變頻器應用在煉鋼廠制氧站中
| 摘要：介紹了利用變頻調(diào)速技術(shù)控制制氧站液體泵的一次成功應用，實踐表明液體泵運行穩(wěn)定，安全可靠，節(jié)能效果顯著，值得大力推廣應用。 關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)，低溫液體泵 1 引言 萊鋼9000m3/h制氧機采用分子篩吸附凈化、增壓透平壓縮機、規(guī)整填料塔、氧氣內(nèi)壓縮和無氫制氬的新工藝。氧氣內(nèi)壓縮流程無氧氣壓縮機，液氧經(jīng)主冷凝蒸發(fā)器底部抽出經(jīng)兩臺低溫液氧泵加壓，進入主換熱器組復熱后送到用戶管網(wǎng)。管網(wǎng)壓力若有大的變化將直接影響整個工況甚至停止供氧。另有兩臺低溫液氬泵用于精餾循環(huán)和無氫制氬。為了保證整個機組的穩(wěn)定順產(chǎn)，這四臺低溫液體泵均采用變頻調(diào)速，運行效果和節(jié)能效果良好。 2 變頻調(diào)速的基本原理 根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)速公式： n=n0（1-s）=60f（1-s）/P （1） 式中 n——電機轉(zhuǎn)速； n0——電機同步轉(zhuǎn)速； s——電機轉(zhuǎn)差率； f——電源頻率； P——電機磁極對數(shù)。 從式（1）可看出，三相交流電動機的轉(zhuǎn)速取決于同步轉(zhuǎn)速n0，而n0又取決于電源頻率f，當改變電源頻率f時，同步轉(zhuǎn)速與頻率成正比變化，異步電機的轉(zhuǎn)速n也隨之改變，所以如能平滑改變電源頻率，即可平滑地調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。再根據(jù)泵流量相似定律的比例定理，泵流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，只要改變泵轉(zhuǎn)速，就可改變泵的出力。 3 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成 系統(tǒng)主要由AC800F DCS自動控制單元、四臺變頻器及四臺低溫液體泵等組成。變頻器采用深圳康沃公司生產(chǎn)的CVF-G1型，它主要分主回路和控制回路兩部分：主回路由整流器、濾波環(huán)節(jié)和逆變器組成，用來為電機提供調(diào)壓調(diào)頻電源，其中整流器將工頻電源變換為直流電源，濾波環(huán)節(jié)吸收整流器和逆變器之間的電壓波動，而逆變器將直流電源再變換為交流電源?？刂苹芈穭t給主回路提供信號，由頻率與電壓的運算回路、主回路的電壓/電源檢測回路、電動機的速度檢測回路、將運算回路的控制信號進行放大的驅(qū)動回路以及逆變器和電動機的保護回路組成。 4 變頻調(diào)速方案 （1） 正常運行方式為1#液氧泵和1#液氬泵自動變頻運行，2#液氧泵和2#液氬泵備用。當1#液氧泵或1#液氬泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障跳閘時，由DCS聯(lián)鎖2#液氧泵或2#液氬自啟動運行，以確保整個空分裝置的穩(wěn)定運行。 （2） 變頻器驅(qū)動液體泵啟動過程要求平滑，加速從0Hz開始，在5～12秒內(nèi)達到反饋信號對應轉(zhuǎn)速，并由儀表反饋來的過程信號對轉(zhuǎn)速進行控制。 a） 對液氧泵而言，當管線內(nèi)壓力發(fā)生變化時變頻器根據(jù)儀表信號自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，當管線內(nèi)介質(zhì)壓力低于工藝要求時，反饋信號減小使得液氧泵轉(zhuǎn)速升高，管線內(nèi)壓力增大直至達到工藝要求；反之，液氧泵轉(zhuǎn)速下降，管線內(nèi)壓力降低，直至達到工藝要求，形成一套閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 b） 對液氬泵而言，當氬分餾塔低部液位發(fā)生變化時變頻器根據(jù)儀表信號自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，當液位低于工藝要求時，反饋信號增大使得液氬泵轉(zhuǎn)速降低，氬分餾塔低部液位升高直至達到工藝要求；反之，液氬泵轉(zhuǎn)速升高，氬分餾塔低部液位降低，直至達到工藝要求，形成一套閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 （3） 功能項設定：將啟動數(shù)據(jù)及電機數(shù)據(jù)輸入變頻器。來自DCS的工藝過程受控參數(shù)（對于液氧泵而言是指管線內(nèi)壓力，對于液氬泵而言是氬分餾塔低部液位）作為遠程控制信號，并設定為4～20mA，頻率下限0Hz對應4 mA，上限50Hz對應20mA，加速時間按電機容量不同相應選擇8-12s，減速時間8s。康沃變頻器共有20余項故障可由變頻器內(nèi)部檢測裝置測出來，均按電機額定運行值設置，故障自動復位5次，其它項以變頻器ID運行后參數(shù)默認值為主。脈寬系列的占空比按正弦規(guī)律變化,這樣輸出的電壓脈沖可以使負載電流中高次諧波成份大大減少。變頻器效率可達97%,功率因數(shù)大于95%。在任何負載條件下,都能調(diào)整輸出,使電動機處在******運行狀態(tài)。 （4）保護功能：啟動時變頻器先對其本身內(nèi)部狀態(tài)及參數(shù)設置進行自檢，內(nèi)置電子熱保護以及電動機超載保護，變頻器交流輸入側(cè)過壓、欠壓保護，變頻器直流側(cè)過壓、欠壓保護；輸出端相間短路、斷路、接地保護；并實時報警。對運行過程中出現(xiàn)的故障，能顯示故障類型及編號。 5 使用效果 （1）調(diào)速范圍寬 液體泵電機工作頻率轉(zhuǎn)速范圍為0～50Hz，正常狀態(tài)時為30～50Hz，而變頻器調(diào)速范圍為0～50Hz，完全滿足生產(chǎn)工藝對液體泵的要求。 （2） 電動機啟動無沖擊運行平穩(wěn) 不采用變頻的交流拖動系統(tǒng)不能在0～50Hz的任意轉(zhuǎn)速上停留，啟動設備震動大。使用變頻器后，電機從零速啟動，開始輸入的啟動轉(zhuǎn)矩小，然后漸漸平滑升速，這樣減小對設備的沖擊，系統(tǒng)設備故障率低，為穩(wěn)定液體泵的機械參數(shù)創(chuàng)造了條件。 （3） 產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量得到了提高 由于實時反饋信號對電機的控制，減少了人為因素對生產(chǎn)過程的干攏，提高了工藝控制精度，在工藝設備不變的情況下，使產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量得到了提高。 （4） 故障大幅度降低 使用變頻調(diào)速，電氣設備故障大幅度降低，從沒發(fā)生過因啟動電流大和工藝波動造成的熱繼電器動作或空氣開關(guān)速斷動作而引起的異常停機事故。 6 結(jié)論 變頻調(diào)速用于制氧站泵類驅(qū)動控制，由于其技術(shù)先進,功能齊全,節(jié)電效果顯著，還可與DCS、PLC等控制系統(tǒng)組成開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，使工藝運行更趨合理，設備自動化程度提高，因此是一種理想的調(diào)速控制方式，既提高了設備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，經(jīng)濟效益十分明顯。 參考文獻 [1] CVF-G1使用手冊 [2] AC800F DCS組態(tài)手冊 |
