1 前言

隨著(zhù)我國電解鋁、陶瓷、醫藥、電子、機械等行業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)上對氧化鋁的需求量大幅劇增，從而將推動(dòng)氧化鋁產(chǎn)量不斷地增長(cháng)。而在生產(chǎn)的流程中，關(guān)于泵類(lèi)負載的運用，通常使用的是以直接工頻啟動(dòng)的方式來(lái)滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的需要。如果想進(jìn)行調速則無(wú)法滿(mǎn)足需求，而電機在工頻狀態(tài)下頻繁啟停時(shí)，不僅可能會(huì )縮短電機的使用壽命，而且也有可能會(huì )把多余的動(dòng)能通過(guò)機械能轉化成熱能帶走。這樣從生產(chǎn)維護上和能源使用上都不經(jīng)濟，而結合高壓變頻器技術(shù)，可為節能工作提供很好的解決方案。采用變頻調節控制技術(shù)，替代原來(lái)的直接工頻啟動(dòng)電機的方式，從而降低生產(chǎn)中的資源及能源消耗，響應國家節能減排的號召。

2 現場(chǎng)設備及工藝的介紹

貴州華飛化學(xué)工業(yè)有限公司系上海華飛投資集團股份有限公司投資的以生產(chǎn)氫氧化鋁為主的科技型民營(yíng)企業(yè)。該公司成立于2006年3月，注冊資金8000萬(wàn)元人民幣，廠(chǎng)區占地面積25萬(wàn)平方米。已經(jīng)投產(chǎn)的二期建設總投資近7億多元人民幣，生產(chǎn)規模年產(chǎn)25萬(wàn)噸氫氧化鋁。

貴州華飛化學(xué)工業(yè)有限公司經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，已成為以生產(chǎn)氫氧化鋁、氫氧化鋁干粉、氧化鋁等為一體的生產(chǎn)型民營(yíng)企業(yè)?，F有多個(gè)品種產(chǎn)品并廣泛應用于冶金、化工、建筑、科研、交通、運輸、電子、輕工、醫藥、生活日用品等領(lǐng)域。

公司在2014年的電氣節能改造工作中，對其中一臺355KW的熔鹽泵進(jìn)行的變頻器改造，經(jīng)過(guò)多家產(chǎn)品對比，決定選用希望森蘭科技股份有限公司生產(chǎn)的SBH-100-400型的高壓變頻器。正常使用情況下，該熔鹽泵在變頻改造前為工頻運行，改造后，為變頻運行，其中變頻運行可通過(guò)現場(chǎng)控制箱對使用變頻運行的熔鹽泵進(jìn)行實(shí)時(shí)的啟動(dòng)、停止，切換工頻及速度調節控制，從而達到方便、節能降耗、提高經(jīng)濟效益的目的。

現場(chǎng)設備熔鹽泵的電機參數見(jiàn)表1，熔鹽泵參數見(jiàn)表2。

表1 現場(chǎng)設備熔鹽泵的電機參數

表2 熔鹽泵參數

氧化鋁生產(chǎn)工藝流程如圖1所示：

圖1 氧化鋁生產(chǎn)工藝流程

這里主要介紹氧化鋁工藝中的四大流程：

（1）磨：氧化鋁廠(chǎng)原料車(chē)間的研磨機，它是把從均化庫送來(lái)的鋁礦石進(jìn)行研磨細化，然后送往溶出車(chē)間。

（2）溶：（此過(guò)程略具危險性）主要功用是將礦石粉送到化學(xué)容內，配以適當的高溫高壓蒸汽（大概是幾十甚至上百個(gè)大氣壓，450度）和堿發(fā)生化學(xué)發(fā)應，生成溶于水的鋁酸化合物，從而把礦石粉中的鋁跟其他雜質(zhì)分離，生產(chǎn)出來(lái)的溶液包含有鋁酸化合物等成分，送往下一個(gè)工藝車(chē)間沉降車(chē)間。其中主要的設備包含有熔鹽泵、高壓容器、閃蒸槽等。

（3）解：氧化鋁廠(chǎng)分解，把鋁酸化合物分解，得到氫氧化鋁，送往焙燒車(chē)間。主要設備為分解槽。

（4）燒：此為氧化鋁的焙燒，氫氧化鋁經(jīng)煤氣1200度的高溫焙燒后，制成粉狀純氧化鋁。其中，部分氧化鋁送電解鋁廠(chǎng)，另一部分直接銷(xiāo)售。主要設備有焙燒爐。

3 變頻器與工頻運行的比較（見(jiàn)表3）

表3 變頻器與工頻運行比較

4 變頻改造的一次回路圖及原理

 圖2 變頻改造一次回路圖

熔鹽泵采用的是自動(dòng)一拖一運行方式，配置自動(dòng)旁路柜。

在旁路柜中，共有3個(gè)真空接觸器，2個(gè)隔離開(kāi)關(guān)，真空接觸器KM2與KM3采用電磁互鎖操動(dòng)機構，為了確保不向變頻器輸出端反送電。當KM1、QS1、QS2、KM2閉合，KM3斷開(kāi)時(shí)，電機變頻運行；當KM1、QS1、QS2、KM2斷開(kāi)，KM3閉合時(shí)電機工頻運行，此時(shí)變頻器通過(guò)KM1、QS1、QS2、KM2的雙重分斷保護從高壓中隔離出來(lái)，便于檢修、維護和調試。

旁路柜必須與上級高壓斷路器QF連鎖，QF合閘時(shí)，絕對不允許打開(kāi)旁路柜以及操作旁路柜中的隔離開(kāi)關(guān)，以防止出現安全問(wèn)題和拉弧現象，確保操作人員和設備的安全。

5 節能效果分析

圖3 熔鹽泵高壓變頻運行圖

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

U1——電機額定電壓  I1——電機工頻運行電流

cosΦ1——電機功率因數  E1——電機工頻運行功率

（2）變頻改造后的消耗

根據現場(chǎng)變頻器所得功率因素cosΦ=0.95

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

U2——電機額定電壓 I2——電機變頻運行電流

cosΦ2——變頻器功率因數 E2——變頻運行功率

（3）節能效果計算熔鹽泵平均每年運行時(shí)間T=24×（365-12×2）=8184（h）每年節約的電量：E=（E1-E2）×T=（379.8-197.5）

×8184=1491943.2（kWh）

電網(wǎng)價(jià)格：0.5元/kWh

每年節能帶來(lái)的經(jīng)濟效益：E×0.5=1491943.2×0.5=74.6（萬(wàn)元）

6 結束語(yǔ)

通過(guò)上述對熔鹽泵節能效果的計算分析，可知變頻改造后的節電效果非常明顯，每年節能帶來(lái)的經(jīng)濟效益也是相當可觀(guān)的。

總之，在對泵類(lèi)負載進(jìn)行高壓變頻節能改造后，不管從操作、運行維護，還是節能方面都取得了較好的效果。而其各個(gè)方面的性能，完全可以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，不僅如此，還具有良好的節能效果和提高系統的運行效率。

而變頻器的使用將大大提高系統的自動(dòng)化控制水平，使整套設備的控制系統變得更加安全可靠，從而保證了生產(chǎn)的高效和穩定。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年3月刊