ZINVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在冶煉領(lǐng)域羅茨鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用———――水阻調(diào)速高壓電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)改造
1、企業(yè)介紹
西南某有色冶煉有限公司創(chuàng)建于1995年初，是一家擁有6.5億資產(chǎn)、2300多名員工的大型企業(yè)，屬全國(guó)民營(yíng)企業(yè)500強(qiáng)之一。其主要生產(chǎn)鉛錠、銻錠及副產(chǎn)白銀、硫酸、次氧化鋅等產(chǎn)品，現(xiàn)為西南最大的民營(yíng)鉛銻冶煉企業(yè)，該公司首家擁有鉛及鉛銻精礦冶煉燒結(jié)尾氣制酸技術(shù)和國(guó)內(nèi)先進(jìn)的鋅冶煉生產(chǎn)線，并具有12萬(wàn)噸硫酸生產(chǎn)線。
2、廠家工藝流程及現(xiàn)狀
120萬(wàn)噸硫酸生產(chǎn)線的結(jié)尾氣制硫酸系統(tǒng)（生產(chǎn)上稱“二系統(tǒng)”）的SO2風(fēng)機(jī)采用710kW/10kV電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其工藝應(yīng)用示意圖所示:
SO2風(fēng)機(jī)采用的羅茨風(fēng)機(jī)屬于回轉(zhuǎn)容積式鼓風(fēng)機(jī)，它的鼓風(fēng)量與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，基本不受出風(fēng)口阻力變化的影響，這種硬風(fēng)特性決定了不允許通過(guò)關(guān)閉出風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口的辦法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，而且經(jīng)過(guò)采取優(yōu)化以上主要工藝環(huán)節(jié)措施以后,大量過(guò)剩風(fēng)量調(diào)節(jié)只能采用旁路，造成風(fēng)機(jī)能量的大量損耗，而且由于磨損而腐蝕問(wèn)題突出，旁通閥門(mén)需要經(jīng)常維修。
該生產(chǎn)線自投運(yùn)以來(lái)，發(fā)現(xiàn)該二系統(tǒng)SO2風(fēng)機(jī)的問(wèn)題較大：首先是風(fēng)機(jī)出口的管道振動(dòng)大、噪聲大，雖說(shuō)經(jīng)過(guò)幾次的技改已有所改善；另外，就目前風(fēng)機(jī)送風(fēng)量能力遠(yuǎn)超生產(chǎn)能力，為保生產(chǎn)只能把多余的通過(guò)回流管道接到風(fēng)機(jī)進(jìn)口去；其次是因出口的煙氣要比入口高出一倍以上，如此循環(huán)將造成進(jìn)口煙氣溫度偏高不下不利設(shè)備運(yùn)行，因?yàn)榱_茨風(fēng)機(jī)的氣體溫度不能超過(guò)85℃，否則轉(zhuǎn)子會(huì)因受熱臌脹而卡住。而在“二系統(tǒng)”冶煉燒結(jié)尾氣SO2溫度在夏季氣溫高時(shí)可達(dá)40～50℃，經(jīng)過(guò)SO2羅茨風(fēng)機(jī)后溫度升高，若采用旁路回流，導(dǎo)致羅茨風(fēng)機(jī)入口溫度升高，進(jìn)一步升高出口溫度，形成SO2溫度的正循環(huán)，夏季氣溫高時(shí)出口SO2可達(dá)90℃以上，可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)過(guò)熱變形損壞。；為此在管道上加煙氣冷卻器，但又因煙氣的腐蝕短短生產(chǎn)不到四個(gè)月就都損壞了。
3、改造方案
改造前：原系統(tǒng)10KV高壓開(kāi)關(guān)柜到水阻柜，水阻柜到電機(jī)，電機(jī)與風(fēng)機(jī)相連。
改造后：在系統(tǒng)上做少許改動(dòng)， 相當(dāng)于在水阻柜旁并聯(lián)接入變頻器。改造方案原理接線圖如下圖所示。
變頻器配備了自動(dòng)旁路柜，通過(guò)J1、J2的閉合和對(duì)水阻柜的控制，可自動(dòng)在變頻狀態(tài)和工頻狀態(tài)之間切換。變頻狀態(tài)下,水阻柜KM1、KM2、KM3均斷開(kāi)，J1、J2閉合，變頻器控制電機(jī)；工頻狀態(tài)下，J1、J2閉合，現(xiàn)通過(guò)水阻柜啟動(dòng)電機(jī)，在切換至工頻。這樣既保證了變頻器正常運(yùn)行，也可以在變頻器故障停機(jī)后自動(dòng)切換至水阻啟動(dòng)電機(jī)、工頻運(yùn)行。
4、節(jié)能效果
在今年7月初，智光公司生產(chǎn)的ZINVERT-A6H900/10Y系統(tǒng)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)二系統(tǒng)的SO2羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造。由于該廠的每臺(tái)高壓變頻器在出廠前均經(jīng)過(guò)實(shí)際風(fēng)機(jī)負(fù)載的整機(jī)出廠檢驗(yàn)和調(diào)試，在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試又可以在沒(méi)有高壓輸入的情況下調(diào)試，因此在經(jīng)過(guò)約兩周的施工和安裝后，上電試驗(yàn)和試運(yùn)行進(jìn)行順利，一次投運(yùn)成功，高壓變頻器一直持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
根據(jù)生產(chǎn)情況，風(fēng)機(jī)運(yùn)行30HZ左右就能滿足了生產(chǎn)工藝要求；運(yùn)行轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的60%左右。該項(xiàng)目的最大意義是解決工藝上風(fēng)機(jī)運(yùn)行溫度問(wèn)題，上表列出的改造后羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口溫度下降明顯6～8℃，風(fēng)機(jī)油溫與軸溫下降7～14℃。
另外變頻改造后節(jié)能下過(guò)顯著，與原有的工頻驅(qū)動(dòng)方式相比，風(fēng)機(jī)效率穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)能耗大大降低，節(jié)約電量可達(dá)30％。特別是機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效果更顯著。以下為節(jié)能效果估算：
節(jié)能估算條件：是在同一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行比較，相同生產(chǎn)條件需求下，工頻和變頻運(yùn)行比較節(jié)能估算。首先7月份是正常生產(chǎn)時(shí)期，7月7日開(kāi)始投入變頻至今。從此月1日至6日未投變頻時(shí)耗電能有功功率平均在649KW，而7日投入變頻運(yùn)行后8日至14日時(shí)耗電能有功功率平均在470KW。以上數(shù)據(jù)不難看出投入變頻后確實(shí)起到節(jié)能。另外，無(wú)功功率也從原來(lái)的平均554KVar降到平均為135KVar左右，大大改善了系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算，以0.5元/kWH的電費(fèi)，按以下計(jì)算公式計(jì)算，年節(jié)電效益:年節(jié)電效益＝（工頻時(shí)平均功率-變頻時(shí)平均功率）×天運(yùn)行小時(shí)數(shù)×年運(yùn)行天數(shù)×電費(fèi)單價(jià)；結(jié)果如下：
（649kW-470kW）×24小時(shí)/天×300天/年×0.5元/kWH=64.44（萬(wàn)元/年）。
本次羅茨風(fēng)機(jī)配套用ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造成功后，由于實(shí)現(xiàn)了頻率的遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)和狀態(tài)監(jiān)控，產(chǎn)品運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，大大地改善了工藝，該公司再次采購(gòu)一套ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)用于560kW風(fēng)機(jī)配套電動(dòng)機(jī)的變頻技術(shù)改造。
5、其他效益
● 由于采用變頻控制，可對(duì)風(fēng)量進(jìn)行精確控制，而且與閥門(mén)控制相比更直觀、方便調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)滿足生產(chǎn)需要；
● 由于采用了變頻技術(shù)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，不存在啟動(dòng)電流沖擊；減少了風(fēng)機(jī)出口壓力瞬間提高對(duì)風(fēng)機(jī)的沖擊，從而延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)和其他設(shè)備的使用壽命；
● 由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降為原來(lái)的60％，大大減少了風(fēng)機(jī)管道振動(dòng)頻率和噪聲，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)、電機(jī)軸承的機(jī)械壽命；
● 由于旁通閥門(mén)幾乎不操作，減少了風(fēng)道的振動(dòng)與磨損腐蝕，提高了機(jī)械壽命，SO2 溫度降低后對(duì)風(fēng)道和管路閥門(mén)的腐蝕作用減小。
