變頻調速技術在電石冶煉配料系統(tǒng)中的應用

高剛，何學玲(陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319)

0 引言

技術發(fā)展帶動產(chǎn)能的提升，行業(yè)獲得新技術也為社會經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級提供了良好支持，而PVC作為目前發(fā)展最快的化工行業(yè)，因此在電石加工領域帶動了產(chǎn)能的提升，推動電石工業(yè)跨越式發(fā)展。電石工業(yè)作為歷史悠久的化工生產(chǎn)行業(yè)之一，其加工產(chǎn)品在海內外皆有相當?shù)恼加新剩a(chǎn)品具有優(yōu)勢，尤其在電石PVC技術的推動之下，電石工業(yè)愈加得到重視，電石冶煉配料系統(tǒng)也成為了關乎生產(chǎn)效率的重要調控環(huán)節(jié)[1]。因此本文針對變頻調速技術在電石冶煉配料系統(tǒng)中的研究，具有填補理論空白，促進行業(yè)未來發(fā)展的理論意義，同時也為實際的電石工業(yè)生產(chǎn)帶來效率的提升。

1 變頻技術在配料系統(tǒng)中的作用

隨著電石冶煉技術的不斷發(fā)展，基于電石冶煉技術的大型密閉式電石爐由此誕生，成為化工工業(yè)發(fā)展的重大成就。隨著時間的發(fā)展，大型密閉式電石爐的技術不斷完善，密閉性更加出色，在容積方面得到了前所未有的提升。伴隨著多項工藝的改良，大型密閉電石爐不僅從設計上能夠更加符合電石加工的需要，在實際操作時也能夠滿足冶煉需求。大型密閉式電石爐在具體工作中，內部環(huán)境長時間處于負壓狀態(tài)，而加料系統(tǒng)的設計初衷就是為了供給大型密閉式電石爐內部加料，以達到遠程調控溫度的效果[2]。加料系統(tǒng)的另外一個功能可以借助圓盤機通過上下輸料管為大型密閉式電石爐供給變頻調速的混料等。而在此其中變頻調速的作用主要呈現(xiàn)在電石冶煉配料的比例調配，如此得出能夠最佳用于生產(chǎn)的混料。除此之外變頻調速技術還能夠為大型密閉式電石爐確保加料標準，實現(xiàn)上下熟料管同時工作，時刻處于滿料狀態(tài)，為工藝持續(xù)提供保障，充分地原料混合確保了大型密閉式電石爐的正常工作，也提升了生產(chǎn)效率。

2 上料、混料系統(tǒng)工藝流程及主要參數(shù)

以陜煤北元集團錦源化工有限公司為例。該公司設計建設4臺40 500 kVA與2臺63 000 kVA密閉電石爐，配料系統(tǒng)為單臺控制。這其中的大型密閉式電石爐配料系統(tǒng)主要是由計算機控制系統(tǒng)給料，經(jīng)過料斗秤→變頻器調速器→儀表調節(jié)→圓盤給料機，組成一套完整的上料混料系統(tǒng)加工工藝流程。電石原料的生產(chǎn)主要由焦炭和石灰混合而來，通過不同比例的配比，在經(jīng)過稱量、振動，最后由皮帶通道輸送至圓盤給料機中，將其混合最終送入大型密閉式電石爐。

2.1 主要參數(shù)

圓盤給料機：加料盤直徑：φ9 200 mm；刮板數(shù)量：12組；環(huán)形軌道直徑：φ6 800 mm；環(huán)形加料機高度：φ1 200 mm；傳動裝置數(shù)量：3組，電動機功率：7.5 kW，電機型號：YB3-132M4；圓盤轉速：17 r/min。

電子配料秤：型號：PA8110A型稱重顯示器、傳感器：CZL_YB_2型電阻應變式稱重傳感器。

2.2 系統(tǒng)的過程控制

變頻調速配料系統(tǒng)主要通過電子信號傳輸改變原料之間的摻雜配比，以達到標準的生產(chǎn)結果，由變頻調速技術控制全局，為電子配料料斗秤輸送標準各原料的不同重量，進而傳送至圓盤給料機進行混合，材料配比、計量、稱重都通過變頻調速系統(tǒng)接口完成。而接受料倉有極其敏感的重量傳感器，能夠將原料重量信息傳輸至計算機進行運算，如此便可以配比出最佳質量的焦炭與石灰。而稱重機的傳感信號將原料參數(shù)能夠轉為數(shù)字信號輸送至系統(tǒng)中，經(jīng)由網(wǎng)絡傳輸至上位機，這其中的模擬信號傳輸由低頻段的電流信號生成。模擬信號通過調解器控制，將信號內部運算后在傳輸至變頻調速器，變頻調速器根據(jù)所下達的指令進行規(guī)范地頻率轉速，如此給料機能夠精準地輸送所需要加工的原料質量[3]。變頻調速器在工作中可以通過稱重信號靈活掌握原料當前所需的振動頻率，如此便可以使得不同原料的重量配比和給料機的輸送達到均衡標準。變頻調速器系統(tǒng)參數(shù)的運行過程能夠經(jīng)由工控機實時監(jiān)控，也能夠由人工操作控制變量，可靠的系統(tǒng)與操作性實現(xiàn)了電石冶煉配料生產(chǎn)的自動化。

2.3 變頻器型號的選用設計

采用圓盤給料機的型號為YB3-132M4，功率7.5 kW，其額定電流為25 A，圓盤給料機在工作中長時間處于滿載運行狀態(tài)，因此變頻調速器的額定輸出電流功率需要超過1.0～1.4倍，在變頻器生產(chǎn)運轉中，圓盤給料機中的原料均勻性為最佳，保持正常的作業(yè)環(huán)境，電機加速度與降頻控制低，均勻的給料與輸出扭矩是由變頻器的功率決定的，因此變頻調速技術的控制系統(tǒng)極為關鍵，在此本文選擇創(chuàng)杰公司的變頻器，型號規(guī)格為：ACT。

2.4 電機電源供電

電機由變頻器供給電力，變頻器電源通過雙路供電為其提供保障，在遇到意外發(fā)生或斷電時能夠由電源自動切換至輔路電機，保證工程作業(yè)效率不怠慢的同時也保護了變頻器的電機不會發(fā)生報廢。輔路電源提供電力同樣經(jīng)過電流的控制調節(jié)給料機的大小，達到均衡勻速的工作目的，保證系統(tǒng)不斷地輸送穩(wěn)定電流，變頻器的精度與圓盤給料機的給料質量都符合標準限度內，電機電源為其提供穩(wěn)定保障。

3 變頻器在大型電石爐中使用的注意事項

因40 500 kVA與63 000 kVA電石爐技術目前在國內技術成熟，所以配料系統(tǒng)在電石工業(yè)生產(chǎn)的大環(huán)境當中有了顯著改善。但仍然存在產(chǎn)量龐大、運料系統(tǒng)維護維修時間較長耽誤工業(yè)生產(chǎn)進度的情況，選型易發(fā)生誤差與不合理設置，在運轉中為變頻器帶來故障影響，頻繁地發(fā)生故障致使變頻器達不到預期的工作效果[4]。

3.1 變頻器外部的電磁干擾

大型密閉式電石爐需要依靠電力電壓系統(tǒng)加熱，其過程中 為大型密閉式電石爐輸送大量電壓，達到電弧放電以產(chǎn)生強烈的干擾源，進而通過輻射網(wǎng)絡侵入變頻器使電回路發(fā)生損壞，變頻器故障多由此而來。另外，變頻器還易受到電磁干擾的影響，工廠生產(chǎn)噪聲都可以對變頻器產(chǎn)生故障干擾，因此周圍具有防護措施，過濾電磁干擾波與噪聲，最大限度降低了電源線引起的干擾，變頻器的接地端子也單獨接地，控制線圈加裝防沖擊吸收裝置[5]。

3.2 變頻器的安裝環(huán)境要求

電石爐系統(tǒng)所配比的物料種類包括焦炭和石灰為主的工業(yè)原料，焦炭由烘干窯氣燒制而成，熱石灰上料過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，除塵不及時會導致變頻器內部積攢較多，影響散熱引起故障[6]。在具體加工環(huán)境中實施變頻柜保護方案，將兩座變頻器分別置于柜的上下層，在中間安裝格擋，通過風扇外流轉軸的風筒和過濾器實現(xiàn)除塵散熱的效果，避免了變頻器受到嚴重的熱石灰粉塵污染。

3.3 變頻器對外界的干擾

當前變頻器基本采用PWM的控制模式，在該模式下控制脈沖的調整模式能夠使電源產(chǎn)生高次諧波電流，引起電壓的特別波形畸變，其產(chǎn)生的影響危及電源整個系統(tǒng)中[7]。變頻器對外界的干擾也較嚴重，于是稱重信號與速度信號的傳輸最終會與標準預設有一定差別，因此需要將信號進行隔離處置，通過儀表電源進行總控制，保證系統(tǒng)高精度的工作模式。

4 變頻調速技術在電石冶煉配料系統(tǒng)中應用

4.1 電石爐選擇及參數(shù)配置

選擇4臺密閉式電石爐以滿足化工公司的需求，生產(chǎn)中配料系統(tǒng)由單臺單獨控制，在密閉式電石爐的系統(tǒng)配料中擁有完整的系統(tǒng)供應，通過工業(yè)計算機進行運算輸送最終的信號，傳輸至控制平臺為變頻器和圓盤給料機提供工作信息，在分發(fā)的基礎原料中由石灰與焦炭組成。圓盤給料機采用標準規(guī)格，擁有12組刮盤和3組傳動裝置，轉速為17 r/min。

4.2 電石冶煉配料系統(tǒng)過程控制

按照科學規(guī)定的步驟完成電石冶煉配料系統(tǒng)的過程控制，首先經(jīng)由原料稱重后輸送至電石原料機，通過控制儀表將質量數(shù)據(jù)量化，轉化為數(shù)字信號進行傳輸轉換，為具體參數(shù)進行分析。其次將這些信號轉為模擬電流控制器，融合內部因素的詳細運算值進行規(guī)定運算。最后計算得出的模擬信號加之內定的運算流量，增加到應降低的給料機轉速，為其提供標準的轉速范圍內，保證產(chǎn)品質量最佳。如此經(jīng)過以上操作提升電石生產(chǎn)配料系統(tǒng)的效率[8]。

4.3 變頻器型號選擇

圓盤給料機處于穩(wěn)定運轉狀態(tài)，電機電流持續(xù)輸送，保證變頻器的正常運轉，對于輸送變頻器電流應保證在1.0～1.4倍左右。常規(guī)的電石冶煉配料環(huán)節(jié)需要較高指標的原料供給效果，均勻的原料配比提升產(chǎn)品質量，對變頻器的頻率設置精準度要求高，需要依據(jù)工業(yè)標準，因此選擇創(chuàng)杰公司變頻器，型號為ACT產(chǎn)品。

4.4 電機電源供電要求

電源需要具有輔路供電的穩(wěn)定保障，電機具有較強的抗干擾能力，雙向供電穩(wěn)定了變頻器的工作與圓盤給料機的精確配比，也最大程度地降低了故障的產(chǎn)生。但因為機械運轉中無法避免人為損壞和故障的意外出現(xiàn)，因此雙路電機供電是對電機電源的基本要求，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況進行靈活切換，保證正常運行的基礎要求。

5 結語

綜上所述，在變頻器調速技術快速發(fā)展的今天，還需要進行大量深入地研究，以提高電石冶煉配料系統(tǒng)中的工作效率。本文的研究成果，可以有效提升變頻調速系統(tǒng)的可靠性，緩解圓盤給料機原料供給均衡的問題，進而能夠提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。