電力節(jié)能變頻器在氧化鋁配料系統(tǒng)中的應(yīng)用何金奎，高媛（中鋁山西分公司，山西河津043300）針對(duì)氧化鋁燒結(jié)法配料生產(chǎn)設(shè)備存在的不足，采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，不僅改善生產(chǎn)過(guò)程使生料漿指標(biāo)合格率得到提高，而且實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

　　氧化鋁；配料；變頻；節(jié)能I丨TM46 I丨B|文章編號(hào)| 0刖目在氧化鋁燒結(jié)法生產(chǎn)工藝中，配料處于重要的基礎(chǔ)地位，配料產(chǎn)品即生料漿質(zhì)量指標(biāo)的優(yōu)劣對(duì)后續(xù)氧化鋁生產(chǎn)作業(yè)有著重要的影響。而其主要質(zhì)量指標(biāo)鈣比、細(xì)度、鋁硅比及細(xì)度是依靠調(diào)整進(jìn)入原料的石灰石、混礦石等物料的下料比例及流量（每小時(shí)下料重量）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　原來(lái)所用設(shè)備及方法是：使用兩臺(tái)裙式板式機(jī)分別帶上述兩種物料，依靠滑差電機(jī)調(diào)速來(lái)完成，即依靠泵稱稱出不同轉(zhuǎn)速下兩種物料的重量，然后簡(jiǎn)單估算出一系列不同轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)兩種物料的流量值，列出圖表貼在飼料機(jī)操作室內(nèi)，然后飼料機(jī)操作人員依照調(diào)整指標(biāo)人員的命令，按照此表內(nèi)對(duì)應(yīng)值依靠人工調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整下料比例及流量。此方法存在以下不足：①由于滑差調(diào)速電機(jī)本身性能限制，當(dāng)板式機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，板式機(jī)的速度往往處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，即使是在正常調(diào)速范圍內(nèi)也經(jīng)常發(fā)生因調(diào)速器性能不穩(wěn)定出現(xiàn)明顯的偏差，每過(guò)7天左右就需要電工對(duì)調(diào)速器整體校正一次；②由于滑差離合器密封性不好，離合器容易被灰塵或異物堵死而造成飛車（失控）現(xiàn)象，導(dǎo)致出磨生料漿一次入槽合格率低，需要在小槽內(nèi)進(jìn)行后續(xù)2次甚至3次倒槽調(diào)整指標(biāo)才能合格，使后續(xù)工序變得復(fù)雜；③板式機(jī)的調(diào)速儀表設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)，并且缺少在線檢測(cè)設(shè)備，要求飼料機(jī)操作人員定期不定期地到現(xiàn)場(chǎng)巡檢、記錄、計(jì)算調(diào)整等，勞動(dòng)強(qiáng)度大；④板式機(jī)較皮帶秤維護(hù)、清理工作量大，費(fèi)用高。針對(duì)上述問(wèn)題，我們使用DCS系統(tǒng)變頻調(diào)速皮帶稱及其控制儀表等對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造。其控制系統(tǒng)電路圖如所示。

　　1變頻器的工作原理1.1設(shè)備選用及其功能DCS系統(tǒng)采用FOXBORO公司I/A，S集散控制系統(tǒng)，其功能為：①根據(jù)整體工藝流程的情況及設(shè)備狀況提供兩臺(tái)皮帶稱（兩種物料）的下料比例及流量給定；②完成皮帶稱起動(dòng)、故障報(bào)警與停機(jī)的自動(dòng)化專科學(xué)校，工程師，現(xiàn)工作于中鋁山西分公司氧化鋁一分控制系統(tǒng)電路圖控制儀表選用專門針對(duì)皮帶稱設(shè)計(jì)的一種高性能控制儀表TS900，其功能為：根據(jù)DCS提供的給定流量值與皮帶稱返回的瞬時(shí)流量值，通過(guò)其內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器運(yùn)算后，調(diào)整皮帶稱的轉(zhuǎn)速，使皮帶稱的瞬時(shí)流量值與給定流量值相等。

　　1.2工作原理工作原理見(jiàn)，主控室操作人員通過(guò)DCS系統(tǒng)起動(dòng)皮帶稱，變頻器起動(dòng)的同時(shí)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)于儀表，它根據(jù)DCS所給定流量值調(diào)整變頻調(diào)速皮帶稱的運(yùn)行速度。由于皮帶稱在開始運(yùn)行時(shí)有一段布料過(guò)程，故在設(shè)定布料時(shí)間內(nèi)儀表不進(jìn)行PID調(diào)節(jié)也不進(jìn)行報(bào)警（速度報(bào)警除外）但隨時(shí)進(jìn)行流量計(jì)內(nèi)通過(guò)DCS系統(tǒng)停車，而不影響其它皮帶秤的運(yùn)行，此時(shí)該臺(tái)皮帶秤對(duì)應(yīng)系統(tǒng)部分將處于自動(dòng)控制運(yùn)行的備用狀態(tài)下，即TS900儀表始終處于備妥狀態(tài)，隨時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)需要啟動(dòng)它。

　　DCS系統(tǒng)一方面可根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求及下料總重量自動(dòng)調(diào)整下料比例及流量給定值，另一方面可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的連鎖保護(hù)控制，即在入磨堿液量低于設(shè)定值或磨機(jī)跳閘停車時(shí)，自動(dòng)停止皮帶秤的運(yùn)轉(zhuǎn)避免堵磨子進(jìn)料口的事故發(fā)生。而主控室人員僅根據(jù)來(lái)料情況（斷料與否）及后續(xù)產(chǎn)品指標(biāo)情況進(jìn)行微調(diào)即可。原飼料機(jī)人員在主控室內(nèi)通過(guò)攝像頭便可監(jiān)視所有10臺(tái)皮帶秤，觀察其運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及所帶物料變化情況。另外該系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)各種物料的在線計(jì)量和實(shí)時(shí)調(diào)整。若來(lái)料不中斷且成分相對(duì)穩(wěn)定，該系統(tǒng)還可以在模塊指導(dǎo)下達(dá)到完全自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　1.3運(yùn)行說(shuō)明自動(dòng)、手動(dòng)、變頻控制可轉(zhuǎn)換。自動(dòng)狀態(tài)：該系統(tǒng)完全實(shí)行自動(dòng)運(yùn)行，其內(nèi)部參數(shù)完全有模塊控制運(yùn)行。手動(dòng)狀態(tài)：DCS系統(tǒng)退出運(yùn)行，每臺(tái)皮帶秤將處于獨(dú)立控制運(yùn)行，但每臺(tái)調(diào)速系統(tǒng)還處于閉環(huán)控制。變頻控制狀態(tài)：完全依靠經(jīng)驗(yàn)人為設(shè)定變頻器（在其面板上）運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。三種狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換。

　　（2）瞬時(shí)流量計(jì)算。皮帶稱返回瞬時(shí)流量計(jì)算是通過(guò)安裝在其計(jì)量輥下的荷重傳感器，使皮帶上物料的重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)（mV級(jí)）由TS900儀表的模擬輸入AD口輸入儀表，通過(guò)計(jì)算得到單位長(zhǎng)度物料量G（kg/m）。在皮帶秤上還安裝有皮帶速度傳感器，該傳感器可以將皮帶速度轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，再由DI口輸入TS900儀表，得到皮帶的速度Km/s），則皮帶稱瞬時(shí)流量為G.V（通過(guò)儀表內(nèi)部計(jì)算）。

　　負(fù)荷率、速率、流量偏差率及皮帶跑偏監(jiān)視功能，等皮帶發(fā)生斷料、卡住及跑偏等故障時(shí)能及時(shí)報(bào)警或停車。

　　3應(yīng)用效果3.1配料工藝指標(biāo)該控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，因其計(jì)量精確完全滿足了生產(chǎn)工藝指標(biāo)的控制要求，使用1年來(lái)生料漿主要質(zhì)量指標(biāo)鈣比、細(xì)度、鋁硅比等合格率較過(guò)去同等條件下相比提高10%~15%.原料供應(yīng)成分穩(wěn)定，可逐步取消出磨生料漿在小槽中反復(fù)倒槽的傳統(tǒng)工藝，實(shí)現(xiàn)了出磨生料漿不經(jīng)調(diào)整即為合格料漿，為氧化鋁后續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，為氧化鋁燒結(jié)法系統(tǒng)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供了很好的基礎(chǔ)條件。

　　3.2勞動(dòng)強(qiáng)度該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，相對(duì)降低了維護(hù)、清理的工作強(qiáng)度。①該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種物料的在線計(jì)量和實(shí)時(shí)調(diào)整，避免了飼料機(jī)操作人員到現(xiàn)場(chǎng)巡檢、記錄、計(jì)算調(diào)整等工作，勞動(dòng)強(qiáng)度大為降低；②皮帶秤系統(tǒng)僅需半年左右進(jìn)行一次核秤，不象原來(lái)使用板式機(jī)時(shí)那樣繁瑣，需要電工每周校正一次調(diào)速儀表；③皮帶秤較板式機(jī)維護(hù)點(diǎn)少、維護(hù)量小，體現(xiàn)在原板式機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用圓柱齒輪減速器（ZQ-500型）通過(guò)彈性聯(lián)軸器與滑差電機(jī)連接后實(shí)施，而皮帶秤采用減速器與電機(jī)一體型的擺線針輪減速電機(jī)（BWY15型）前者在使用過(guò)程中要求巡檢及維護(hù)的部位比后者不僅點(diǎn)多而且復(fù)雜，相比后者維護(hù)量要小得多。

　　3.3經(jīng)濟(jì)效益3.3.1勞動(dòng)成本使用1年來(lái)改造后由于維護(hù)量小，致使檢修人工費(fèi)較原來(lái)每年節(jié)約1.5萬(wàn)元；原10臺(tái)板式機(jī)需要兩名操作工，現(xiàn)由于勞動(dòng)強(qiáng)度降低僅需要一名就可以了，每年降低生產(chǎn)成本2萬(wàn)元左右。

　　3.3.2節(jié)能效果改造前板式機(jī)配用的7.5kW電機(jī)，正常生產(chǎn)時(shí)運(yùn)行電流（/i）約為11.5A，運(yùn)行電壓380V，則電機(jī)消耗功率改造后皮帶秤配用3kW電機(jī)，電機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)（變頻器輸出23Hz左右）的運(yùn)行電壓為200V，電流（/2）為45A，則電機(jī)消耗功率若按平均每天運(yùn)行8臺(tái)皮帶秤，電費(fèi)以0.4元/kW %1年工作8300h（去除檢修等時(shí)間）計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)支出11.95萬(wàn)元。

　　4結(jié)論變頻調(diào)速系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、方便，用戶界面友好，而且功能齊全，完全滿足了生產(chǎn)工藝指標(biāo)的控制要求，使出磨生料漿入槽合格率明顯提高，改善了工藝流程且降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　節(jié)能效果顯著，節(jié)電率76%左右，年節(jié)約電費(fèi)約11.95萬(wàn)元。

　　降低了維修費(fèi)用，年節(jié)約維修費(fèi)1. 5萬(wàn)元，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，具有很好的使用價(jià)值和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　（上接第33頁(yè)）戴關(guān)鋒。氫氧化鋁過(guò)濾方法的改進(jìn)及實(shí)踐||.有色冶趙萍等。平盤過(guò)濾機(jī)在中國(guó)氧化鋁廠的應(yīng)用及其工藝優(yōu)化途徑。世界有色金屬，2002（5）：鄔春等。平盤過(guò)濾機(jī)在燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用王殿文。水平真空帶式過(guò)濾機(jī)在氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用輕金屬，1987