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摘要：本文介绍了森兰SB70G系列变频器在有色金属氧化铝生产线的成功应用案例，分析氧化铝的生产流程并提出了氧化铝生产对变频器的要求，详尽地给出了SB70系列变频器在氧化铝生产线上应用的接线方式以及相关功能的设置。
关键词：森兰SB70变频器 氧化铝生产
有色金属行业对变频器的要求较高，森兰SB70变频器在该行业的大面积的成功使用，在国产变频器中尚属首次，这标志国产变频器的技术水平有了极大的提高。在实际应用中，森兰SB70变频器与国外变频器相比毫不逊色，在氧化铝行业成功地替代了国外品牌变频器，而且价格要便宜。
一、氧化铝生产流程
从铝矾土矿石生产出合格的氧化铝需要经过原料、溶出、沉降、分解、焙烧等几大个生产流程，按工艺流程的次序组织为原料、溶出、沉降、分解、焙烧等几大车间，为充分利用母液，再设置一个蒸发工序车间。原料车间用以制备粒度、成份比例等指标都符合要求的原矿浆；溶出车间通过多级预热套管及压煮器为原矿浆提供高温、高压环境，并保证足够的溶出时间，以使原矿浆中的氧化铝成份溶出至铝酸钠溶液中。沉降车间通过沉降和多次反向洗涤，将料浆中的粗液及附着碱与各种杂质构成的赤泥进行分离，分离出的粗液经叶滤机过滤后制得精液，再送至分解车间与晶种混合，逐级进入各分解槽进行降温、搅拌，以充分析出氢氧化铝，析出的氢氧化铝浆液经分级后细料进种子过滤制备晶种，粗料送焙烧车间经过滤后进行高温焙烧，最终制得成品氧化铝。蒸发车间用于对循环母液进行浓缩处理，以除去在流程中进入母液中的多余水分，达到工艺要求的母液浓度。
二、氧化铝生产对变频器的要求
整个氧化铝生产过程对物料的运送由浆泵、进料泵、出料泵、母液泵、碱液泵、循环泵等各种各样的泵承担。生产过程中，物料及反应容器的温度、压力、配料流量等指标的控制非常严格；同时为保证分解槽搅拌等要求不间断运转设备的连续运行，以及隔膜泵、压煮器等高温、高压、高碱设备和焙烧系统易燃易爆设备的安全运行，要求对运送物料的各种泵能够在DCS的控制下变速运行。氧化铝生产工序比较复杂，生产环境差，温度高，粉尘多，对变频器的主要要求有：
1、浆泵、进料泵、出料泵等的工作介质是非常粘稠的矿浆，其负载特性接近恒转矩负载特性。由于某种原因使生产短时停顿，粘稠的矿浆会产生沉降，恢复生产再次起动时，这些泵的起动力矩非常大，因此要求变频器有足够大的起动力矩和较高的过载能力。
2、氧化铝生产线占地的面积很大，其电气控制设备和变频器均安装在配电房内，大部分的电机与变频器的距离在100-300米，要求变频器的输出接上100-300米电缆能够正常工作。
3、变频器的输出含有高次谐波，现场使用的变频器的数量多，必须考虑谐波对DCS控制系统和现场控制仪表干扰，要求变频的输出谐波含量较低，低于国家标准GB12668-2.2002、GB12668-3.2003所要求的谐波含量。
4、氧化铝生产具有连续性，生产过程中因某台设备故障引起全线停产，将带来极大的损失，因此，对变频器的可靠性要求极高。
三、SB70系列变频器在氧化铝生产线上的应用
由上可见，氧化铝生产对变频器提出了很高的要求，铝镁设计院在做设计时，都毫无例外地选用ABB、施耐得、西门子、AB等国外变频器。近几年来，国产变频器技术有了长足的进步，转子磁链定向无速度传感器矢量控制已研发成功，其技术性能接近国外变频器先进水平，再加上工艺技术和管理水平的提高，生产出满足氧化铝生产线要求的高性能、高可靠的矢量控制变频器也不是难事，且与国外变频器比较价格较低，在与国外变频器竞争中有一定优势。
河南某中外合资氧化铝生产企业，其年生产氧化铝120万吨，根据生产工艺的要求，选用希望森兰变频器制造有限公司自主开发的新一代低噪音、高性能、采用转子磁场定向的SB70无速度传感器矢量控制变频器，对其生产过程的每一道工序提供变频调速（功率从22kW到450kW），共安装使用78台，具体使用工位如下表：
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变频器功率（kW） |
设备名称 |
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450 |
晶种泵 |
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250 |
稀释泵、出料泵、过料泵、蒸发器进料泵、蒸发器出料泵、外排泵、单极双吸离心泵、精液泵 |
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220 |
泥浆泵、过料泵 |
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200 |
矿浆泵、过料泵、蒸发原液泵、粗液泵 |
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160 |
液体碱储槽/合格碱液泵、合格碱液泵/母液泵、卧式循环水泵 |
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132 |
热水站洗水泵、料浆调速泵 |
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110 |
溢流泵、过料泵、沉没式变速泵、中间降温泵 |
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90 |
常压脱硅配电室循环泵、沉降送水泵、种分母液泵 |
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55 |
强滤液泵、弱滤液泵、母液泵 |
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45 |
热水泵 |
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37 |
盐底流泵 |
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22 |
盐底流泵 |
SB70G系列变频器为希望森兰变频器制造公司自主开发的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能强大的工程型变频器，采用转子磁场定向的矢量控制方式，实现了对电机大转矩高精度的控制。其操作面板具有编程、操作、参数复制、热拨插功能，大大方便了操作人员对参数的修改（仅对一台变频器设置参数，其它均可进行参数复制，减少调试过程中的工作量），速定给定可通过端子切换，减少了外部繁锁的连接线。瞬时掉电时，通过母线电压控制，实现不间断运行；还可根据负载特性和环境温度，自动调整载波频率。
针对氧化铝生产对变频器的主要要求，高性能的SB70无速度传感器矢量控制变频器1Hz时的转矩可达200%，无需闭环运行；考虑到过载因素，在实际应用时电动机的容量会加大一档，变频器的容量也适当增大；SB70变频器采用了多种谐波抑制技术，总谐波含量已低于国家标准。考虑到整个生产线使用变频器较多，还需要在变频器的输入侧加装输入电抗器和输入滤波器，保证在任何情况下都不会对计算控制系统和数字仪表造成干扰；变频器输出电缆的限制距离一般在50米内，输出电缆的长度增加，分布电容和分布电感也相应增加，对某次谐波可能会引起震荡或形成驻波，这将严重影响电动机的运行。设计变频控制系统时在变频器的输出侧加装输出电抗器或再加输出滤波器，平抑变频器输出的dU/dt尖脉冲。
四、变频器接线图及功能设置
1、接线图：
变频器段子功能如下表
|
序号 |
端子号 |
功能 |
注释 |
|
1 |
P10 |
近地速度调节电源； |
|
|
2 |
AI1 |
近地速度给定； |
|
|
3 |
AI2 |
集中控制（DCS系统）速度给定； |
|
|
4 |
GND |
模拟信号共公地端； |
|
|
5 |
FWD |
变频器启动/停止； |
|
|
6 |
X1 |
模拟电流/电压切换； |
|
|
7 |
COM |
数字信号地端； |
|
|
8 |
TA1 |
继电器输出（变频运行） |
至DCS系统 |
|
9 |
TB1 |
|
10 |
TA2 |
继电器输出（变频故障） |
至DCS系统 |
|
11 |
TB2 |
2、变频器功能设置表：
|
功能码 |
功能说明 |
备注 |
|
F0-01=3 |
运行主通道速度给定方式 |
由DCS系统控制 |
|
F0-02=1 |
运行命令通道选择 |
外部端子控制 |
|
F1-00=30 |
加速时间 |
|
|
F1-01=30 |
减速时间 |
|
|
F4-00=42 |
多功能数字输入选择 |
给定频率通道切换 |
|
F5-02=1 |
T1继电器输出功能 |
变频器运行中 |
|
F5-02=1 |
T2继电器输出功能 |
变频器故障输出 |
|
F6-00=2 |
模拟电流输入 |
由DCS给定速度 |
|
F6-14=0 |
模拟电流输入 |
由DCS给定速度 |
|
F6-15=1 |
模拟电流输出 |
提供给DCS显示转速 |
每个工序的变频器控制原理基本相同，因此只画一张图作为代表。另外，工段和工序不同，功能设置也有一些差别，表中仅列出泥浆泵SB70G220变频器功能设置参数，仅供参考。
五、结束语
SB70变频器在氧化铝生产线安装投入运行到现在已近一年，未出现过任何故障，可靠率达到100%，具有非常高的可靠性，与国外变频器相比毫不逊色。森兰SB70在氧化铝行业成功地替代了国外品牌变频器，而且价格要便宜的多，深得用户的满意。
变频器段子功能如下表
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序号 |
端子号 |
功能 |
注释 |
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1 |
P10 |
近地速度调节电源； |
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2 |
AI1 |
近地速度给定； |
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3 |
AI2 |
集中控制（DCS系统）速度给定； |
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4 |
GND |
模拟信号共公地端； |
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5 |
FWD |
变频器启动/停止； |
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6 |
X1 |
模拟电流/电压切换； |
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7 |
COM |
数字信号地端； |
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8 |
TA1 |
继电器输出（变频运行） |
至DCS系统 |
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9 |
TB1 |
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10 |
TA2 |
继电器输出（变频故障） |
至DCS系统 |
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11 |
TB2 |
2、变频器功能设置表：
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功能码 |
功能说明 |
备注 |
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F0-01=3 |
运行主通道速度给定方式 |
由DCS系统控制 |
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F0-02=1 |
运行命令通道选择 |
外部端子控制 |
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F1-00=30 |
加速时间 |
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F1-01=30 |
减速时间 |
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|
F4-00=42 |
多功能数字输入选择 |
给定频率通道切换 |
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F5-02=1 |
T1继电器输出功能 |
变频器运行中 |
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F5-02=1 |
T2继电器输出功能 |
变频器故障输出 |
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F6-00=2 |
模拟电流输入 |
由DCS给定速度 |
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F6-14=0 |
模拟电流输入 |
由DCS给定速度 |
|
F6-15=1 |
模拟电流输出 |
提供给DCS显示转速 |
每个工序的变频器控制原理基本相同，因此只画一张图作为代表。另外，工段和工序不同，功能设置也有一些差别，表中仅列出泥浆泵SB70G220变频器功能设置参数，仅供参考。
五、结束语
SB70变频器在氧化铝生产线安装投入运行到现在已近一年，未出现过任何故障，可靠率达到100%，具有非常高的可靠性，与国外变频器相比毫不逊色。森兰SB70在氧化铝行业成功地替代了国外品牌变频器，而且价格要便宜的多，深得用户的满意。
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