統(tǒng)集成商成都四通公司（提供隔離變壓器）進(jìn)行協(xié)作，在使風(fēng)機(jī)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間最短的情況下完成了設(shè)備調(diào)試任務(wù)。

羅克韋爾自動(dòng)化公司服務(wù)工程師提供了安裝指導(dǎo)，現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行服務(wù)以及對(duì)攀枝花鋼鐵公司的工程人員進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。

成果

BF2和BF3除塵風(fēng)機(jī)在改造之后節(jié)能。唐偉說(shuō)，“根據(jù)我們的計(jì)算，BF2和BF3除塵風(fēng)機(jī)每天大約能夠節(jié)約5，500kWh的電量"。這樣每年可以節(jié)約成本80，000多美元——在升級(jí)改造之后，三年之內(nèi)就能夠達(dá)到預(yù)期的投資回報(bào)率（ROI）。

對(duì)羅克韋爾自動(dòng)化公司的除塵風(fēng)機(jī)解決方案的運(yùn)行操作簡(jiǎn)單及可靠性感到非常滿意?！霸趯?duì)除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造之前，我們手動(dòng)啟動(dòng)除塵風(fēng)機(jī)。而且只能夠盲目地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板來(lái)滿足高爐負(fù)荷的需要，",“現(xiàn)在，風(fēng)機(jī)的速度可以根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行的高爐的數(shù)量來(lái)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)"。

由于新的除塵風(fēng)機(jī)變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)的“軟啟動(dòng)"（啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速、電流和功率逐漸增加），現(xiàn)在風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)對(duì)工廠的電力系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響。唐偉說(shuō)，現(xiàn)在隨時(shí)都能夠啟動(dòng)除塵風(fēng)機(jī)，所以在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)期間對(duì)工廠的生產(chǎn)并沒(méi)有任何影響。

現(xiàn)在除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的可靠性有了極大的提高?！霸趯?duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造之前，我們的除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)老是發(fā)生故障。我們需要經(jīng)常啟動(dòng)備用系統(tǒng)"，“到目前為止，新系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了12個(gè)月了，我們根本沒(méi)有發(fā)生任何故障和停電現(xiàn)象。而且，對(duì)新的除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)工作也非常少"。