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希望森兰SBH系列高压变频器在氧化铝工艺中的应用

发布时间：2020-04-27 18:36:34

从生产维护上和能源使用上都不经济，而结合高压变频器技术，可为节能工作提供很好的解决方案。采用变频调节控制技术，替代原来的直接工频启动电机的方式，从而降低生产中的资源及能源消耗，响应国家节能减排的号召。

1 前言

随着我国电解铝、陶瓷、医药、电子、机械等行业的快速发展，市场上对氧化铝的需求量大幅剧增，从而将推动氧化铝产量不断地增长。而在生产的流程中，关于泵类负载的运用，通常使用的是以直接工频启动的方式来满足工艺生产的需要。如果想进行调速则无法满足需求，而电机在工频状态下频繁启停时，不仅可能会缩短电机的使用寿命，而且也有可能会把多余的动能通过机械能转化成热能带走。这样从生产维护上和能源使用上都不经济，而结合高压变频器技术，可为节能工作提供很好的解决方案。采用变频调节控制技术，替代原来的直接工频启动电机的方式，从而降低生产中的资源及能源消耗，响应国家节能减排的号召。

2 现场设备及工艺的介绍

贵州华飞化学工业有限公司系上海华飞投资集团股份有限公司投资的以生产氢氧化铝为主的科技型民营企业。该公司成立于2006年3月，注册资金8000万元人民币，厂区占地面积25万平方米。已经投产的二期建设总投资近7亿多元人民币，生产规模年产25万吨氢氧化铝。

贵州华飞化学工业有限公司经过近几年的发展，已成为以生产氢氧化铝、氢氧化铝干粉、氧化铝等为一体的生产型民营企业。现有多个品种产品并广泛应用于冶金、化工、建筑、科研、交通、运输、电子、轻工、医药、生活日用品等领域。

公司在2014年的电气节能改造工作中，对其中一台355KW的熔盐泵进行的变频器改造，经过多家产品对比，决定选用希望森兰科技股份有限公司生产的SBH-100-400型的高压变频器。正常使用情况下，该熔盐泵在变频改造前为工频运行，改造后，为变频运行，其中变频运行可通过现场控制箱对使用变频运行的熔盐泵进行实时的启动、停止，切换工频及速度调节控制，从而达到方便、节能降耗、提高经济效益的目的。

现场设备熔盐泵的电机参数见表1，熔盐泵参数见表2。

表1 现场设备熔盐泵的电机参数

表2 熔盐泵参数

氧化铝生产工艺流程如图1所示：

图1 氧化铝生产工艺流程

这里主要介绍氧化铝工艺中的四大流程：

（1）磨：氧化铝厂原料车间的研磨机，它是把从均化库送来的铝矿石进行研磨细化，然后送往溶出车间。

（2）溶：（此过程略具危险性）主要功用是将矿石粉送到化学容内，配以适当的高温高压蒸汽（大概是几十甚至上百个大气压，450度）和碱发生化学发应，生成溶于水的铝酸化合物，从而把矿石粉中的铝跟其他杂质分离，生产出来的溶液包含有铝酸化合物等成分，送往下一个工艺车间沉降车间。其中主要的设备包含有熔盐泵、高压容器、闪蒸槽等。

（3）解：氧化铝厂分解，把铝酸化合物分解，得到氢氧化铝，送往焙烧车间。主要设备为分解槽。

（4）烧：此为氧化铝的焙烧，氢氧化铝经煤气1200度的高温焙烧后，制成粉状纯氧化铝。其中，部分氧化铝送电解铝厂，另一部分直接销售。主要设备有焙烧炉。

3 变频器与工频运行的比较（见表3）

表3 变频器与工频运行比较

4 变频改造的一次回路图及原理

图2 变频改造一次回路图

熔盐泵采用的是自动一拖一运行方式，配置自动旁路柜。

在旁路柜中，共有3个真空接触器，2个隔离开关，真空接触器KM2与KM3采用电磁互锁操动机构，为了确保不向变频器输出端反送电。当KM1、QS1、QS2、KM2闭合，KM3断开时，电机变频运行；当KM1、QS1、QS2、KM2断开，KM3闭合时电机工频运行，此时变频器通过KM1、QS1、QS2、KM2的双重分断保护从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。

旁路柜必须与上级高压断路器QF连锁，QF合闸时，绝对不允许打开旁路柜以及操作旁路柜中的隔离开关，以防止出现安全问题和拉弧现象，确保操作人员和设备的安全。

5 节能效果分析

图3 熔盐泵高压变频运行图

（1）变频改造前的消耗 E1=√3×U1×I1×cosΦ1=√3×10×25.5×0.86=379.8kW

U1——电机额定电压 I1——电机工频运行电流

cosΦ1——电机功率因数 E1——电机工频运行功率

（2）变频改造后的消耗

根据现场变频器所得功率因素cosΦ=0.95

E2=√3×U2×I2×cosΦ2=√3×10×12×0.95=197.5kW

U2——电机额定电压 I2——电机变频运行电流

cosΦ2——变频器功率因数 E2——变频运行功率

（3）节能效果计算熔盐泵平均每年运行时间T=24×（365-12×2）=8184（h）每年节约的电量：E=（E1-E2）×T=（379.8-197.5）

×8184=1491943.2（kWh）

电网价格：0.5元/kWh

每年节能带来的经济效益：E×0.5=1491943.2×0.5=74.6（万元）

6 结束语

通过上述对熔盐泵节能效果的计算分析，可知变频改造后的节电效果非常明显，每年节能带来的经济效益也是相当可观的。

总之，在对泵类负载进行高压变频节能改造后，不管从操作、运行维护，还是节能方面都取得了较好的效果。而其各个方面的性能，完全可以满足生产工艺的要求，不仅如此，还具有良好的节能效果和提高系统的运行效率。