摘要本文通过对连铸连轧熔铝炉的工况分析,主要介绍了变频调速器在熔炼过程中的节能应用,并开创了高粘度重油使用变频技术的先例,为铝加工生产节能降耗开辟了新途径。

　　1前言

　　随着国内铝加工业的迅速发展,铝加工企业突飞猛进,产品市场竞争日益激烈,提高产品质量,降低生产成本,减少环境污染,完善设备自动化水平,成为企业发展的必经之路。因此,提高铸轧板的产品质量,节能降耗、降低生产成本,增加经济效益,就必须把节能效果显著,经济效益好,投入资金少,回收快,量大面广的节能新工艺、新技术、新设备、新材料尽快应用到生产中去,本着这个目的,铸轧分厂对连铸连轧生产过程的4台熔铝反射炉进行了消烟除尘节能环保改造,在改造过程中铸轧分厂采用当今高新技术产品—变频调速器,对重油泵及燃烧供油系统进行了控制,实现了熔炼过程风油配比的较佳化,提高了铸轧铝熔体质量,节约了能源,降低了生产成本。

　　2连铸连轧熔炼系统工艺概况

　　连铸连轧的生产过程主要由熔炼炉、静止炉和铸轧机列构成,而熔炼炉内的金属熔体质量直接关系到铸轧板的产品质量,熔体温度过高和局部过热,不仅消耗能源,更主要的是容易使铸轧板晶粒粗大,熔体温度的不稳定,还易使液体金属产生吸氢现象,同时,由于熔炼过程的无序控制,还容易造成燃烧不完全和过烧现象,增加金属烧损、污染环境以及对熔炼设备的损坏,因此,控制熔炼过程(特别是燃烧供油系统)对稳定铸轧工艺和提高铸轧板质量非常必要。铸轧分厂铝原料的熔炼是靠重油燃烧进行,而火焰的大小取决于重油的流量和助燃风量,供油系统原先主要由重油泵输送和截止阀控制,重油泵长期工作在额定转速,由于重油粘度非常大,必须蒸汽保温,很不稳定,因此重油泵长期工作在变阻力状态,耗费了大量能量,且重油压力也经常波动,当压力过大,增加了各管路、阀门接头的溢流,同时由于风油配比不当,重油得不到充分雾化和完全燃烧,而冒黑烟;压力过小,火焰燃烧比值低,延长了熔化时间,增加了风、水、电、汽的消耗。因此,有效地控制重油压力及流量是提高熔炼质量、降低消耗的关键,为此铸轧分厂采用了变频器对4台熔铝炉的重油泵进行控制,并由智能仪表根据炉内温度及重油压力,进行PID运算后,发出一个信号去控制变频调速器,从而控制重油泵的转速,达到压力和流量的较佳控制。

　　3变频器的选型依据及分析

　　熔炼炉供油系统节能运行的重要条件:

　　(l)熔炼供油系统的压力损失主要为沿程损失和局部损失。而重油属高粘度油,随环境温度和保温条件的影响,管道沿程压力波动非常大;且因熔炼工艺的需要,应不时根据炉膛温度,调节阀门改变重油压力,即管道局部压力变化,这些因素都将造成系统供油压力不稳。直接影响熔铝炉各燃烧器的正常使用,在实际生产过程中经常出现燃烧器相互串油干扰的现象,致使各燃烧器得不到充分燃烧,因此,保持供油系统的压力稳定,是保证熔铝炉节能运行的前提。

　　(2)熔铝炉内的铝熔体质量是影响铸轧板质量的关键因素,控制熔体温度恒定至关重要,为此熔炼炉的燃烧器必须根据熔体温度进行适当调节,而现有的调节方式为燃烧器嘴前阀门调节,属泵管道变阻力调节,且环境恶劣,不便人工操作。

　　管道阀门控制与变频转速调节控制的节能效果分析如图所示,当流量从Ql变为Q2时,对于阀门控制,关小阀门可使阻抗曲线从Rl变为R2,工作点由A转移到B。

　　而对于转速控制,是同一阻抗曲线lR上,从A点转移到;D对于轴功率而言,阀门控制时,电机工作在高标准转速功率特性上,并由A转移到B;而转速控制时,在由实际扬程决定的功率特性上由A转移到D,相对于阀门控制来说,它可以获得相当于BD段大小的节电效果。

　　由此可以看出,通过变频控制降低转速,流量就不再用阀门进行调节,出口阀总是处于全开状态,避免了由于关小阀门引起的压力损失,也避免了重油泵总效率的下降,确保了能源的充分利用。

　　4熔铝炉采用变频调速器的节电效果

　　(l)变频调速器自安装投入运行后,性能稳定可靠,各项指标达到设计要求,在此期间,我们对4台熔炼炉重油泵运转控制进行了多次测试比较,节能效果显著。

　　重油泵通过阀门调节流量工作情况:

　　输人电压380V,电流2.高等,工作转速1400r/min,工频50Hz。

　　重油泵变频控制工作情况:

　　输人电压380V,电流1.ZA,工频18ZH,对应电机转速为:

　　n=60f(1一s)/p=60x18x1400 1500=5(r/min)

　　由此可见,变频控制后的重油泵工作转速为阀门调节泵转速的36%,下降麟%,就能满足熔炼需要,同时电机功率下降:

　　P2=3x220xl.2=0.792(kw)

　　Pl=3x220x2.5=1.45(kw)

　　(1.45一0.792)/1.45x高标准=45%

　　(2)由于采用变频调速后,电机转速为504r/min,就达到所需压力和流量,从而减少了齿轮泵的冲击和磨损,减少了管路和阀门接头的漏油现象。

　　(3)重油泵的转速由智能仪表根据炉膛燃烧情况及时进行自动调整,无需人工调节,防止了重油泵压力和流量的忽大忽小,以及人为因素的影响,保证了重油的完全燃烧。

　　5变频器应用在熔炼重油泵上的优

　　越性重油泵使用变频后,除了节约电能外,还有如下优点:

　　(l)电动机实现了软启动,启动时没有冲击电流,对电网无影响,电机使用寿命得到延长。

　　(2)实现了重油泵流量的非接触、恒阻力控制。

　　(3)变频器直接控制泵的转速,实现了重油流量无级调节的目的。

　　(4)调速范围宽,精度高,电机可以在设定的频率内任意转速运行。

　　(5)电机及变频器本身的各种保护功能强,能显示和诊断各种故障,节约了查找故障的时间。

　　(6)重油泵电机在工频下运转速度为1400rpm,变频控制后,工作频率在18Hz左右,转速504rpm,由于转速降低,齿轮泵磨损减少,延长了重油泵寿命,同时维修工作量和维修费用降低。

　　(7)实现了生产过程的自动控制,减轻了工人的劳动经度,改善了工作环境。变频调速技术是国家“九五”要点推广的节能技术,在国内外被公认为较理想和较有发展前途的电机调速方式,采用变频技术,一般可节电20%-50%,具有显著的经济效益和社会效益。铸轧分厂在连铸连轧熔炼系统的变频应用,实现了熔炼过程的自动控制,开创了高粘度重油使用变频技术的先例,为铝加工生产节能降耗开劈了新途径。