摘 要：本文介绍了高压变频器在广西信发铝电有限公司氧化铝2#、4#焙烧炉除尘风机上
的应用情况，并对改造进行了节能计算。结果表明，采用高压变频器对氧化铝焙烧炉除尘风机设备进行调速节能改造，具有良好的经济效益和社会效益。
关键词：高压变频器 焙烧炉 除尘风机 节能
1前言
广西信发铝电有限公司一期工程建有4条40万吨的氧化铝生产线，当焙烧炉进行生产时，高温的AL(OH)3会同空气发生剧烈的化学反应，产生大量的烟气。一方面对现场操作的工人不利，另一方面也对环境造成了巨大的污染。根据国家环保法需对烟气进行处理，每条生产线都配有一套烟气净化除尘系统。焙烧炉根据氧化铝产量的大小，烟气净化风量随时变化，因此该除尘风机需要多种速度来适应，以达到最佳除尘效果。在以前的运行过程中，液力耦合器不能适应频繁的调速，需要风量大小靠风门调节，大量能量消耗在风门上。1#～4#焙烧炉
除尘电动机和风机之间都配有液力耦合器调速，液力耦合器每年花费润滑油5万元，每年需维护费用近10万元，且其运行效率低，故障率较高，一旦发生故障时，需停产进行维护。为了提高焙烧炉除尘风机的运行效率，保证生产的正常进行，很有必要对除尘风机调速控制进行改进。
近几年随着国内高压变频技术的进步，变频器的性价比和稳定性有很大幅度的提升，经过考察，我厂最终选择了山东新风光电子科技发展有限公司生产的JD-BP38系列高压变频器2套（1120kW/10kW）对2#、4#焙烧炉除尘ID风机进行调速控制。整体项目为交钥匙工程，于2011年6月份安装调试完毕投入运行，至今已稳定运行，给我厂带来了巨大的效益。
2 焙烧炉除尘工艺及设备参数介绍
2.1 除尘工艺流程
氧化铝焙烧炉将燃烧完AL(OH)3以后，绝大部分AL2O3下沉到氧化铝冷却仓，但是燃烧后的烟气中含有部分有用的AL2O3、其他烟气和粉尘，这部分烟气经除尘ID风机引导进入电收尘中，电收尘将有用的AL2O3吸附住，经处理后的烟气随之排到大气中。生产量大时，除尘ID风机抽风量大，除尘风机转速高。生产量小时，用气量小，除尘风机转速低。未用变频前风量大小靠液力耦合器和风门配合调节。除尘ID风机生产流程示意图如图1所示。
图1 除尘ID风机生产流程示意图
2.2除尘风机设备参数
现场2#、4#焙烧炉除尘ID风机型号相同，以4#焙烧炉除尘ID风机为例介绍其参数。
表1 4#焙烧炉除尘电机参数 |
负载名称 | 除尘ID风机 | 所带负载类型 | 离心通风机 |
型号 | YKK560-4 | 额定电压（V） | 10000 |
额定电流(A) | 80 | 额定功率(kW) | 1120 |
额定频率（Hz） | 50 | 功率因数 | 0.84 |
额定转速(rpm) | 1470 | 共鸣管测声速 绝缘等级 | F |
生产厂商 | 赛力盟电机有限责任公司 |
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表2 4#焙烧炉除尘风机参数 |
型号 | 6YS-51B | 空间导航 额定风压（Pa） | 12000 |
额定风量（m3/h） | 260000 | 额定转速(rpm) | 1450 |
额定功率(kW) | 1120 | 介质温度（℃） | 170 |
生产厂商 | 中国济南风机厂有限责任公司 |
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表3 液力耦合器 |
型号 | Y0CCD750 | 额定转速(rpm) 玻璃毛细管 | 1500 |
功率范围(kW) | 510～1480 | 重量（kg） | 1100 |
生产厂商 | 焙烧炉大连液力机械有限公司 |
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2.3工艺要求
焙烧炉现场生产要求根据下料量大小情况除尘风机给出相应配合，才能保证除尘效果：
（1）下料量每小时60t～69t，电收尘内维持风压为-6700Pa～-7000Pa。
（2）下料量每小时70t～79t，电收尘内维持风压为-7000Pa～-7400Pa。
（3）下料量每小时热力井80t～90t，电收尘内维持风压为-7400Pa～-7700Pa。
（4）下料量每小时90银行排队叫号系统t以上，电收尘内维持风压为-7700Pa～-8600Pa。
3 风光JD-BP38系列高压变频系统技术特点
2007年9月，风光牌JD-BP38系列高压变频器荣获“中国名牌”称号，山东新风光是国家高新技术企业，生产的风光牌JD-BP38系列高压变频器以高速DSP为控制核心，采用无速度矢量控制技术、功率单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，其谐波指标远小于IEE519-1992的谐波国家标准，输入功率因数高，输出波形质量好，不必采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器；不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，可以使用普通的异步电机。
3.1JD-BP38-1120F高压变频器技术指标
JD-BP38-1120F高压变频器技术指标如表4所示。
表4 JD-BP38-1120F 高压变频器主要技术指标 |
变频器容量（kW） | 1120 | 模拟量输入 | 0～5V/4～20mA，任意设定 |
适配电机功率（kW） | 1120 | 模拟量输出 | 两路0～5V/4～20mA可选 |
额定输出电流（A） | 81 | 加减速时间 | 1～32000s |
输入频率（Hz） | 45～55 | 开关量输入输出 | 可按用户要求扩展 |
额定输入电压（V） | 10000V（－20%～+15%） | 运行环境温度 | 0～40℃ |
输入功率因数 | >0.95（>20%负载） | 贮存/运输温度 | -20～70℃ |
变频器效率 | 额定负载下>0.98 | 冷却方式 | 强迫风冷 |
输出频率范围（Hz） | 0～120 | 环境湿度 | <90%，无凝结 |
输出变频分辨率（Hz） | 0.01 | 安装海拔高度 | <1000m，高海拔降额使用 |
过载能力 | 105%连续，150%允许1min。 | 防护等级 | IP20 |
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3.2 JD-BP38-1120F高压变频器技术性能
具体来说，风光高压变频器除具有一般普通高压变频器的性能外，还具有以下突出特点：
(1)采用高速DSP作为中央处理器，运算速度更快，控制更精准。
(2)飞车启动功能。能够识别电机的速度并在电机不停转的情况下直接起动。
(3)完整的工频/变频自动互切技术。现在的高压变频调速系统一般设置工频旁路切换柜，变频器发生故障时能使高压电机转至工频运行，旁路切换有手动旁路和自动旁路切换两种型式，手动旁路需人工操作，适应于无备用装置或不重要的运行工况，自动旁路可在变频器发生故障后直接自动转换至工频运行。新风光公司提供的自动旁路切换柜，不仅可实现变频故障情况下自动由变频转换至工频运行状态，还可实现在变频检修完毕后由工频瞬间转换至变频运行的功能，整个转换过程不会对用户设备的运行造成任何影响。
(4)旋转中再启动功能。运行过程中高压瞬时掉电3s内恢复，高压变频器不停机，高压恢复后变频自动运行到掉电前的频率。
(5)线电压自动均衡技术（星点漂移技术）。变频器某相有单元故障后，为了使线电压平衡，传统的处理方法是将另外两相的电压也降至与故障相相同的电压，而线电压自动均衡技术通过调整相与相之间的夹角，在相电压输出最大且不相等的前提下保证最大的线电压均衡输出。
(6)单元直流电压检测：实时显示检测系统的直流电压，从而实现输出电压的优化控制，降低谐波含量，保证输出电压的精度，提升系统控制性能，并可使保证运行维护人员实现对功率单元运行状况的全面把握。
(7)单元内电解电容因采取了公司专利技术，可以将其使用寿命提高1倍。
(8) 具备突发相间短路保护功能。如果由于设备原因及其他原因造成输出短路，此时如果变频器不具备相间短路保护功能，将会导致重大事故。变频器在发生类似问题时能够立即封锁变频器输出，保护设备不受损害，避免事故的发生。
(9) 限流功能：当变频器输出电流超过设定值，变频器将自动限制电流输出，避免变频器在加减速过程中或因负载突然变化而引起的过流保护，最大限度减少停机次数。
(10) 故障自复位功能：当变频器由于负载突变造成单元或是整机过电流保护时，可自动复位，继续运行。
4改造系统方案介绍
由于目前设备使用液力耦合器，考虑到风机运行的稳定性，因此拆除液力耦合器，将电机向前移位采用直接连接方式，重新制作钢底座作为电机基础。
高压变频器设备安装在风机值班室内，原高压柜至电机的高压电缆用做改造时高压柜至变频器进线电缆，变频器至电机高压电缆重新敷设，同时敷设现场PLC柜至变频器控制柜的控制电缆用于变频器的远程控制，采集现场设备状态信号，实现设备的自动调节及信号反馈。此外还需敷设一根高压柜至变频器的控制电缆，用于高压柜合闸允许和高压柜紧急分闸控制。
由于高压变频器对环境温度要求比较高，为了防止因温高而引起变频器的保护停机，我厂采用以下措施来防止室温过高：2#焙烧炉除尘ID风机高压变频器采用2台10匹空调用于制冷降温，4#焙烧炉除尘ID风机高压变频器采用4台5匹空调用于制冷降温。
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