周正永（江蘇省銀寶鹽業(yè)有限公司電力服務(wù)分公司,江蘇 鹽城 224000）

變頻技術(shù)應(yīng)用于鹽業(yè)生產(chǎn)的實(shí)踐

周正永
（江蘇省銀寶鹽業(yè)有限公司電力服務(wù)分公司,江蘇 鹽城 224000）

摘 要：變頻調(diào)速技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在諸多行業(yè)制鹽行業(yè)上獲得大量應(yīng)用，在制鹽行業(yè)上也有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；制鹽行業(yè)；應(yīng)用

0 引言

變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)代化電機(jī)控制理論，集計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、微電子控制技術(shù)、大功率晶閘管技術(shù)為一體，在許多行業(yè)都獲得了廣泛的利用。相較于既有技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)速幅度更寬、動(dòng)態(tài)性能更強(qiáng)、工人易于操作，電機(jī)在線運(yùn)行效率提高顯著。具體到制鹽行業(yè)，變頻技術(shù)也有廣泛的應(yīng)用前景。

1 變頻調(diào)速技術(shù)在制鹽生產(chǎn)中的節(jié)能效應(yīng)顯著

目前，在制鹽生產(chǎn)實(shí)踐中，節(jié)能降耗壓力比較大，生產(chǎn)中所用各種泵類設(shè)備絕大多數(shù)是采用閥門來控制流量，而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速則利用變速聯(lián)軸器，用電量比較大，給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)成本負(fù)擔(dān)。有關(guān)調(diào)查顯示，有些企業(yè)機(jī)械配用電機(jī)一般用電量甚至占到企業(yè)用電總量的60%左右。鑒于此，建議在制鹽企業(yè)全面推廣采用變頻調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)原理是通過根據(jù)轉(zhuǎn)速來控制流量，這就不需要工作人員對(duì)閥門頻繁啟閉和調(diào)節(jié)，另外還將很大程度上減少用電量，節(jié)能降耗。變頻器節(jié)能原理可以通過設(shè)備（泵類或風(fēng)機(jī)）變頻器安裝前后的功率P與轉(zhuǎn)速n的比例關(guān)系得以體現(xiàn)，如公式（1）。

公式（1）式中P1為機(jī)器的額定功率，P2為機(jī)器實(shí)際運(yùn)行功率，n1為機(jī)器額定轉(zhuǎn)速，n2為機(jī)器實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速。

當(dāng)n1=n2時(shí)，p1=p2，無節(jié)能，即未裝變頻時(shí)狀態(tài)。

很容易得到下列數(shù)據(jù)：

n2=0.5n1時(shí)，P2=0.125P1，節(jié)電87.5%，裝變頻時(shí)狀態(tài)；

n2=0.7n1時(shí)，P2=0.343P1，節(jié)電56.7%，裝變頻時(shí)狀態(tài)；

n2=0.8n1時(shí)，P2=0.512P1，節(jié)電48.8%，裝變頻時(shí)狀態(tài)；

n2=0.9n1時(shí)，P2=0.729P1，節(jié)電17.1%，裝變頻時(shí)狀態(tài)。

可以發(fā)現(xiàn)，n1、P1與n2、P2兩組數(shù)存在“共進(jìn)退”的關(guān)系，即實(shí)際轉(zhuǎn)速相較于額定轉(zhuǎn)速越小，實(shí)際功率相較于額定功率也越小，而且因?yàn)橛幸粋€(gè)立方的關(guān)系，形成類似于“杠桿”的效應(yīng)：轉(zhuǎn)速哪怕降低一點(diǎn)兒，也能夠讓實(shí)際功率得到很大幅度的降低，節(jié)能效果顯著，如圖1。

圖1 節(jié)能特性圖

通過測(cè)算，如果在額定功率為90kw的電機(jī)循環(huán)泵上，安裝一臺(tái)額定功率為110kw的變頻器，理論上節(jié)電效果可以達(dá)到每天300Kwh，那么月最少節(jié)電可達(dá)9000Kwh，年節(jié)電可達(dá)108000Kwh，即使按0.5元/Kwh計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)至少54000元，所投入成本不到一年即可收回。

從圖1及上文的分析可以看出，在制鹽生產(chǎn)中，使用變頻調(diào)速技術(shù)給節(jié)能降耗提供了很大的空間，生產(chǎn)效益顯著提高。

2 變頻調(diào)速技術(shù)在制鹽生產(chǎn)工藝中的其他應(yīng)用實(shí)踐

2.1 變頻器通過調(diào)整循環(huán)泵轉(zhuǎn)速來，調(diào)整循環(huán)泵的流量

生產(chǎn)過程中，在加熱管內(nèi)，工藝操作的一個(gè)重要方面就是找到最佳流速值。既有處理方法是多輪更換各種直徑的皮帶輪進(jìn)行試錯(cuò)，直到確定一個(gè)符合工藝要求的流速為止，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效果還不佳。變頻技術(shù)調(diào)速器可以很便捷地進(jìn)行調(diào)試，通過變頻調(diào)速器調(diào)整循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，根據(jù)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，確定皮帶輪直徑。

2.2 變頻器通過提高循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，提高產(chǎn)品質(zhì)量

企業(yè)制鹽生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)過刷罐操作后，開始新一輪生產(chǎn)流程。為有效提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，全系統(tǒng)蒸發(fā)量需要大幅提高，那么，首先就需要使加熱管盡快換熱，實(shí)踐中，可以通過安裝變頻調(diào)速器來使循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速提高到超出一般的標(biāo)準(zhǔn)，目的是使循環(huán)量迅速加大，從而使罐內(nèi)容物盡快達(dá)到工藝所需固液比標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)罐內(nèi)容物固液比達(dá)到控制工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就可將循環(huán)泵轉(zhuǎn)速調(diào)至正常標(biāo)準(zhǔn)值，首先是便于穩(wěn)定控制NaCl晶體結(jié)晶速率，其次是保證所產(chǎn)鹽粒徑達(dá)到產(chǎn)品要求標(biāo)準(zhǔn)。電機(jī)經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行過后，其加熱管的內(nèi)壁將會(huì)形成垢層，使蒸發(fā)強(qiáng)度減弱，影響傳熱速率。在工藝操作過程中可有意識(shí)地適當(dāng)提高罐內(nèi)容物固液比，同時(shí)可通過變頻器利用變頻調(diào)速技術(shù)提高循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，從而增加容物循環(huán)流速，促使加熱管內(nèi)“鹽砂”對(duì)垢層進(jìn)行沖刷，形成除垢效應(yīng)，使傳熱速率可以迅速達(dá)到正常，刷罐周期得以延長(zhǎng)。

2.3 變頻器通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期

在制鹽生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)一般多采用風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量，其一大缺陷在于風(fēng)道的鹽由于物理、化學(xué)作用極易使風(fēng)機(jī)銹死、卡澀，最后導(dǎo)致風(fēng)門無法對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)過程，風(fēng)機(jī)上會(huì)吸附越來越多的鹽顆粒，這些鹽顆粒堵塞孔隙通道，致使通風(fēng)量下降，達(dá)不到工藝預(yù)定通風(fēng)效果。企業(yè)就不得不周期性地停車對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行大幅檢修，直接影響了生產(chǎn)。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后，操作越過了風(fēng)機(jī)，直接通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)量，根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)力情況及工藝要求，對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。

2.4 變頻器通過大幅降低制鹽蝕，減少燒毀電機(jī)現(xiàn)象

制鹽生產(chǎn)中，鹽對(duì)設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象特別嚴(yán)重，經(jīng)常造成電機(jī)燒毀事故。其中一個(gè)重要的原因是缺少可靠的電機(jī)保護(hù)。而變頻器對(duì)電路有瞬時(shí)電流保護(hù)、電流過載保護(hù)等多種保護(hù)功用，并且操作動(dòng)作非?？煽浚瑢?duì)電路異常敏感，及時(shí)自動(dòng)處理各種電路異常，有效防止事故發(fā)生或者進(jìn)一步的擴(kuò)大化，電機(jī)燒毀現(xiàn)象可以大幅度降低。

3 制鹽生產(chǎn)中變頻器的選擇

在制鹽生產(chǎn)中，變頻調(diào)速技術(shù)主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備。可知，T2＜n2（T2為轉(zhuǎn)矩，n為轉(zhuǎn)速），設(shè)備在低速運(yùn)行情況下，轉(zhuǎn)矩較小，因此不需要特別功能，可以只選擇普通功能性變頻器，由于設(shè)備需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，故所選用變頻器的主要指標(biāo)計(jì)算式為公式（2）或（3）。

公式（2），（3）中：

PM-----負(fù)載額定電動(dòng)機(jī)軸輸出功率

η-----電機(jī)工作效率（通常約0.8～0.85）

cosφ-----電機(jī)工作功率因數(shù)（通常為0.8）

UM-----電機(jī)工作額定電壓（V）

IM-----電機(jī)工作（工頻）電流（A）

K-----電源波形修正系數(shù)（通常為PWM方式，取值1.05～1.0）

PCN-----變頻器的額定容量（KVA）

ICN-----變頻器的額定電流（A）

在設(shè)定加、減速時(shí)間上應(yīng)根據(jù)公式（4）、（5）進(jìn)行，以避免操作太快導(dǎo)致過流失速而引起回路誤動(dòng)作。

t加-----給定加速時(shí)間

t減-----給定減速時(shí)間

Nmax-----最高轉(zhuǎn)速（rpm）

GD2-----電機(jī)飛輪轉(zhuǎn)矩＋有其他數(shù)據(jù)換算到電機(jī)的負(fù)載飛輪轉(zhuǎn)矩

T加min-----最小加速轉(zhuǎn)矩

T減min-----最小減速轉(zhuǎn)矩

因?yàn)楦叽沃C波分量的存在，變頻器所輸出的電壓輸出波形并不呈一般的正弦波形，如圖2。

圖2 電機(jī)電流波形圖

高層次諧波的存在會(huì)影響配電系統(tǒng)的運(yùn)行。為消除高層次諧波，可在變頻器輸入側(cè)接入交流電抗器，如選用變頻器數(shù)量多，可選擇專用變壓器。部分負(fù)載安裝變頻器之后負(fù)載出現(xiàn)劇烈震動(dòng)、嘯叫、溫升加速、絕緣老化加速、負(fù)載頻繁損毀，此時(shí)可選用變頻器輸出濾波器，可明顯改善如上狀況。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：周正永（1966-），男，江蘇鹽城人，主要從事：電力維修、安裝、設(shè)備管理。