摘 要 根據(jù)鋁電解槽煙氣凈化系統(tǒng)負荷的平衡，計算出三個大功率排煙機系統(tǒng)的引風(fēng)量約有（15%+17%+17%）的余量。原排煙系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)風(fēng)力的擋板實現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，能量損失嚴重，經(jīng)過技術(shù)改造采用變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)量、節(jié)能效果顯著。 關(guān)鍵字 高壓變頻器；排煙機；節(jié)能應(yīng)用計算 0 引言 青海大通公司一電解凈化系統(tǒng)排煙機擔(dān)負著260 臺電解槽的煙氣凈化任務(wù),電解煙氣的處理采用三套干法凈化系統(tǒng)（分別設(shè)在260 臺電解槽的東、中、西部），每套系統(tǒng)分別處理100 、80 和80 臺槽的電解煙氣。目前，東部凈化為新建煙氣凈化系統(tǒng)，排煙機為500kW 異步電機4 臺；而舊系統(tǒng)（即中、西部）排煙機由同步電機拖動，電機功率800 kW，額定電壓為6 kW，電機的啟動方式為異步全電壓直接啟動，啟動電流大，對電網(wǎng)的沖擊大，并且影響電機的使用壽命。排煙機的控制采用人工啟、停，技術(shù)較落后，控制系統(tǒng)中的風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板實現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上，資源浪費相當(dāng)嚴重。凈化系統(tǒng)需要檢修時，必須關(guān)閉排煙機入口閥門，而排煙機仍處于正常的運行狀態(tài)，浪費了大量的電能。由于變頻器可實現(xiàn)大功率電動機的軟起、軟停、避免了啟動時的電壓沖擊，減少了電動機的故障率，延長了使用壽命，同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗，為此，我們決定對三個系統(tǒng)采用變頻器進行技術(shù)改造。 1 電解槽和排煙機技術(shù)參數(shù) 1.1 電解槽主要技術(shù)參數(shù) 電解槽型 180 kA 預(yù)焙陽極電解槽； 電解槽數(shù)量 260 臺； 單槽排煙量 8 800m3/h； 煙氣溫度 120℃； 電解槽集氣效率 98%； 當(dāng)?shù)卮髿鈮? 77 327 Pa 1.2東部排煙機系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 1.2.1電機參數(shù) 型號 Y450-6 額定功率 500 kW 額定電壓 6.3 kV 額定頻率 50 Hz 額定電流 59.9A 額定轉(zhuǎn)速 960 r/min 數(shù)量 4 臺 運行方式 每2 臺并聯(lián)同時運行 1.2.2 風(fēng)機參數(shù) 型號 Y4-73NO.22F; 額定流量 302 400m3/h； 額定轉(zhuǎn)速 960 r/min； 軸功率 500 kW； 全壓 4.316 kPa 臺 1.3中、西部排煙機系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 1.3.1電機參數(shù) 型號 TD118/448 額定功率 800 kW 額定電壓 6.3 kV 額定頻率 50 Hz 額定電流 90.5A 額定功率因數(shù) 0.9～1.0 額定轉(zhuǎn)速 750 r/min 1.3.2 風(fēng)機參數(shù) 型號 Y4-73-11NO28D 額定流量 500 000m3/h 額定轉(zhuǎn)速 730 r/min 軸功率 800 kW 全壓 3.842 kPa 2 凈化系統(tǒng)負荷計算 中國鋁業(yè)公司青海分公司一電解廠現(xiàn)有180 kA 預(yù)焙陽極電解槽260 臺，年產(chǎn)原鋁12 萬噸。電解煙氣的處理采用干法凈化系統(tǒng)。 2.1東部系統(tǒng)負荷計算 2.1.1系統(tǒng)的總風(fēng)量 系統(tǒng)的總風(fēng)量QE（m3/h） 按式（1）計算。 2.1.2 排煙機引風(fēng)量 2.2西部（中部）系統(tǒng)負荷計算 2.2.1系統(tǒng)的總風(fēng)量 系統(tǒng)的總風(fēng)量QW（m3/h）按式（3）計算。 2.2.2 排煙機引風(fēng)量 3 改造方案 3.1 控制方案 三個系統(tǒng)排煙機電機配置高壓變頻器，由高壓變頻器控制排煙機的運行。排煙機在啟動過程中，變頻器的頻率由低向高平滑上升，電機的轉(zhuǎn)速由零逐漸上升到額定轉(zhuǎn)速，啟動過程平穩(wěn)，對電網(wǎng)沖擊小；當(dāng)排煙機正常運行時，可根據(jù)工藝要求，對高壓變頻器參數(shù)進行設(shè)置，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制，從而達到調(diào)節(jié)排煙機引風(fēng)量的目的。同時建立風(fēng)機恒壓智能閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由控制器（工控機、可編程控制器）、高壓變頻器、壓力傳感器等組成。當(dāng)排煙機正常運行時，此控制系統(tǒng)根據(jù)壓力傳感器檢測到的煙氣凈化系統(tǒng)中的壓力值，通過可編程控制器調(diào)節(jié)變頻器，來調(diào)整排煙機電機的轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)節(jié)排煙機引風(fēng)量的目的。 3.2系統(tǒng)配置 3.2.1 變頻器控制方式選擇 東部煙氣凈化系統(tǒng)排煙機共5 臺（1 臺備用） ，配變頻器2 臺（1 臺備用），系統(tǒng)正常運行時3 臺風(fēng)機工頻運行，1 臺風(fēng)機調(diào)速運行。該系統(tǒng)中任何1 臺風(fēng)機都可以實現(xiàn)軟啟動和從變頻向工頻的切換運行。 中、西部煙氣凈化系統(tǒng)1 套，每套系統(tǒng)中有排煙機3 臺（1 臺備用），配變頻器2 臺（1 臺備用） ，系統(tǒng)正常運行時1 臺風(fēng)機工頻運行、1 臺風(fēng)機調(diào)速運行。該系統(tǒng)任何1 臺風(fēng)機都可以實現(xiàn)軟啟動和從變頻向工頻的切換運行。 3.2.2 控制方式及監(jiān)控 中、西部系統(tǒng)風(fēng)機的啟停設(shè)計為現(xiàn)場、控制室兩地控制。控制柜、變頻器、PLC 安裝在現(xiàn)場，控制柜共需要4 臺。2 臺工控機安裝在凈化主控室，利用組態(tài)軟件和Profibus-DP 通訊網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控各風(fēng)機工作狀況，分別在現(xiàn)場和控制室兩地顯示。監(jiān)控功能實現(xiàn)風(fēng)機的出口風(fēng)壓、軸承溫度、風(fēng)機軸承振動、電機電流的檢測，控制系統(tǒng)可根據(jù)生產(chǎn)工藝實際需要調(diào)節(jié)排煙機的運行狀態(tài)，并且控制系統(tǒng)能對排煙機的所有運行參數(shù)進行遠程監(jiān)控，當(dāng)排煙機出現(xiàn)異常時，能立即停止排煙機的運行，并進行報警。控制系統(tǒng)能實現(xiàn)兩地控制（遠程控制和現(xiàn)場控制）。 東部系統(tǒng)風(fēng)機的啟停設(shè)計現(xiàn)場、控制室兩地控制。控制柜、變頻器、PLC 安裝在現(xiàn)場，控制柜共需要4 臺。工控機（1 臺）安裝在東部凈化主控室，利用組態(tài)軟件和Profibus-DP 通訊網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控各風(fēng)機工作狀況，分別在現(xiàn)場和控制室兩地顯示。其他功能與中、西部系統(tǒng)相同。 3.3 對高壓變頻器的技術(shù)要求 由于電解槽擴容（槽電流由160kA 擴容到180kA） ）改造后，排煙機所擔(dān)負的凈化任務(wù)也增加，因此，要求和排煙機配套的高壓變頻器的可靠性高，能夠適應(yīng)惡劣的使用環(huán)境；具有完善的數(shù)字控制功能，標準的數(shù)字通信接口；滿足排煙機運行中的調(diào)速要求。 4 經(jīng)濟效益分析 4.1 投資概算 1）高壓變頻器 東部所選用變頻器約120 萬元/ 臺，共240 萬元；西、中部所選用變頻器約125 萬元/ 臺，共500 萬臺。 2）電纜及空調(diào)約120 萬元； 3）控制及采樣系統(tǒng)約80 萬元； 4）設(shè)備安裝及其他約40 萬元。 總投資約980 萬元。 4.2 收益估算 4.2.1 東部風(fēng)機 4.2.2 中、西部風(fēng)機 5 結(jié)語 從計算結(jié)果看，我廠對排煙機采用高壓變頻器進行技術(shù)改造，不僅節(jié)能效果是顯著的，而且可以對風(fēng)機實現(xiàn)軟啟動，大大減少了啟動電流對排煙機系統(tǒng)和電網(wǎng)的沖擊，其帶來的間接經(jīng)濟效益也是相當(dāng)可觀的。 作者簡介： 毛亞紅（1976-），女，電氣工程師，1999 年畢業(yè)于昆明理工大學(xué)，從事電解電氣設(shè)備的技術(shù)管理工作。 參考文獻： [1] ]彭鴻才.電機原理及拖動[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1994. [2] ]佟純厚. 變頻器調(diào)速原理[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1984.