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

濟(jì)鋼化工廠管式爐余熱利用項(xiàng)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(diǎn)。不但滿足了生產(chǎn)的需要，同時(shí)降低了能耗。

濟(jì)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(shí)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(jì)鋼化工廠試驗(yàn)實(shí)施了通過(guò)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。

工藝流程：

工藝流程簡(jiǎn)述：通過(guò)風(fēng)機(jī)把粗苯管式爐的高溫?zé)煔猓ā?30℃）和空氣同時(shí)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(bǔ)充加熱介質(zhì)。通過(guò)熱風(fēng)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)煙氣、空氣配風(fēng)、調(diào)節(jié)、補(bǔ)充加熱功能。出熱風(fēng)轉(zhuǎn)換器的混合氣體溫度約160℃，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)加壓后送入硫化干燥床對(duì)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(jī)后排空。

系統(tǒng)功能及組成控制方案

為了滿足工藝生產(chǎn)的需求，實(shí)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(guò)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(shí)現(xiàn)變頻器與管式爐頂?shù)碾妱?dòng)調(diào)節(jié)閥連鎖，而且可以實(shí)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(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，爐頂調(diào)節(jié)翻板連鎖開(kāi)始關(guān)閉，當(dāng)調(diào)節(jié)翻板關(guān)到位時(shí)，限位信號(hào)控制電動(dòng)閥停止動(dòng)作，高熱煙氣進(jìn)入煙道提供熱源。反之，當(dāng)變頻器停止時(shí)，翻板打開(kāi)，煙氣向上排空。風(fēng)機(jī)輸出的風(fēng)量由變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。系統(tǒng)中裝有遠(yuǎn)傳流量計(jì)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)量。當(dāng)風(fēng)量較大時(shí)，實(shí)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(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)風(fēng)量較少時(shí)，實(shí)際風(fēng)量也將與設(shè)定值進(jìn)行比較信號(hào),其中的負(fù)差值反饋給變頻器，變頻器輸出控制電機(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，最終控制風(fēng)量的滿足生產(chǎn)需要。

控制方式的選擇

為了實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)方式的靈活性與可靠性，變頻器的啟動(dòng)采用了機(jī)旁啟動(dòng)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)兩種方式。當(dāng)選擇機(jī)旁操作方式時(shí)，即在機(jī)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(shí)，操作人員可以在上位計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)啟停變頻器操作。對(duì)于風(fēng)機(jī)的速度控制，變頻器的控制信號(hào)直接來(lái)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(jì)算機(jī)上靈活的選擇手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)速度。當(dāng)選擇手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，操作人員可以及時(shí)觀察調(diào)節(jié)過(guò)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(jī)旁調(diào)速無(wú)法及時(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，即通過(guò)DCS系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部PID運(yùn)算，然后系統(tǒng)將運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為0-20mA的信號(hào)傳送給變頻器，由變頻器輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度控制，最終達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)的目的。

變頻器與DCS系統(tǒng)的選擇

考慮到硫銨生產(chǎn)的運(yùn)行周期為每天運(yùn)行約12h，分三個(gè)班次，每個(gè)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(tái)國(guó)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(dòng)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(diǎn)于一體的新一代開(kāi)放式控制系統(tǒng),具有較高的可靠性和良好的擴(kuò)展性能，可以較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制。

上位動(dòng)態(tài)顯示主要內(nèi)容

上位動(dòng)態(tài)顯示包括：顯示風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；顯示風(fēng)機(jī)的故障；顯示變頻器的運(yùn)行狀態(tài)；即時(shí)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(guò)程中其他溫度、壓力、流量等參數(shù)。

通過(guò)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(xiàng)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。