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1 前言

隨著我國電解鋁、陶瓷、醫藥、電子、機械等行業的快速發展，市場上對氧化鋁的需求量大幅劇增，從而將推動氧化鋁產量不斷地增長。而在生產的流程中，關于泵類負載的運用，通常使用的是以直接工頻啟動的方式來滿足工藝生產的需要。如果想進行調速則無法滿足需求，而電機在工頻狀態下頻繁啟停時，不僅可能會縮短電機的使用壽命，而且也有可能會把多余的動能通過機械能轉化成熱能帶走。這樣從生產維護上和能源使用上都不經濟，而結合高壓變頻器技術，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，替代原來的直接工頻啟動電機的方式，從而降低生產中的資源及能源消耗，響應國家節能減排的號召。

2 現場設備及工藝的介紹

貴州華飛化學工業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氫氧化鋁為主的科技型民營企業。該公司成立于2006年3月，注冊資金8000萬元人民幣，廠區占地面積25萬平方米。已經投產的二期建設總投資近7億多元人民幣，生產規模年產25萬噸氫氧化鋁。

貴州華飛化學工業有限公司經過近幾年的發展，已成為以生產氫氧化鋁、氫氧化鋁干粉、氧化鋁等為一體的生產型民營企業。現有多個品種產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的熔鹽泵進行的變頻器改造，經過多家產品對比，決定選用希望森蘭科技股份有限公司生產的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現場控制箱對使用變頻運行的熔鹽泵進行實時的啟動、停止，切換工頻及速度調節控制，從而達到方便、節能降耗、提高經濟效益的目的。

現場設備熔鹽泵的電機參數見表1，熔鹽泵參數見表2。

表1 現場設備熔鹽泵的電機參數

表2 熔鹽泵參數

氧化鋁生產工藝流程如圖1所示：

圖1 氧化鋁生產工藝流程

這里主要介紹氧化鋁工藝中的四大流程：

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

（2）溶：（此過程略具危險性）主要功用是將礦石粉送到化學容內，配以適當的高溫高壓蒸汽（大概是幾十甚至上百個大氣壓，450度）和堿發生化學發應，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分離，生產出來的溶液包含有鋁酸化合物等成分，送往下一個工藝車間沉降車間。其中主要的設備包含有熔鹽泵、高壓容器、閃蒸槽等。

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

（4）燒：此為氧化鋁的焙燒，氫氧化鋁經煤氣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，另一部分直接銷售。主要設備有焙燒爐。

3 變頻器與工頻運行的比較（見表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一拖一運行方式，配置自動旁路柜。

在旁路柜中，共有3個真空接觸器，2個隔離開關，真空接觸器KM2與KM3采用電磁互鎖操動機構，為了確保不向變頻器輸出端反送電。當KM1、QS1、QS2、KM2閉合，KM3斷開時，電機變頻運行；當KM1、QS1、QS2、KM2斷開，KM3閉合時電機工頻運行，此時變頻器通過KM1、QS1、QS2、KM2的雙重分斷保護從高壓中隔離出來，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，絕對不允許打開旁路柜以及操作旁路柜中的隔離開關，以防止出現安全問題和拉弧現象，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）

電網價格：0.5元/kWh

每年節能帶來的經濟效益：E×0.5=1491943.2×0.5=74.6（萬元）

6 結束語

通過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，每年節能帶來的經濟效益也是相當可觀的。

總之，在對泵類負載進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。而其各個方面的性能，完全可以滿足生產工藝的要求，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，從而保證了生產的高效和穩定。

摘自《自動化博覽》2020年3月刊