變頻調(diào)速技術(shù)在濟鋼化工廠管式爐余熱利用項目中的探索與應(yīng)用

摘 要：濟鋼化工廠管式爐余熱利用項目中變頻調(diào)速系統(tǒng)采用變頻器和DCS相結(jié)合的方式，具有調(diào)速精度高、節(jié)能等特點。不但滿足了生產(chǎn)的需要，同時降低了能耗。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；變頻器；DCS控制系統(tǒng)；風(fēng)機

1 概述

濟鋼化工廠二系統(tǒng)硫銨干燥工段年產(chǎn)硫銨量在11300～13800t之間，硫銨干燥熱源采用傳統(tǒng)的的集中式能源供給方式，即取自導(dǎo)熱油爐加熱后的導(dǎo)熱油。為了實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，建立焦化化產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)化分布式能源系統(tǒng)，濟鋼化工廠試驗實施了通過回收粗苯管式加熱爐排煙余熱，用于硫銨干燥取代原硫銨干燥導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的方式，從而達(dá)到按需求就地生產(chǎn)并供應(yīng)能量的高效節(jié)能型能源轉(zhuǎn)換供給。

（2）工藝流程簡述：通過風(fēng)機把粗苯管式爐的高溫?zé)煔猓ā?30℃）和空氣同時引入到熱風(fēng)轉(zhuǎn)換器，把脫苯塔釜的熱貧油打入熱風(fēng)轉(zhuǎn)換器作為補充加熱介質(zhì)。通過熱風(fēng)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)煙氣、空氣配風(fēng)、調(diào)節(jié)、補充加熱功能。出熱風(fēng)轉(zhuǎn)換器的混合氣體溫度約160℃，通過鼓風(fēng)機加壓后送入硫化干燥床對硫銨進(jìn)行干燥。干燥后的物料在除塵器中與氣體分離，可得到成品硫酸銨，凈化后的氣體（溫度大約70℃）經(jīng)引風(fēng)機后排空。

2 系統(tǒng)功能及組成

2.1 控制方案

為了滿足工藝生產(chǎn)的需求，實現(xiàn)混合氣體的風(fēng)量與溫度的有效控制，并且能夠直觀的呈現(xiàn)生產(chǎn)過程中各參數(shù)變化的目的，決定采用變頻器與DCS系統(tǒng)相結(jié)合的方式。這樣不但能實現(xiàn)變頻器與管式爐頂?shù)碾妱诱{(diào)節(jié)閥連鎖，而且可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程變頻調(diào)速。其基本工作原理為：當(dāng)變頻器啟動風(fēng)機運行時，爐頂調(diào)節(jié)翻板連鎖開始關(guān)閉，當(dāng)調(diào)節(jié)翻板關(guān)到位時，限位信號控制電動閥停止動作，高熱煙氣進(jìn)入煙道提供熱源。反之，當(dāng)變頻器停止時，翻板打開，煙氣向上排空。風(fēng)機輸出的風(fēng)量由變頻器調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速控制。系統(tǒng)中裝有遠(yuǎn)傳流量計，可實時監(jiān)測風(fēng)量。當(dāng)風(fēng)量較大時，實際風(fēng)量與設(shè)定值進(jìn)行比較，其中的正差值反饋給變頻器，變頻器輸出控制電機，使電機轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)風(fēng)量較少時，實際風(fēng)量也將與設(shè)定值進(jìn)行比較信號，其中的負(fù)差值反饋給變頻器，變頻器輸出控制電機，使電機轉(zhuǎn)速升高，最終控制風(fēng)量的滿足生產(chǎn)需要。

2.2 控制方式的選擇

為了實現(xiàn)啟動方式的靈活性與可靠性，變頻器的啟動采用了機旁啟動和遠(yuǎn)程啟動兩種方式。當(dāng)選擇機旁操作方式時，即在機旁操作箱上，可以直接控制變頻器的啟停操作；當(dāng)選擇遠(yuǎn)程操作時，操作人員可以在上位計算機上實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動啟停變頻器操作。對于風(fēng)機的速度控制，變頻器的控制信號直接來自DCS控制系統(tǒng)。操作人員可以根據(jù)生產(chǎn)條件在上位計算機上靈活的選擇手動或自動調(diào)節(jié)風(fēng)機速度。當(dāng)選擇手動調(diào)節(jié)時，操作人員可以及時觀察調(diào)節(jié)過程中其他參數(shù)的變化，并以此為依據(jù)控制生產(chǎn)，從而避免了機旁調(diào)速無法及時掌握控制參數(shù)的弊端，提高了生產(chǎn)控制的準(zhǔn)確度和精細(xì)度。當(dāng)選擇自動調(diào)節(jié)時，即通過DCS系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部PID運算，然后系統(tǒng)將運算結(jié)果轉(zhuǎn)換為0-20mA的信號傳送給變頻器，由變頻器輸出，從而實現(xiàn)對電機的速度控制，最終達(dá)到自動調(diào)節(jié)生產(chǎn)的目的。

2.3變頻器與DCS系統(tǒng)的選擇

考慮到硫銨生產(chǎn)的運行周期為每天運行約12h，分三個班次，每個班次或2～3h，或4～5h不等，生產(chǎn)負(fù)荷不大，因此綜合考慮各方面因素，變頻器選用一臺國產(chǎn)合康75KW變頻器即可滿足生產(chǎn)要求。變頻器采用三線制啟動方式，控制模式選擇矢量控制。

根據(jù)現(xiàn)有的條件，變頻器可接入二系統(tǒng)蒸氨DCS控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)采用的是瑞士ABB公司IndustrialIT分散式控制系統(tǒng)AC 800F。AC 800F控制系統(tǒng)是融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點于一體的新一代開放式控制系統(tǒng)，具有較高的可靠性和良好的擴展性能，可以較好的實現(xiàn)對變頻器的控制。

2.4 上位動態(tài)顯示主要內(nèi)容

上位動態(tài)顯示包括：顯示風(fēng)機的運行狀態(tài)；顯示風(fēng)機的故障；顯示變頻器的運行狀態(tài)；即時彈出變頻器的故障狀態(tài)；變頻器給定頻率與反饋頻率；生產(chǎn)過程中其他溫度、壓力、流量等參數(shù)。

3 結(jié)語

通過變頻器具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等基本功能及特性可知，變頻調(diào)速技術(shù)在本項目的應(yīng)用，不但能夠較好的滿足工藝生產(chǎn)的需要，并且可以有效降低能耗。因此在需要調(diào)速和間隙性生產(chǎn)的工況下，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用具有較好的推廣前景。