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

  
評論: 更新日期:2015年03月05日

  濟(jì)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(diǎn)。不但滿足了生產(chǎn)的需要,同時降低了能耗。
    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)鋼化工廠試驗實(shí)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。
    工藝流程:
    工藝流程簡述:通過風(fēng)機(jī)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(bǔ)充加熱介質(zhì)。通過熱風(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℃,通過鼓風(fēng)機(jī)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(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)碾妱诱{(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)變頻器啟動風(fēng)機(jī)運(yùn)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(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,可實(shí)時監(jiān)測風(fēng)量。當(dāng)風(fēng)量較大時,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,實(shí)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(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)啟動方式的靈活性與可靠性,變頻器的啟動采用了機(jī)旁啟動和遠(yuǎn)程啟動兩種方式。當(dāng)選擇機(jī)旁操作方式時,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,操作人員可以在上位計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動啟停變頻器操作。對于風(fēng)機(jī)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(jī)上靈活的選擇手動或自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)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(jī)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(yùn)算,然后系統(tǒng)將運(yùn)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(shí)現(xiàn)對電機(jī)的速度控制,最終達(dá)到自動調(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(diǎn)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(kuò)展性能,可以較好的實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制。
    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(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)。
    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。
 

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