变频调速技术在电石冶炼配料系统中的应用

高刚，何学玲(陕西北元集团锦源化工有限公司，陕西 神木 719319)

0 引言

技术发展带动产能的提升，行业获得新技术也为社会经济发展和产业升级提供了良好支持，而PVC作为目前发展最快的化工行业，因此在电石加工领域带动了产能的提升，推动电石工业跨越式发展。电石工业作为历史悠久的化工生产行业之一，其加工产品在海内外皆有相当的占有率，产品具有优势，尤其在电石PVC技术的推动之下，电石工业愈加得到重视，电石冶炼配料系统也成为了关乎生产效率的重要调控环节[1]。因此本文针对变频调速技术在电石冶炼配料系统中的研究，具有填补理论空白，促进行业未来发展的理论意义，同时也为实际的电石工业生产带来效率的提升。

1 变频技术在配料系统中的作用

随着电石冶炼技术的不断发展，基于电石冶炼技术的大型密闭式电石炉由此诞生，成为化工工业发展的重大成就。随着时间的发展，大型密闭式电石炉的技术不断完善，密闭性更加出色，在容积方面得到了前所未有的提升。伴随着多项工艺的改良，大型密闭电石炉不仅从设计上能够更加符合电石加工的需要，在实际操作时也能够满足冶炼需求。大型密闭式电石炉在具体工作中，内部环境长时间处于负压状态，而加料系统的设计初衷就是为了供给大型密闭式电石炉内部加料，以达到远程调控温度的效果[2]。加料系统的另外一个功能可以借助圆盘机通过上下输料管为大型密闭式电石炉供给变频调速的混料等。而在此其中变频调速的作用主要呈现在电石冶炼配料的比例调配，如此得出能够最佳用于生产的混料。除此之外变频调速技术还能够为大型密闭式电石炉确保加料标准，实现上下熟料管同时工作，时刻处于满料状态，为工艺持续提供保障，充分地原料混合确保了大型密闭式电石炉的正常工作，也提升了生产效率。

2 上料、混料系统工艺流程及主要参数

以陕煤北元集团锦源化工有限公司为例。该公司设计建设4台40 500 kVA与2台63 000 kVA密闭电石炉，配料系统为单台控制。这其中的大型密闭式电石炉配料系统主要是由计算机控制系统给料，经过料斗秤→变频器调速器→仪表调节→圆盘给料机，组成一套完整的上料混料系统加工工艺流程。电石原料的生产主要由焦炭和石灰混合而来，通过不同比例的配比，在经过称量、振动，最后由皮带通道输送至圆盘给料机中，将其混合最终送入大型密闭式电石炉。

2.1 主要参数

圆盘给料机：加料盘直径：φ9 200 mm；刮板数量：12组；环形轨道直径：φ6 800 mm；环形加料机高度：φ1 200 mm；传动装置数量：3组，电动机功率：7.5 kW，电机型号：YB3-132M4；圆盘转速：17 r/min。

电子配料秤：型号：PA8110A型称重显示器、传感器：CZL_YB_2型电阻应变式称重传感器。

2.2 系统的过程控制

变频调速配料系统主要通过电子信号传输改变原料之间的掺杂配比，以达到标准的生产结果，由变频调速技术控制全局，为电子配料料斗秤输送标准各原料的不同重量，进而传送至圆盘给料机进行混合，材料配比、计量、称重都通过变频调速系统接口完成。而接受料仓有极其敏感的重量传感器，能够将原料重量信息传输至计算机进行运算，如此便可以配比出最佳质量的焦炭与石灰。而称重机的传感信号将原料参数能够转为数字信号输送至系统中，经由网络传输至上位机，这其中的模拟信号传输由低频段的电流信号生成。模拟信号通过调解器控制，将信号内部运算后在传输至变频调速器，变频调速器根据所下达的指令进行规范地频率转速，如此给料机能够精准地输送所需要加工的原料质量[3]。变频调速器在工作中可以通过称重信号灵活掌握原料当前所需的振动频率，如此便可以使得不同原料的重量配比和给料机的输送达到均衡标准。变频调速器系统参数的运行过程能够经由工控机实时监控，也能够由人工操作控制变量，可靠的系统与操作性实现了电石冶炼配料生产的自动化。

2.3 变频器型号的选用设计

采用圆盘给料机的型号为YB3-132M4，功率7.5 kW，其额定电流为25 A，圆盘给料机在工作中长时间处于满载运行状态，因此变频调速器的额定输出电流功率需要超过1.0～1.4倍，在变频器生产运转中，圆盘给料机中的原料均匀性为最佳，保持正常的作业环境，电机加速度与降频控制低，均匀的给料与输出扭矩是由变频器的功率决定的，因此变频调速技术的控制系统极为关键，在此本文选择创杰公司的变频器，型号规格为：ACT。

2.4 电机电源供电

电机由变频器供给电力，变频器电源通过双路供电为其提供保障，在遇到意外发生或断电时能够由电源自动切换至辅路电机，保证工程作业效率不怠慢的同时也保护了变频器的电机不会发生报废。辅路电源提供电力同样经过电流的控制调节给料机的大小，达到均衡匀速的工作目的，保证系统不断地输送稳定电流，变频器的精度与圆盘给料机的给料质量都符合标准限度内，电机电源为其提供稳定保障。

3 变频器在大型电石炉中使用的注意事项

因40 500 kVA与63 000 kVA电石炉技术目前在国内技术成熟，所以配料系统在电石工业生产的大环境当中有了显著改善。但仍然存在产量庞大、运料系统维护维修时间较长耽误工业生产进度的情况，选型易发生误差与不合理设置，在运转中为变频器带来故障影响，频繁地发生故障致使变频器达不到预期的工作效果[4]。

3.1 变频器外部的电磁干扰

大型密闭式电石炉需要依靠电力电压系统加热，其过程中 为大型密闭式电石炉输送大量电压，达到电弧放电以产生强烈的干扰源，进而通过辐射网络侵入变频器使电回路发生损坏，变频器故障多由此而来。另外，变频器还易受到电磁干扰的影响，工厂生产噪声都可以对变频器产生故障干扰，因此周围具有防护措施，过滤电磁干扰波与噪声，最大限度降低了电源线引起的干扰，变频器的接地端子也单独接地，控制线圈加装防冲击吸收装置[5]。

3.2 变频器的安装环境要求

电石炉系统所配比的物料种类包括焦炭和石灰为主的工业原料，焦炭由烘干窑气烧制而成，热石灰上料过程中会产生大量的粉尘，除尘不及时会导致变频器内部积攒较多，影响散热引起故障[6]。在具体加工环境中实施变频柜保护方案，将两座变频器分别置于柜的上下层，在中间安装格挡，通过风扇外流转轴的风筒和过滤器实现除尘散热的效果，避免了变频器受到严重的热石灰粉尘污染。

3.3 变频器对外界的干扰

当前变频器基本采用PWM的控制模式，在该模式下控制脉冲的调整模式能够使电源产生高次谐波电流，引起电压的特别波形畸变，其产生的影响危及电源整个系统中[7]。变频器对外界的干扰也较严重，于是称重信号与速度信号的传输最终会与标准预设有一定差别，因此需要将信号进行隔离处置，通过仪表电源进行总控制，保证系统高精度的工作模式。

4 变频调速技术在电石冶炼配料系统中应用

4.1 电石炉选择及参数配置

选择4台密闭式电石炉以满足化工公司的需求，生产中配料系统由单台单独控制，在密闭式电石炉的系统配料中拥有完整的系统供应，通过工业计算机进行运算输送最终的信号，传输至控制平台为变频器和圆盘给料机提供工作信息，在分发的基础原料中由石灰与焦炭组成。圆盘给料机采用标准规格，拥有12组刮盘和3组传动装置，转速为17 r/min。

4.2 电石冶炼配料系统过程控制

按照科学规定的步骤完成电石冶炼配料系统的过程控制，首先经由原料称重后输送至电石原料机，通过控制仪表将质量数据量化，转化为数字信号进行传输转换，为具体参数进行分析。其次将这些信号转为模拟电流控制器，融合内部因素的详细运算值进行规定运算。最后计算得出的模拟信号加之内定的运算流量，增加到应降低的给料机转速，为其提供标准的转速范围内，保证产品质量最佳。如此经过以上操作提升电石生产配料系统的效率[8]。

4.3 变频器型号选择

圆盘给料机处于稳定运转状态，电机电流持续输送，保证变频器的正常运转，对于输送变频器电流应保证在1.0～1.4倍左右。常规的电石冶炼配料环节需要较高指标的原料供给效果，均匀的原料配比提升产品质量，对变频器的频率设置精准度要求高，需要依据工业标准，因此选择创杰公司变频器，型号为ACT产品。

4.4 电机电源供电要求

电源需要具有辅路供电的稳定保障，电机具有较强的抗干扰能力，双向供电稳定了变频器的工作与圆盘给料机的精确配比，也最大程度地降低了故障的产生。但因为机械运转中无法避免人为损坏和故障的意外出现，因此双路电机供电是对电机电源的基本要求，根据现场生产情况进行灵活切换，保证正常运行的基础要求。

5 结语

综上所述，在变频器调速技术快速发展的今天，还需要进行大量深入地研究，以提高电石冶炼配料系统中的工作效率。本文的研究成果，可以有效提升变频调速系统的可靠性，缓解圆盘给料机原料供给均衡的问题，进而能够提升企业的经济效益。