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   摘要：

   隨著電磁攪拌技術在黑色冶金和有色冶金等領域的應用和普及，作為電磁攪拌核心的變頻電源技術也在同步發展，本文著重闡述匯川技術MD380四象限變頻器作為電磁攪拌設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備上的廣泛應用及其優勢。

  關鍵詞： 金屬冶煉、鋁熔爐、電磁攪拌、MD380四象限變頻

  1.電磁攪拌系統簡介

  1.1發展

  黑色冶金領域：

  電磁攪拌技術已在世界范圍內的黑色冶金領域得到廣泛應用，主要體現在鋼廠連鑄生產上。電磁攪拌裝置在鋼水連鑄工藝段上使用由于具有可擴大鑄坯等軸晶區，減輕鑄坯中心疏松、中心偏析和中心縮孔等優勢可顯著提升連鑄鋼坯質量而被鋼廠廣泛應用。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晶器電磁攪拌、二冷區電磁攪拌、凝固末端電磁攪拌三類，見下圖：
 
                 
                            鋼坯連鑄不同位置電磁攪拌示意圖

  而下圖結合鋼廠連鑄工藝標示出了結晶器和凝固末端兩位置處的電磁攪拌：
 
         

  有色冶金領域：

  在中國自國家“七五”計劃之后電磁攪拌技術已被成功應用于有色金屬冶金（鋁、鉛、鎂及合金等）取得了良好的社會和經濟效益。尤其鋁合金的需求，自60年代后鋁材生產發展迅速，每年大約增長4～8％，產品廣泛應用于航空、建筑、運輸、電氣、化工、汽車制造、包裝和日用品工業等部行業產量僅次于鋼鐵，居金屬材料第二位。電磁攪拌作為鋁熔煉過程中的關鍵設備，在鋁熔煉過程中其為無接觸性無污染攪拌方式同時具有均勻金屬熔液溫度、縮短熔煉時間、均勻金屬熔液化學成分、減少氧化渣產生、降低燒損率、指標可控性好、電氣化程度高等諸多優勢而在鋁熔煉行業得到了廣泛應用。下文重點介紹有色冶金領域的鋁熔爐電磁攪拌設備及匯川技術MD380四象限變頻電源在小噸位鋁熔爐電磁攪拌設備上的成熟應用。

  1.2鋁熔爐電磁攪拌原理
 
                 

   感應式電磁攪拌器主要由變頻電源和感應器組成，是利用電磁感應原理產生的強磁場作用于金屬熔液（導體）上，從而促使金屬熔液（導體）在磁場作用下做規律運動。變頻電源把50/60Hz的電網工頻交流電變換成頻率為0.5～5.0Hz、輸出電壓可調的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（感應器）中，形成交變行波磁場，此行波磁場穿透爐底的不銹鋼板及爐襯作用于金屬熔液上，金屬熔液在磁場的作用下產生感應電動勢和感應電流，此感應電流又與磁場相互作用產生電磁力，從而使金屬熔液做有規律運動，以達到對金屬溶液攪拌的目的。通過改變行波磁場的方向及強度，可以有效控制金屬熔液的攪拌方向和攪拌強度。

  1.3鋁熔爐電磁攪拌系統組成

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

  傳統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） 功率因數低；
2） 污染嚴重；
3） 無法實現能量回饋電網，存在能量浪費現象；
4） 運行中忽停電易炸機等缺陷；

  變頻電源作為電磁攪拌設備的核心部分其性能特點直接決定了金屬冶煉的質量、節電率和攪拌指標的好壞，匯川技術MD380四象限變頻經科學配置后作為電磁攪拌系統的變頻電源則可規避傳統變頻電源的諸多不足，下文介紹匯川技術MD380四象限變頻諸多鋁廠小噸位（40噸及以下）鋁熔爐電磁攪拌設備上的成熟應用和四象限變頻電源技術優勢。

  2. 匯川技術MD380 四象限變頻在小噸位鋁熔爐電磁攪拌設備上的應用

  2.1匯川技術MD380四象限變頻電源電氣圖及簡介
 
  

  工業三相交流電經隔離變壓器后送入四象限電源，四象限電源將其轉變為電壓和頻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。另當電磁攪拌器處于發電狀態時過剩能量可通過四象限電源反送到電網側，提高了能量利用率.其相對對于電磁攪拌傳統的二象限電源而言具有功率因數高、諧波污染小、綠色環保、可實現電網與負載間能量的雙向流動、母線電壓可控且穩定性高等諸多優勢.

  2.2測試數據及現場圖片
 
                

                 

  測量數據—30噸鋁熔爐負載率87%時功率功率因數及U、I波形
 
           
                         現場局部照片

  3.匯川技術MD380 四象限變頻驅動方案在小噸位電磁攪拌上的優勢

   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用，其能量回饋技術在額定負載率時系統功率因數可達0.99以上，可降低電網側供電變壓器容量成本，也幫用戶節省了無功補償設備的投資；

  3）MD380四象限變頻器使得變頻電源對電網側的電流總諧波污染大大降低，整流側負載率超過70%左右時電流總諧波小于5%，綠色環保；

   4）MD380四象限變頻的母線電壓和輸出電壓連續可控且平穩（受電網側電壓波動等因素影響小），克服了以往交-交變頻或普通兩象限變頻輸出電壓受電網等因素波動大而影響金屬熔煉質量的弊端；

  5）MD380支持Profibus-DP、Modbus-RTU、CAN通訊模式，方便工業現場應用；

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

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

  8）MD380完善的保護功能保障了系統的安全性和可靠性；

  9）MD380的故障記憶與匯川觸摸屏無縫結合便于現場設備維護和診斷；

  10）MD380電磁攪拌專用變頻還具有電流閉環功能供不同電磁攪拌客戶現場選擇應用；

  四、結束語

  隨著工業經濟的快步發展和基礎能源的相對困乏，國家對電網的工業污染和工業設備節能越加重視，匯川技術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的變頻電源具有綠色、環保、節能、功率因數高、可靠性高、功能完善等諸多優勢將會在分布于全國各地的諸多鋁廠（鋁熔爐）和鋼廠（連鑄生產線）等的電磁攪拌設備上引領技術潮流。
 
      
 
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