摘要：本文介紹了森蘭SB70G系列變頻器在有色金屬氧化鋁生產(chǎn)線的成功應(yīng)用案例，分析氧化鋁的生產(chǎn)流程并提出了氧化鋁生產(chǎn)對變頻器的要求，詳盡地給出了SB70系列變頻器在氧化鋁生產(chǎn)線上應(yīng)用的接線方式以及相關(guān)功能的設(shè)置。
關(guān)鍵詞：森蘭SB70變頻器 氧化鋁生產(chǎn)

有色金屬行業(yè)對變頻器的要求較高，森蘭SB70變頻器在該行業(yè)的大面積的成功使用，在國產(chǎn)變頻器中尚屬首次，這標(biāo)志國產(chǎn)變頻器的技術(shù)水平有了極大的提高。在實(shí)際應(yīng)用中，森蘭SB70變頻器與國外變頻器相比毫不遜色，在氧化鋁行業(yè)成功地替代了國外品牌變頻器，而且價(jià)格要便宜。

一、氧化鋁生產(chǎn)流程

從鋁礬土礦石生產(chǎn)出合格的氧化鋁需要經(jīng)過原料、溶出、沉降、分解、焙燒等幾大個生產(chǎn)流程，按工藝流程的次序組織為原料、溶出、沉降、分解、焙燒等幾大車間，為充分利用母液，再設(shè)置一個蒸發(fā)工序車間。原料車間用以制備粒度、成份比例等指標(biāo)都符合要求的原礦漿；溶出車間通過多級預(yù)熱套管及壓煮器為原礦漿提供高溫、高壓環(huán)境，并保證足夠的溶出時(shí)間，以使原礦漿中的氧化鋁成份溶出至鋁酸鈉溶液中。沉降車間通過沉降和多次反向洗滌，將料漿中的粗液及附著堿與各種雜質(zhì)構(gòu)成的赤泥進(jìn)行分離，分離出的粗液經(jīng)葉濾機(jī)過濾后制得精液，再送至分解車間與晶種混合，逐級進(jìn)入各分解槽進(jìn)行降溫、攪拌，以充分析出氫氧化鋁，析出的氫氧化鋁漿液經(jīng)分級后細(xì)料進(jìn)種子過濾制備晶種，粗料送焙燒車間經(jīng)過濾后進(jìn)行高溫焙燒，最終制得成品氧化鋁。蒸發(fā)車間用于對循環(huán)母液進(jìn)行濃縮處理，以除去在流程中進(jìn)入母液中的多余水分，達(dá)到工藝要求的母液濃度。

二、氧化鋁生產(chǎn)對變頻器的要求

整個氧化鋁生產(chǎn)過程對物料的運(yùn)送由漿泵、進(jìn)料泵、出料泵、母液泵、堿液泵、循環(huán)泵等各種各樣的泵承擔(dān)。生產(chǎn)過程中，物料及反應(yīng)容器的溫度、壓力、配料流量等指標(biāo)的控制非常嚴(yán)格；同時(shí)為保證分解槽攪拌等要求不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行，以及隔膜泵、壓煮器等高溫、高壓、高堿設(shè)備和焙燒系統(tǒng)易燃易爆設(shè)備的安全運(yùn)行，要求對運(yùn)送物料的各種泵能夠在DCS的控制下變速運(yùn)行。氧化鋁生產(chǎn)工序比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)境差，溫度高，粉塵多，對變頻器的主要要求有：

1、漿泵、進(jìn)料泵、出料泵等的工作介質(zhì)是非常粘稠的礦漿，其負(fù)載特性接近恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。由于某種原因使生產(chǎn)短時(shí)停頓，粘稠的礦漿會產(chǎn)生沉降，恢復(fù)生產(chǎn)再次起動時(shí)，這些泵的起動力矩非常大，因此要求變頻器有足夠大的起動力矩和較高的過載能力。

2、氧化鋁生產(chǎn)線占地的面積很大，其電氣控制設(shè)備和變頻器均安裝在配電房內(nèi)，大部分的電機(jī)與變頻器的距離在100-300米，要求變頻器的輸出接上100-300米電纜能夠正常工作。

3、變頻器的輸出含有高次諧波，現(xiàn)場使用的變頻器的數(shù)量多，必須考慮諧波對DCS控制系統(tǒng)和現(xiàn)場控制儀表干擾，要求變頻的輸出諧波含量較低，低于國家標(biāo)準(zhǔn)GB12668-2.2002、GB12668-3.2003所要求的諧波含量。

4、氧化鋁生產(chǎn)具有連續(xù)性，生產(chǎn)過程中因某臺設(shè)備故障引起全線停產(chǎn)，將帶來極大的損失，因此，對變頻器的可靠性要求極高。

三、SB70系列變頻器在氧化鋁生產(chǎn)線上的應(yīng)用

由上可見，氧化鋁生產(chǎn)對變頻器提出了很高的要求，鋁鎂設(shè)計(jì)院在做設(shè)計(jì)時(shí)，都毫無例外地選用ABB、施耐得、西門子、AB等國外變頻器。近幾年來，國產(chǎn)變頻器技術(shù)有了長足的進(jìn)步，轉(zhuǎn)子磁鏈定向無速度傳感器矢量控制已研發(fā)成功，其技術(shù)性能接近國外變頻器先進(jìn)水平，再加上工藝技術(shù)和管理水平的提高，生產(chǎn)出滿足氧化鋁生產(chǎn)線要求的高性能、高可靠的矢量控制變頻器也不是難事，且與國外變頻器比較價(jià)格較低，在與國外變頻器競爭中有一定優(yōu)勢。

河南某中外合資氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)，其年生產(chǎn)氧化鋁120萬噸，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，選用希望森蘭變頻器制造有限公司自主開發(fā)的新一代低噪音、高性能、采用轉(zhuǎn)子磁場定向的SB70無速度傳感器矢量控制變頻器，對其生產(chǎn)過程的每一道工序提供變頻調(diào)速（功率從22kW到450kW），共安裝使用78臺，具體使用工位如下表：

變頻器功率（kW） 設(shè)備名稱
450 晶種泵
250 稀釋泵、出料泵、過料泵、蒸發(fā)器進(jìn)料泵、蒸發(fā)器出料泵、外排泵、單極雙吸離心泵、精液泵
220 泥漿泵、過料泵
200 礦漿泵、過料泵、蒸發(fā)原液泵、粗液泵
160 液體堿儲槽/合格堿液泵、合格堿液泵/母液泵、臥式循環(huán)水泵
132 熱水站洗水泵、料漿調(diào)速泵
110 溢流泵、過料泵、沉沒式變速泵、中間降溫泵
90 常壓脫硅配電室循環(huán)泵、沉降送水泵、種分母液泵
55 強(qiáng)濾液泵、弱濾液泵、母液泵
45 熱水泵
37 鹽底流泵
22 鹽底流泵

SB70G系列變頻器為希望森蘭變頻器制造公司自主開發(fā)的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能強(qiáng)大的工程型變頻器，采用轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方式，實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)大轉(zhuǎn)矩高精度的控制。其操作面板具有編程、操作、參數(shù)復(fù)制、熱撥插功能，大大方便了操作人員對參數(shù)的修改（僅對一臺變頻器設(shè)置參數(shù)，其它均可進(jìn)行參數(shù)復(fù)制，減少調(diào)試過程中的工作量），速定給定可通過端子切換，減少了外部繁鎖的連接線。瞬時(shí)掉電時(shí)，通過母線電壓控制，實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行；還可根據(jù)負(fù)載特性和環(huán)境溫度，自動調(diào)整載波頻率。

針對氧化鋁生產(chǎn)對變頻器的主要要求，高性能的SB70無速度傳感器矢量控制變頻器1Hz時(shí)的轉(zhuǎn)矩可達(dá)200%，無需閉環(huán)運(yùn)行；考慮到過載因素，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)電動機(jī)的容量會加大一檔，變頻器的容量也適當(dāng)增大；SB70變頻器采用了多種諧波抑制技術(shù)，總諧波含量已低于國家標(biāo)準(zhǔn)。考慮到整個生產(chǎn)線使用變頻器較多，還需要在變頻器的輸入側(cè)加裝輸入電抗器和輸入濾波器，保證在任何情況下都不會對計(jì)算控制系統(tǒng)和數(shù)字儀表造成干擾；變頻器輸出電纜的限制距離一般在50米內(nèi)，輸出電纜的長度增加，分布電容和分布電感也相應(yīng)增加，對某次諧波可能會引起震蕩或形成駐波，這將嚴(yán)重影響電動機(jī)的運(yùn)行。設(shè)計(jì)變頻控制系統(tǒng)時(shí)在變頻器的輸出側(cè)加裝輸出電抗器或再加輸出濾波器，平抑變頻器輸出的dU/dt尖脈沖。

四、變頻器接線圖及功能設(shè)置

1、接線圖：

變頻器段子功能如下表

2、變頻器功能設(shè)置表：

功能碼 功能說明 備注
F0-01=3 運(yùn)行主通道速度給定方式 由DCS系統(tǒng)控制