供料系统离心风机变频改造方案.doc

供料系统离心风机变频改造方案1. 项目的目的、意义、背景12.设备现状34.2方案说明75. 投资与盈利分析85.1 投资情况表85.2 盈利分析91. 项目的目的、意义、背景氧化铝超浓相输送技术自20世纪80年代研制成功以来，在国内电解铝厂中广泛使用，其原理是依靠离心风机给溜槽气室供风，溜槽气室内风压达到一定压力（约1KPa）时，风压透过溜槽内沸腾床帆布将溜槽料室内的氧化铝悬浮松动，形成蓄能流态化状态，再根据流体动压能和静压能转化原理，使氧化铝在溜槽内进行输送。这一技术的关键是如何维持溜槽动力风源的压力稳定，使氧化铝物料达到一种最佳的平衡关系，如果风源压力过小，则物料不能流态化，无法输送；如风源压力过大，则物料在溜槽内沸腾，变成普通的风动溜槽，输送能力降低，同时会造成电解槽供料时料箱严重冒料现象，极大地影响电解槽的正常生产工艺参数的保持，增加电解槽的效应系统及吨铝电耗。供料净化车间1#、2#、3#、4#烟气净化岗位共有8台30KW、8台45KW离心风机，其主要功能是为烟气净化系统超浓相输送B300mm溜槽、B200mm溜槽、B1500mm溜槽及电解槽供料系统超浓相输送B200mm溜槽、B80mm溜槽气室供应动力风源，确保氧化铝供料系统的正常运行。目前岗位所配置的30KW离心风机出口全压为7450Pa，45KW离心风机出口全压为8950Pa，而在岗位日常生产运行中，这两种风机的出口压力保持在3500 Pa运行即能满足生的需要，且能使氧化铝物料达到平衡状态。为使风机出口压力保持在3500 Pa运行，在岗位运行实践中，目前依靠通过调节风机进、出口风阀开度来取得，此种方法在生产运行中造成以下问题：（1） 在电解槽加料过程中，随着电解槽槽上部料箱逐步加满，溜槽料室内的氧化铝堆积，造成30 KW离心风机出口压力上升，由开始运行时的3500Pa升高到6500Pa，特别是电解槽供料期间后半段时间，由于风机出口压力过高，造成电解槽槽上部料箱大量冒料，并进入电解槽内，严重影响电解槽的正常生产工艺，增加电解槽的吨铝电耗。（2） 烟气净化系统随着氧化铝投量的变化，45KW离心风机在运行中出口风压也在3500Pa7500Pa之间不断变化，降低了溜槽的输送能力，并增加能量消耗。（3）在运行中通过调节风机进、出口风阀开度来取得风机出压力，不利于风机节能降耗及设备的使用寿命。风机变频技术广泛用于风机节能改造项目中，是一项比较成熟的技术，如下图所示，理想曲线表示效率为100%的调速装置进行转速控制进所需的功率，风机变频调速具有近似理想曲线的的调速特性曲线，调速平滑，可获得最大的节能效果。在技术改造项目中，通过变频器实现离心风机的调速运行来取代风机进、出口阀门控制风压、风量，具有无可比拟的优势。目前烟气净化岗位已安装有PLC控制系统，30KW、45KW离心风机增加变频控制后，可直接接入PLC控制系统进行联合控制及监控，在控制好风机出口风压同时提高系统自动化运行程度。2.设备现状每个供料系统共有2台45KW、2台30KW离心风机（表1），其主要功能是为烟气净化系统超浓相输送B300mm溜槽、B200mm溜槽、B1500mm溜槽及电解槽供料系统超浓相输送B200mm溜槽、B80mm溜槽气室供应动力风源，确保氧化铝供料系统的正常运行。表1.离心式风机具体参数电机型号功率电流每系台数控制方式运行方式Y225M-245KW83.9A2直接启动运行一备一用Y200L1-230KW56.9A2变频一拖一控制一备一用现在每个供料系统已经安装2台变频器分别控制两台30KW离心式风机，变频器具体的参数表2。表2. 变频器参数变频器型号适配功率输入电压输出电流现在控制方式RNB304545KW3PH 380V3PH 64KVA090A一拖一控制30KW风机变频器一拖一电路图如下，该电路没有设计旁路直接启动，一旦变频器故障将使得该风机无法启动，相当于增加了设备的故障点。3. 项目实施的目标由于在岗位运行实践中，风机出口压力依靠通过调节风机进、出口风阀开度来取得，在电解槽供料中，风机出口压力的不稳定使超浓相输送溜槽存在电解槽上部料箱大量冒料现象，影响电解槽的工艺运行参数，增加生产成本，同时也不利于风机的节能效果。项目主要是针对这一问题进行研究，通过对风机进行变频技术改造达到以下目标：(1) 通过变频控制稳定保持风机出口压力，提高电解槽超浓相输送溜槽供料质量，为电解槽保持良好生产工艺技术指标打好基础，杜绝由于供料质量而引发的电解槽效应，降低电解槽效应系数。(2)通过对风机进行变频控制技术改造，达到风机运行节能约20%。（3）充分挖掘利用现有技术装备，尽量节省技改投资。4. 技术改造方案4.1 改造方案四个供料净化系统中的每个系统利用现有的离心风机两台变频器进行改造，一台控制2台30KW风机（风机工作制为一备一用），另一台控制2台45KW风机（风机工作制也为一备一用），均采用一拖二控制方式，这样不用新增变频器，大大降低了改造成本。如果变频器出现异常可采用直接启动运行方式，待变频器恢复正常后再恢复变频器带动。单套系统电气原理图如下一带二手动旁路方案单线图4.2方案说明本方案在现有设备的基础上只需要在每个供料系统添加一个控制柜，就可以实现30KW和45KW风机变频控制。图中 M1、M2为驱动风机的电机，QF1、QF2为现在的低压配进线电源柜子（可以利旧），QS1、QS2、QS3、QS4、QS5、QS6分别为M1、M2电机的变频输出开关及工频旁路。本次改造可以实现下面两种运行方式：运行方式1：任意一台风机变频运行运行方式2：任意一台风机工频运行为确保系统的操作安全，系统设备有互锁回路，互锁说明：1）QS1与QS4互锁，保证同一时刻只有一路电源为变频器供电；2）QS2与QS5互锁，保证2台电机不会同时接入变频系统；3）QS3与QS2、QS5与QS6互锁，防止工频电压送到变频器输出侧，损坏设备。4) QS4与QS6QS1与QS3互锁防止主电源同时向变频回路和工频回路供电。变频运行工况说明：1）QS1或QS4闭合，电机接入变频系统；2）QF1或QF2闭合，系统上控制电，变频器进行预充电状态；3）QS2或QS5闭合，风机变频运行；现场操作人员根据实际运行工艺的需要，在PLC系统操作界面上手动设定系统风压，变频系统自动运行到设定的转速值，实现电机转速的平滑调节，实现按工况需求供风，无需风门参与（变频控制时候风门全开），在优化控制的同时，还有显著的节能效果，在满足生产的前提下，达到经济运行的效果。30KW和45KW风机出口都已经安装了压力变送器，可以利用现有的压力变送器将检测到的风机出口压力反馈到PLC控制系统，PLC控制系统将检测到风机出口压力值与设定值进行比较运算，将结果转换成频率指令输出给变频器，改变电机的电源频率，从而改变电机转速，使风机出口压力值恒定在设定值上，从而风机出口压力稳定。在进行氧化铝超浓相输送时，溜槽内气室压力恒定，刚好使物料悬浮松动，达到平衡状态，符合工艺技术要求。同时电解槽供料过程中，电解槽料箱满料后，由于风机出口压力恒定，物料在溜槽内达到平衡，稳定不流动，从而也杜绝了电解槽料箱漏料、冒料现象的发生。5. 投资与盈利分析5.1 投资情况表序号安装项目型号及规格数量单价（万元）总额（万元）备注1断路器480.052.42电缆400米2.03安装费用2.0维修实施合计6.45.2 盈利分析 项目技术完成投入运行后，8台离心风机每次同时运行4台，按节约20%电量计算，年节约电量：Q2=445KW24小时/天365天*20%=315360KWh按每度电0.50元计算，综合两项系列年创利润额：￥=3153600.50/10