变频调速技术在济钢化工厂管式炉余热利用项目中的探索与应用

摘 要：济钢化工厂管式炉余热利用项目中变频调速系统采用变频器和DCS相结合的方式，具有调速精度高、节能等特点。不但满足了生产的需要，同时降低了能耗。

关键词：变频调速；变频器；DCS控制系统；风机

1 概述

济钢化工厂二系统硫铵干燥工段年产硫铵量在11300～13800t之间，硫铵干燥热源采用传统的的集中式能源供给方式，即取自导热油炉加热后的导热油。为了实现节能降耗的目的，建立焦化化产系统的网化分布式能源系统，济钢化工厂试验实施了通过回收粗苯管式加热炉排烟余热，用于硫铵干燥取代原硫铵干燥导热油加热系统的方式，从而达到按需求就地生产并供应能量的高效节能型能源转换供给。

（2）工艺流程简述：通过风机把粗苯管式炉的高温烟气（～330℃）和空气同时引入到热风转换器，把脱苯塔釜的热贫油打入热风转换器作为补充加热介质。通过热风转换器实现烟气、空气配风、调节、补充加热功能。出热风转换器的混合气体温度约160℃，通过鼓风机加压后送入硫化干燥床对硫铵进行干燥。干燥后的物料在除尘器中与气体分离，可得到成品硫酸铵，净化后的气体（温度大约70℃）经引风机后排空。

2 系统功能及组成

2.1 控制方案

为了满足工艺生产的需求，实现混合气体的风量与温度的有效控制，并且能够直观的呈现生产过程中各参数变化的目的，决定采用变频器与DCS系统相结合的方式。这样不但能实现变频器与管式炉顶的电动调节阀连锁，而且可以实现远程变频调速。其基本工作原理为：当变频器启动风机运行时，炉顶调节翻板连锁开始关闭，当调节翻板关到位时，限位信号控制电动阀停止动作，高热烟气进入烟道提供热源。反之，当变频器停止时，翻板打开，烟气向上排空。风机输出的风量由变频器调节电机的转速控制。系统中装有远传流量计，可实时监测风量。当风量较大时，实际风量与设定值进行比较，其中的正差值反馈给变频器，变频器输出控制电机，使电机转速降低，当风量较少时，实际风量也将与设定值进行比较信号，其中的负差值反馈给变频器，变频器输出控制电机，使电机转速升高，最终控制风量的满足生产需要。

2.2 控制方式的选择

为了实现启动方式的灵活性与可靠性，变频器的启动采用了机旁启动和远程启动两种方式。当选择机旁操作方式时，即在机旁操作箱上，可以直接控制变频器的启停操作；当选择远程操作时，操作人员可以在上位计算机上实现远程自动启停变频器操作。对于风机的速度控制，变频器的控制信号直接来自DCS控制系统。操作人员可以根据生产条件在上位计算机上灵活的选择手动或自动调节风机速度。当选择手动调节时，操作人员可以及时观察调节过程中其他参数的变化，并以此为依据控制生产，从而避免了机旁调速无法及时掌握控制参数的弊端，提高了生产控制的准确度和精细度。当选择自动调节时，即通过DCS系统进行内部PID运算，然后系统将运算结果转换为0-20mA的信号传送给变频器，由变频器输出，从而实现对电机的速度控制，最终达到自动调节生产的目的。

2.3变频器与DCS系统的选择

考虑到硫铵生产的运行周期为每天运行约12h，分三个班次，每个班次或2～3h，或4～5h不等，生产负荷不大，因此综合考虑各方面因素，变频器选用一台国产合康75KW变频器即可满足生产要求。变频器采用三线制启动方式，控制模式选择矢量控制。

根据现有的条件，变频器可接入二系统蒸氨DCS控制系统。该控制系统采用的是瑞士ABB公司IndustrialIT分散式控制系统AC 800F。AC 800F控制系统是融传统的DCS和PLC优点于一体的新一代开放式控制系统，具有较高的可靠性和良好的扩展性能，可以较好的实现对变频器的控制。

2.4 上位动态显示主要内容

上位动态显示包括：显示风机的运行状态；显示风机的故障；显示变频器的运行状态；即时弹出变频器的故障状态；变频器给定频率与反馈频率；生产过程中其他温度、压力、流量等参数。

3 结语

通过变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能及特性可知，变频调速技术在本项目的应用，不但能够较好的满足工艺生产的需要，并且可以有效降低能耗。因此在需要调速和间隙性生产的工况下，变频调速技术的应用具有较好的推广前景。