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森蘭SB70G850T6矢量控制變頻器在隔膜泵上的應用

一、概述

隔膜泵,也叫氣動雙隔膜泵或氣動泵,是一種新型輸送機械,是目前國內最新穎的一種泵類,采用壓縮空氣為動力源。對于各種腐蝕性液體,帶顆粒的液體,高粘度、易揮發、易燃、劇毒的液體,均能予以抽光吸盡。隔膜泵其有四種材質:塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼。隔膜泵根據不同液體介質分別采用丁腈橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚四六乙烯,以滿足不同生產工藝的需要。隔膜泵既能抽送流動的液體,又能輸送一些不易流動的介質,具有自吸泵、潛水泵、屏蔽泵、泥漿泵和雜質泵等輸送機械的許多優點。

隔膜泵已經在石油、化工、有色金屬、食品、電子、陶瓷、紡織等行業應用,安裝在各種特殊場合,用來抽取各種常規泵不能抽吸的介質。隔膜泵發展的應用潛力,還不為很多人所知。隔膜泵正逐步侵入其他泵的市場,并占有其中的一部分。如:油漆、涂料等精細化工行業和陶瓷業中隔膜泵已占有絕對的主導地位,而在其他的一些行業中,像環保、廢水處理、建筑、排污等行業中正在擴大它的市場份額,并具有其他泵不可替代的地位。

二、隔膜泵的工作原理:

隔膜泵靠壓縮空氣驅動。定向空氣分配閥和導向閥,稱為“氣室”,都設置在泵的中心部位。介質流動通過兩個匯流管和外隔膜室,稱為“介質室”。通常止回閥(球型或片型)都設置在每個外隔膜室的頂部或底部或共用一個匯流管。這兩個外隔膜室靠吸口和出口接頭連接起來,泵是自吸的。

在操作中,空氣分配閥交替控制隔膜的增壓。在每次沖程后,閥將自動變換位置,使空氣得以切換至另一隔膜室,使兩邊隔膜室形成交替的吸液和壓送沖程,隔膜在平行路徑里移動,空氣閥無潤滑油需求,這就是首選的運行方式,潔凈、干燥的空氣更能提高泵的性能。

介質通過隔膜泵時,止回閥一開一關,這使得每個外隔膜室交替地填充和排出,止回閥對壓力差做出反應。球閥止回閥可處理含小顆粒的介質,而片閥止回閥可以處理含接近管徑尺寸大小軟顆粒的介質。

當空氣分配閥讓壓縮空氣進入左隔膜室,隔膜受壓往外推出,而形成壓送沖程,在壓送部內的介質即受力離開左面外隔膜室、止回閥、匯流管,而后由泵的出口流出,排出口位置可以是頂部、底部、或側面。當左隔膜室受壓推出時,隔膜連接桿在內部拖動右隔膜向內縮回止回閥充滿流體,在這一循環動作完成后,空氣分配閥將自動地變換位置,使空氣切換至另一隔膜室,反向重復上述循環動作,即兩邊隔膜室將因此呈現交替性的壓送及吸收液動作。

三、氧化鋁行業對隔模泵傳動系統的要求

生產氧化鋁的前端工序是先將鋁礬土粉碎制成原礦漿,將合格的原礦漿通過隔膜泵(喂料泵)送至高壓溶出器,在高壓溶出器中,在一定的外部條件作用下,溶出鋁土礦中的氧化鋁得到鋁酸鈉。當溶出時間一定時,溶出速度越快,氧化鋁的溶出率就越高,產能越大。但溶出反應需在一定條件下進行,要保證氧化鋁的高溶出率,就要保證各種物料的相對平衡,在其他條件相對變化的情況下,要求料漿泵的喂料量也發生相應的調整,這樣才能優化生產工藝指標,進而優化氧化鋁生產的技術經濟指標。為實現生產工藝過程的優化進行,高壓泥漿隔膜泵是采用拜爾法生產氧化鋁,尤其是采用管道化溶出工藝的氧化鋁廠的重要設備,被譽為拜爾法氧化鋁廠的心臟部位,其運轉率直接代表著氧化鋁廠的投礦運轉率。對電氣傳動系統提出以下要求:

(1)電動機和泵組等機械設備在使用原設備的基礎上,通過改變電氣控制系統的控制方法,使電動機轉速在10~583rpm之間連續可調,且能夠帶載起動隔膜泵;

(2)設備起動平緩,運行穩定可靠。電氣設備可運行率達95%以上;設置完善的保護裝置,包括管道超壓自動保護和常規電氣故障保護;

(3)對泵采用三地操作,分別設置在機旁、變頻器控制室、儀表室。泵組的開、停在機旁和變頻器控制室進行,儀表室只有在管道超壓或其他緊急情況下進行設備緊急停車;當進料量給定值確定后,系統能夠自動跟蹤給定值。

喂料量的改變是通過隔膜泵(喂料泵)變頻調速來實現的。因為對變頻器的可靠性要求極高,以前一般都采用國外知名變頻器。

四、森蘭變頻器隔模泵上的應用

近幾年,國產變頻技術有了極大的進展,國內廠家也能生產高性能的矢量控制變頻器,起動力矩可達2倍額定力矩,平均無故障時間2萬小時以上,像氧化鋁這樣連續性生產工藝,也完全能夠滿足。森蘭以矢量控制變頻器SB70的平臺為基礎,開發出了690V 850kW矢量控制變頻器,在性能上,完全可以和國外變頻器相媲美。

隔模泵使用的是690V,780kW鼠籠異步電動機,電源頻率為50Hz時轉速為583rpm,轉速為10rpm時變頻器輸出頻率不到1Hz,調速比接近60,且能夠1Hz頻率下帶額定負載運行。

矢量控制變頻器的調速比可達1:100、調速精度可到0.1%、且是無級調速,選用森蘭690V 850kW矢量控制變頻器能滿足調速性能要求。對于當進料量給定值確定后,系統能夠自動跟蹤給定值的自動控制方案,只需將礦漿電磁流量計輸出的4~20mA反饋信號送到變頻器的PI調節器的反饋端口上實現閉環控制,使礦漿的流量在給定范圍內變化,保證氧化鋁的溶出率為最高。

森蘭690V 850kW矢量控制變頻器在隔模泵上已經連續無故障運行了三年有余,實踐證明,國產變頻器無論是在質量上還是在性能上都表現極佳,并且在調速過程中有節能效果,給用戶帶來了實實在在的效益,在用戶中樹立了很好的口碑。

五、結語

森蘭SB70G850T6矢量控制變頻器投運以來,運行可靠平穩,控制靈活方便,控制準確,精度高,充分保證了隔膜泵準確送料,大大優化了生產指標,提高了礦漿中的氧化鋁溶出率和設備產能,取得了巨大的經濟效益。變頻調速技術的應用,保證了調速平滑、連續,實現了節能;設備技術水平的提高和優化,使得設備維護工作量和維護費用都大大降低,降低了單位產品的成本,產生了較好的社會經濟效益。實踐證明,森蘭SB70系列高性能矢量控制變頻器的性能、可靠性完全滿足氧化鋁生產工藝的要求,國產化是必由之路。


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