壓力變送器技術(shù)在氧化鋁工業(yè)中的應用

上海上自?xún)x公司壓力變送器具有的精que性能高、調速范圍廣、反應速度快、節電效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，為氧化鋁生產(chǎn)增強工藝自動(dòng)化程度，降低生產(chǎn)成本提供可能。送器在料漿泵、二旋進(jìn)料泵和焙燒引風(fēng)機、隔膜泵、過(guò)濾機、定量給料機上的應用進(jìn)行了分析。

氧化鋁行業(yè)經(jīng)過(guò)近些年的不斷發(fā)展，對設備節能性和智能性的要求越來(lái)越高，而壓力變送器在氧化鋁行業(yè)中的應用也越來(lái)越多，不管是料漿泵還是風(fēng)機，變送器進(jìn)行控制，既能達到節能的效果又能提高企業(yè)的智能化水平。老一些的氧化鋁廠(chǎng)工藝控制多是靠調節閥門(mén)、風(fēng)門(mén)的開(kāi)度，以提高管道阻力來(lái)達到限的，由于其工藝特點(diǎn)，管道及閥門(mén)處極易被鈉鹽結疤將閥板卡死，使閥門(mén)不能調節，應用中不僅造成了大量的能源浪費，且員工的勞動(dòng)強度大，維修費用約企業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。而壓力變送器就成了解決這些問(wèn)題的利器，壓力變送器具有精que性能高、調速范圍廣、反應速度快、節電效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，為強工藝自動(dòng)化程度，降低生產(chǎn)成本提供可能。

1 壓力變送器在氧化鋁行業(yè)主要設備的應用及節能特點(diǎn)

1.1 壓力變送器在料漿泵上的應用及節能特點(diǎn)

氧化鋁生產(chǎn)中特別是濕法生產(chǎn)過(guò)程中每道工序的內部生產(chǎn)聯(lián)系，及本工序和前后工序之間的聯(lián)系都是通過(guò)泵、管道和儲槽來(lái)完成的，用途#廣泛的料漿輸泵，提高離心泵的使用效率也就抓住了節能的關(guān)鍵，節能特點(diǎn)：電機軸功率 P 和流量 Q、程 H 之間的關(guān)系為：

即流量與轉速成正比，而功率與流量的立方成正比。由于離心泵一般用不調速的籠型電動(dòng)機傳動(dòng)，當流量需要改變時(shí)，用改變閥門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行控制，效率轉速控制，當流量減小時(shí)，所需功率近似按流量的 3 次方大幅度下降。例如流量下降到 80%，轉速也下降到 80%時(shí)，則軸功率下降到額定功率的 51%到50%，功率 P 可下降到額定功率的 13%，當然由于實(shí)際工況的影響，節能的實(shí)際值不會(huì )有這么明顯，即使這樣，節能的效果也是十分明顯的。

控制方式：目前大部分壓力變送器都有面板、端子和總線(xiàn)幾種控制方式，氧化鋁生產(chǎn)中一般壓力變送器都集中安裝在配電室或壓力變送器室，要求電動(dòng)機的啟停在生產(chǎn)現場(chǎng)或主控室用 DCS 控制，實(shí)質(zhì)上現在采用的大都是端子控制。端子的主要設置有：①二線(xiàn)制控制；②模擬量輸入用于速擬量輸出用于實(shí)際速度顯示；④開(kāi)關(guān)量輸出用于運行和故障指示。

1.2 壓力變送器在二旋進(jìn)料泵和焙燒引風(fēng)機上的應用

二旋進(jìn)料泵和焙燒引風(fēng)機是大功率高壓異步電動(dòng)機，過(guò)去的高壓壓力變送器由于諧波污染大很難推廣使用，近幾年來(lái)國內的幾個(gè)高壓壓力變送器生產(chǎn)廠(chǎng)推高壓壓力變送器，由多個(gè)低壓變頻功率單元相互串聯(lián)，通過(guò)疊加來(lái)實(shí)現高壓輸出。以 10kV 大功率無(wú)污染壓力變送器為例，高壓10kV 經(jīng)移相變壓器輸出的二次繞組，分別為每相 9 個(gè)功率單元模塊供電，二次繞組之間存在一個(gè)相位差，可以吸收 36 次以下的諧波。

功率單元采用三相輸入單向輸出的脈沖寬度調制PWM 壓力變送器，因此不管電動(dòng)機是運行在高速還是低速，電動(dòng)機的磁通密度都維持在一恒定值。由二橋式整流電路，經(jīng)濾波后由 2 只低壓 IGBT 逆變成單相交流電輸出。由于使用常規的壓 IGBT 驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，維修方便。在壓力變送器本體路刀閘，當壓力變送器發(fā)生故障時(shí)用旁路刀閘將電動(dòng)機工頻運行，不至于影響生產(chǎn)進(jìn)度。

節能比較：依我單位 1 臺 900kW 焙燒引風(fēng)機使用壓力變送器前后對比，額定電流 64.6A，平均負載率 80%，使用前的平均一次電流 50A，使用后的平8A，

1.3 壓力變送器在隔膜泵上的應用

隔膜泵是氧化鋁生產(chǎn)的重要設備之一，主要用于溶出和赤泥外排工序輸送高固含物料，要求泵的流量大，出口壓力高，電動(dòng)機驅動(dòng)力強勁。目前較流行的是利用變壓器將高電壓變成 690V 的低電壓，再用 690V壓力變送器驅動(dòng)變頻電動(dòng)機?？刂品绞揭灿鞋F場(chǎng)和 DCS 控制，現場(chǎng)控制箱上的液晶面板或 DCS發(fā)出啟停、調速指令，通過(guò) PLC 與各種檢測信號運算后去控制壓力變送器。此方式優(yōu)點(diǎn)是成本低，維護方便。近期德國 WIRTH 公司推出 6.4kV 電動(dòng)機也取得了較好的效果。

1.4 壓力變送器在過(guò)濾機上的應用

過(guò)濾機是使液固混合的料漿經(jīng)過(guò)多孔隔板和過(guò)濾介質(zhì)，通過(guò)真空吸液、壓縮風(fēng)反吹等程序達到赤泥、硅渣、氫氧化鋁及其他物料與濾液分離的目的。常用過(guò)濾機，水平盤(pán)式真空過(guò)濾機，多盤(pán)立式真空過(guò)濾機等。由于受到工藝、設備、人為等因素的影響時(shí)（如進(jìn)料量的變化，真空或壓縮空氣壓力減小、甚至使過(guò)濾機效率降低，出現冒槽或干槽現象，而通過(guò)料位檢測計壓力變送器 PID 控制，這樣現象就不會(huì )發(fā)生：雷達料位計或壓力變送器（公式 p=ρgh）確料位高度，利用其輸的 4~20mA 電流信號在壓力變送器內進(jìn)行 PID 計算去控制過(guò)濾機和進(jìn)料泵的速度，當料位發(fā)生變化時(shí)，過(guò)濾機和進(jìn)料泵的速度作使料位處于平衡狀態(tài)。

1.5 壓力變送器在定量給料機上的應用

在礦漿制備和氫氧化鋁焙燒等工序需要對固體物料進(jìn)行實(shí)時(shí)連續計量，shou先，物料隨皮帶的運動(dòng)輸出，經(jīng)稱(chēng)重傳感器將質(zhì)量信號送至控制器，同時(shí)速檢測到的電動(dòng)機轉速信號送入控制器中，在控制器內與設定值進(jìn)行比較處理，通過(guò) PID 調節實(shí)時(shí)地控制輸送帶的轉速，實(shí)現定量給料的目的。

2 選擇使用壓力變送器時(shí)的一些注意事項

①壓力變送器本身并不節能，其節能是建立在原來(lái)不能調速而造成浪費電能基礎上。對于一些不需要流量調節和速度控制的設備上不要使用壓力變送器。

和高壓壓力變送器時(shí)應考慮高次諧波對電網(wǎng)的影響，必須符合國標 GB/T14549<電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波>的規定。③不同品牌的壓力變送器使用壽命不幾年以后才維修一次，有的剛過(guò)保修期就要頻繁維修，有的一經(jīng)損壞就幾乎沒(méi)有修理價(jià)值，在計算投資收益時(shí)要把壓力變送器的使用壽命和維修成本計算機選用上#好使用專(zhuān)用變頻電動(dòng)機，對于一般的籠式電機，壓力變送器的#低頻率不要調到10Hz 以下，以免散熱不良燒壞電機。⑤為防止壓力變送器運行安裝、布線(xiàn)時(shí)要考慮周全，如：加裝電抗器、濾波器，使用屏蔽線(xiàn)，良好的接地，控制線(xiàn)和電源線(xiàn)分開(kāi)布置等。⑥當壓力變送器拖動(dòng)大慣性負載時(shí)，為防動(dòng)勢沖擊損壞壓力變送器，壓力變送器的減速時(shí)間設置不易過(guò)??；如電動(dòng)機需要急停時(shí)，#好加上剎車(chē)單元。⑦在氧化鋁廠(chǎng)多潮、多塵的環(huán)境中，壓力變中安裝在有空調的房間內，這樣可大大降低壓力變送器的故障率，延長(cháng)使用壽命。

3 壓力變送器運行期間設置功能的注意事項

①有的人在調試壓力變送器時(shí)沒(méi)有顧及壓力變送器的“感受”，只根據生產(chǎn)需要把加減速時(shí)間調至 1 秒以下，壓力變送器經(jīng)常壞，當加速太快時(shí)，電機電好的壓力變送器會(huì )自動(dòng)限制輸出電流，延長(cháng)加速時(shí)間，性能差的壓力變送器會(huì )因為電流大而減小壽命，加速時(shí)間#好不少于 2 秒。當減速太快時(shí)，壓力變會(huì )受電機反電動(dòng)勢沖擊，模塊也容易損壞。電機要急停的#好用上剎車(chē)單元，不然就延長(cháng)減速時(shí)間或采用自由停車(chē)方式，特別是慣性非常大的大風(fēng)機，減幾分鐘。

②有的人為了提高電機的轉矩，常把壓力變送器的轉矩提升參數（或#低輸出電壓）調到很高，這樣壓力變送器的啟動(dòng)電流會(huì )很大，經(jīng)常跳“過(guò)流”，也塊。轉矩提升應適當，可慢慢調上去并觀(guān)察電流大小，負載大的#好用“矢量控制”，這時(shí)壓力變送器能自動(dòng)地輸出#大轉矩，壓力變送器要進(jìn)行“調諧習）”，但真正有此功能的壓力變送器并不多，更不能調低基本頻率，國內電機設計基本頻率是 50Hz，當壓力變送器的基本頻率調小后，雖然可提高轉升，對壓力變送器及電機都會(huì )造成傷害。

4 結束語(yǔ)

上海上自?xún)x公司隨著(zhù)氧化鋁企業(yè)不斷的海外建廠(chǎng)，并且企業(yè)不斷推行智能化工廠(chǎng)及數字化工廠(chǎng)，壓力變送器也將迎來(lái)更大的發(fā)展和推力，促使壓力變送器不斷的改良技術(shù)業(yè)的發(fā)展。