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   摘要：

   隨著電磁攪拌技術(shù)在黑色冶金和有色冶金等領(lǐng)域的應(yīng)用和普及，作為電磁攪拌核心的變頻電源技術(shù)也在同步發(fā)展，本文著重闡述匯川技術(shù)MD380四象限變頻器作為電磁攪拌設(shè)備四象限變頻電源已在河北、山東、河南、陜西、四川、山西等地眾多鋁熔爐等電磁攪拌設(shè)備上的廣泛應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。

  關(guān)鍵詞： 金屬冶煉、鋁熔爐、電磁攪拌、MD380四象限變頻

  1.電磁攪拌系統(tǒng)簡(jiǎn)介

  1.1發(fā)展

  黑色冶金領(lǐng)域：

  電磁攪拌技術(shù)已在世界范圍內(nèi)的黑色冶金領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在鋼廠(chǎng)連鑄生產(chǎn)上。電磁攪拌裝置在鋼水連鑄工藝段上使用由于具有可擴(kuò)大鑄坯等軸晶區(qū)，減輕鑄坯中心疏松、中心偏析和中心縮孔等優(yōu)勢(shì)可顯著提升連鑄鋼坯質(zhì)量而被鋼廠(chǎng)廣泛應(yīng)用。電磁攪拌裝置變頻電源功率一般在幾百千瓦到上兆瓦，按安裝位置不同分為結(jié)晶器電磁攪拌、二冷區(qū)電磁攪拌、凝固末端電磁攪拌三類(lèi)，見(jiàn)下圖：
 
                 
                            鋼坯連鑄不同位置電磁攪拌示意圖

  而下圖結(jié)合鋼廠(chǎng)連鑄工藝標(biāo)示出了結(jié)晶器和凝固末端兩位置處的電磁攪拌：
 
         

  有色冶金領(lǐng)域：

  在中國(guó)自國(guó)家“七五”計(jì)劃之后電磁攪拌技術(shù)已被成功應(yīng)用于有色金屬冶金（鋁、鉛、鎂及合金等）取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。尤其鋁合金的需求，自60年代后鋁材生產(chǎn)發(fā)展迅速，每年大約增長(zhǎng)4～8％，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、建筑、運(yùn)輸、電氣、化工、汽車(chē)制造、包裝和日用品工業(yè)等部行業(yè)產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵，居金屬材料第二位。電磁攪拌作為鋁熔煉過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，在鋁熔煉過(guò)程中其為無(wú)接觸性無(wú)污染攪拌方式同時(shí)具有均勻金屬熔液溫度、縮短熔煉時(shí)間、均勻金屬熔液化學(xué)成分、減少氧化渣產(chǎn)生、降低燒損率、指標(biāo)可控性好、電氣化程度高等諸多優(yōu)勢(shì)而在鋁熔煉行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。下文重點(diǎn)介紹有色冶金領(lǐng)域的鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備及匯川技術(shù)MD380四象限變頻電源在小噸位鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備上的成熟應(yīng)用。

  1.2鋁熔爐電磁攪拌原理
 
                 

   感應(yīng)式電磁攪拌器主要由變頻電源和感應(yīng)器組成，是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)作用于金屬熔液（導(dǎo)體）上，從而促使金屬熔液（導(dǎo)體）在磁場(chǎng)作用下做規(guī)律運(yùn)動(dòng)。變頻電源把50/60Hz的電網(wǎng)工頻交流電變換成頻率為0.5～5.0Hz、輸出電壓可調(diào)的3相或2相VF分離低頻電源，該電源電流通入電磁攪拌主體裝置（感應(yīng)器）中，形成交變行波磁場(chǎng)，此行波磁場(chǎng)穿透爐底的不銹鋼板及爐襯作用于金屬熔液上，金屬熔液在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流又與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，從而使金屬熔液做有規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到對(duì)金屬溶液攪拌的目的。通過(guò)改變行波磁場(chǎng)的方向及強(qiáng)度，可以有效控制金屬熔液的攪拌方向和攪拌強(qiáng)度。

  1.3鋁熔爐電磁攪拌系統(tǒng)組成

  電磁攪拌系統(tǒng)主要由隔離變壓器、變頻電源柜、電磁攪拌器、本地操作臺(tái)、純水冷卻裝置、等組成，如實(shí)物圖如下：
 
               
  1.4鋁熔爐電磁攪拌裝置傳統(tǒng)變頻電源及其缺陷

  傳統(tǒng)的電磁攪拌變頻電源一般為交-交變頻電源或2象限交-直-交變頻電源，其存在如下缺陷：

1） 功率因數(shù)低；
2） 污染嚴(yán)重；
3） 無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)，存在能量浪費(fèi)現(xiàn)象；
4） 運(yùn)行中忽停電易炸機(jī)等缺陷；

  變頻電源作為電磁攪拌設(shè)備的核心部分其性能特點(diǎn)直接決定了金屬冶煉的質(zhì)量、節(jié)電率和攪拌指標(biāo)的好壞，匯川技術(shù)MD380四象限變頻經(jīng)科學(xué)配置后作為電磁攪拌系統(tǒng)的變頻電源則可規(guī)避傳統(tǒng)變頻電源的諸多不足，下文介紹匯川技術(shù)MD380四象限變頻諸多鋁廠(chǎng)小噸位（40噸及以下）鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備上的成熟應(yīng)用和四象限變頻電源技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

  2. 匯川技術(shù)MD380 四象限變頻在小噸位鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備上的應(yīng)用

  2.1匯川技術(shù)MD380四象限變頻電源電氣圖及簡(jiǎn)介
 
  

  工業(yè)三相交流電經(jīng)隔離變壓器后送入四象限電源，四象限電源將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷汉皖l率分別可控的交流電輸出，從而可分別控制電磁攪拌力大小和攪拌速度快慢。另當(dāng)電磁攪拌器處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)過(guò)剩能量可通過(guò)四象限電源反送到電網(wǎng)側(cè)，提高了能量利用率.其相對(duì)對(duì)于電磁攪拌傳統(tǒng)的二象限電源而言具有功率因數(shù)高、諧波污染小、綠色環(huán)保、可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與負(fù)載間能量的雙向流動(dòng)、母線(xiàn)電壓可控且穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)勢(shì).

  2.2測(cè)試數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)圖片
 
                

                 

  測(cè)量數(shù)據(jù)—30噸鋁熔爐負(fù)載率87%時(shí)功率功率因數(shù)及U、I波形
 
           
                         現(xiàn)場(chǎng)局部照片

  3.匯川技術(shù)MD380 四象限變頻驅(qū)動(dòng)方案在小噸位電磁攪拌上的優(yōu)勢(shì)

   1）MD380四象限變頻器作為鋁熔爐電磁攪拌裝置的變頻電源主要應(yīng)用于40噸及以下容量鋁熔爐，而大噸位鋁熔爐電磁攪拌MD601工程型四象限柜式變頻器可勝任；

   2）MD380四象限變頻器的應(yīng)用，其能量回饋技術(shù)在額定負(fù)載率時(shí)系統(tǒng)功率因數(shù)可達(dá)0.99以上，可降低電網(wǎng)側(cè)供電變壓器容量成本，也幫用戶(hù)節(jié)省了無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投資；

  3）MD380四象限變頻器使得變頻電源對(duì)電網(wǎng)側(cè)的電流總諧波污染大大降低，整流側(cè)負(fù)載率超過(guò)70%左右時(shí)電流總諧波小于5%，綠色環(huán)保；

   4）MD380四象限變頻的母線(xiàn)電壓和輸出電壓連續(xù)可控且平穩(wěn)（受電網(wǎng)側(cè)電壓波動(dòng)等因素影響小），克服了以往交-交變頻或普通兩象限變頻輸出電壓受電網(wǎng)等因素波動(dòng)大而影響金屬熔煉質(zhì)量的弊端；

  5）MD380支持Profibus-DP、Modbus-RTU、CAN通訊模式，方便工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；

  6）MD380特殊的VF分離功能，解決了小噸位電磁攪拌特殊負(fù)載正常工作時(shí)的主動(dòng)防御安全停車(chē)的難題；

  7）MD380合理的制動(dòng)系統(tǒng)配置和特殊的軟件處理滿(mǎn)足了運(yùn)行中忽停電等特殊工況下電磁攪拌系統(tǒng)可靠安全關(guān)斷的要求，避免了傳統(tǒng)交-交變頻電源或交-直-交2象限變頻電源此工況下易炸機(jī)的缺陷。

  8）MD380完善的保護(hù)功能保障了系統(tǒng)的安全性和可靠性；

  9）MD380的故障記憶與匯川觸摸屏無(wú)縫結(jié)合便于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)和診斷；

  10）MD380電磁攪拌專(zhuān)用變頻還具有電流閉環(huán)功能供不同電磁攪拌客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)選擇應(yīng)用；

  四、結(jié)束語(yǔ)

  隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快步發(fā)展和基礎(chǔ)能源的相對(duì)困乏，國(guó)家對(duì)電網(wǎng)的工業(yè)污染和工業(yè)設(shè)備節(jié)能越加重視，匯川技術(shù)MD380、MD601四象限變頻器作為電磁攪拌裝置的變頻電源較之其傳統(tǒng)的變頻電源具有綠色、環(huán)保、節(jié)能、功率因數(shù)高、可靠性高、功能完善等諸多優(yōu)勢(shì)將會(huì)在分布于全國(guó)各地的諸多鋁廠(chǎng)（鋁熔爐）和鋼廠(chǎng)（連鑄生產(chǎn)線(xiàn)）等的電磁攪拌設(shè)備上引領(lǐng)技術(shù)潮流。
 
      
 
   深圳市匯川技術(shù)股份有限公司專(zhuān)注于工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，定位服務(wù)于中高端設(shè)備制造商，以擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)為基礎(chǔ)，以快速為客戶(hù)提供個(gè)性化的解決方案為主要經(jīng)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值與客戶(hù)價(jià)值共同成長(zhǎng)。匯川在全國(guó)擁有66個(gè)辦事處，236家授權(quán)代理商，90家全國(guó)聯(lián)保中心。欲進(jìn)一步了解匯川，請(qǐng)?jiān)L問(wèn) www.inovance.cn。