摘要： 壓力變送器具有的精que性能高、調(diào)速范圍廣、反應(yīng)速度快、節(jié)電效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，為氧化鋁生產(chǎn)增強(qiáng)工藝自動(dòng)化程度，降低生產(chǎn)成本提供可能。文章對(duì)壓力變送器在料漿泵、二旋進(jìn)料泵和焙燒引風(fēng)機(jī)、隔膜泵、過(guò)濾機(jī)、定量給料機(jī)上的應(yīng)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(duì)設(shè)備節(jié)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(yīng)用也越來(lái)越多，不管是料漿泵還是風(fēng)機(jī)，都選擇用壓力變送器進(jìn)行控制，既能達(dá)到節(jié)能的效果又能提高企業(yè)的智能化水平。老一些的氧化鋁廠工藝控制多是靠調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)門的開度，以提高管道阻力來(lái)達(dá)到限制流量的目的，由于其工藝特點(diǎn)，管道及閥門處極易被鈉鹽結(jié)疤將閥板卡死，使閥門不能調(diào)節(jié)，應(yīng)用中不僅造成了大量的能源浪費(fèi)，且員工的勞動(dòng)強(qiáng)度大，維修費(fèi)用增加，成為制約企業(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(diào)速范圍廣、反應(yīng)速度快、節(jié)電效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，為氧化鋁生產(chǎn)增強(qiáng)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(shè)備的應(yīng)用及節(jié)能特點(diǎn)
1.1 壓力變送器在料漿泵上的應(yīng)用及節(jié)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(nèi)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(chǔ)槽來(lái)完成的，用途#廣泛的料漿輸送泵是離心泵，提高離心泵的使用效率也就抓住了節(jié)能的關(guān)鍵，節(jié)能特點(diǎn)：電機(jī)軸功率 P 和流量 Q、揚(yáng)程 H 之間的關(guān)系為：
即流量與轉(zhuǎn)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(diào)速的籠型電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，當(dāng)流量需要改變時(shí)，用改變閥門的開度進(jìn)行控制，效率很低。若采用轉(zhuǎn)速控制，當(dāng)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(zhuǎn)速也下降到 80%時(shí)，則軸功率下降到額定功率的 51%；如流量下降到50%，功率 P 可下降到額定功率的 13%，當(dāng)然由于實(shí)際工況的影響，節(jié)能的實(shí)際值不會(huì)有這么明顯，即使這樣，節(jié)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(jī)的啟停在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或主控室用 DCS 控制，實(shí)質(zhì)上現(xiàn)在采用的大都是端子控制。端子的主要設(shè)置有：①二線制控制；②模擬量輸入用于速度控制；③模擬量輸出用于實(shí)際速度顯示；④開關(guān)量輸出用于運(yùn)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(jī)上的應(yīng)用
二旋進(jìn)料泵和焙燒引風(fēng)機(jī)是大功率高壓異步電動(dòng)機(jī)，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(guó)內(nèi)的幾個(gè)高壓壓力變送器生產(chǎn)廠推出無(wú)電網(wǎng)污染高壓壓力變送器，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(xiàn)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 27 個(gè) 640V 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(diào)制PWM 壓力變送器，因此不管電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行在高速還是低速，電動(dòng)機(jī)的磁通密度都維持在一恒定值。由二極管組成三相橋式整流電路，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(guī)的低壓 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，維修方便。在壓力變送器本體輸入端設(shè)有旁路刀閘，當(dāng)壓力變送器發(fā)生故障時(shí)用旁路刀閘將電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行，不至于影響生產(chǎn)進(jìn)度。
節(jié)能比較：依我單位 1 臺(tái) 900kW 焙燒引風(fēng)機(jī)使用壓力變送器前后對(duì)比，額定電流 64.6A，平均負(fù)載率 80%，使用前的平均一次電流 50A，使用后的平均一次電流 28A，
1.3 壓力變送器在隔膜泵上的應(yīng)用
隔膜泵是氧化鋁生產(chǎn)的重要設(shè)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(jī)驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)勁。目前較流行的變頻控制方式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(qū)動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)。控制方式也有現(xiàn)場(chǎng)和 DCS 控制，現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的液晶面板或 DCS 控制室向 PLC 發(fā)出啟停、調(diào)速指令，通過(guò) PLC 與各種檢測(cè)信號(hào)運(yùn)算后去控制壓力變送器。此方式優(yōu)點(diǎn)是成本低，維護(hù)方便。近期德國(guó) WIRTH 公司推出 6.4kV 電動(dòng)機(jī)直接變頻方式也取得了較好的效果。
1.4 壓力變送器在過(guò)濾機(jī)上的應(yīng)用
過(guò)濾機(jī)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(dá)到赤泥、硅渣、氫氧化鋁及其他物料與濾液分離的目的。常用的有轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)，水平盤式真空過(guò)濾機(jī)，多盤立式真空過(guò)濾機(jī)等。由于受到工藝、設(shè)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、甚至停風(fēng)等），會(huì)使過(guò)濾機(jī)效率降低，出現(xiàn)冒槽或干槽現(xiàn)象，而通過(guò)料位檢測(cè)計(jì)壓力變送器 PID 控制，這樣現(xiàn)象就不會(huì)發(fā)生：雷達(dá)料位計(jì)或壓力變送器（公式 p=ρgh）確定正常情況下料位高度，利用其輸出的 4~20mA 電流信號(hào)在壓力變送器內(nèi)進(jìn)行 PID 計(jì)算去控制過(guò)濾機(jī)和進(jìn)料泵的速度，當(dāng)料位發(fā)生變化時(shí)，過(guò)濾機(jī)和進(jìn)料泵的速度作相應(yīng)調(diào)整，以使料位處于平衡狀態(tài)。
1.5 壓力變送器在定量給料機(jī)上的應(yīng)用
在礦漿制備和氫氧化鋁焙燒等工序需要對(duì)固體物料進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)計(jì)量，shou先，物料隨皮帶的運(yùn)動(dòng)輸出，經(jīng)稱重傳感器將質(zhì)量信號(hào)送至控制器，同時(shí)速度傳感器也將檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)送入控制器中，在控制器內(nèi)與設(shè)定值進(jìn)行比較處理，通過(guò) PID 調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)地控制輸送帶的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)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(xiàng)
①壓力變送器本身并不節(jié)能，其節(jié)能是建立在原來(lái)不能調(diào)速而造成浪費(fèi)電能基礎(chǔ)上。對(duì)于一些不需要流量調(diào)節(jié)和速度控制的設(shè)備上不要使用壓力變送器。②選用大功率和高壓壓力變送器時(shí)應(yīng)考慮高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，必須符合國(guó)標(biāo) GB/T14549<電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波>的規(guī)定。③不同品牌的壓力變送器使用壽命不同，有的使用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(jì)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(jì)算在內(nèi)。④電動(dòng)機(jī)選用上#好使用專用變頻電動(dòng)機(jī)，對(duì)于一般的籠式電機(jī)，壓力變送器的#低頻率不要調(diào)到10Hz 以下，以免散熱不良燒壞電機(jī)。⑤為防止壓力變送器運(yùn)行時(shí)的干擾，在安裝、布線時(shí)要考慮周全，如：加裝電抗器、濾波器，使用屏蔽線，良好的接地，控制線和電源線分開布置等。⑥當(dāng)壓力變送器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，為防止電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)沖擊損壞壓力變送器，壓力變送器的減速時(shí)間設(shè)置不易過(guò)小；如電動(dòng)機(jī)需要急停時(shí)，#好加上剎車單元。⑦在氧化鋁廠多潮、多塵的環(huán)境中，壓力變送器應(yīng)盡量集中安裝在有空調(diào)的房間內(nèi)，這樣可大大降低壓力變送器的故障率，延長(zhǎng)使用壽命。
3 壓力變送器運(yùn)行期間設(shè)置功能的注意事項(xiàng)
①有的人在調(diào)試壓力變送器時(shí)沒(méi)有顧及壓力變送器的“感受”，只根據(jù)生產(chǎn)需要把加減速時(shí)間調(diào)至 1 秒以下，壓力變送器經(jīng)常壞，當(dāng)加速太快時(shí)，電機(jī)電流大，性能好的壓力變送器會(huì)自動(dòng)限制輸出電流，延長(zhǎng)加速時(shí)間，性能差的壓力變送器會(huì)因?yàn)殡娏鞔蠖鴾p小壽命，加速時(shí)間#好不少于 2 秒。當(dāng)減速太快時(shí)，壓力變送器在停車時(shí)會(huì)受電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)沖擊，模塊也容易損壞。電機(jī)要急停的#好用上剎車單元，不然就延長(zhǎng)減速時(shí)間或采用自由停車方式，特別是慣性非常大的大風(fēng)機(jī)，減速時(shí)間一般要幾分鐘。
②有的人為了提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，常把壓力變送器的轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)（或#低輸出電壓）調(diào)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”，也容易損壞模塊。轉(zhuǎn)矩提升應(yīng)適當(dāng)，可慢慢調(diào)上去并觀察電流大小，負(fù)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(zhuǎn)矩，壓力變送器要進(jìn)行“調(diào)諧（自學(xué)習(xí)）”，但真正有此功能的壓力變送器并不多，更不能調(diào)低基本頻率，國(guó)內(nèi)電機(jī)設(shè)計(jì)基本頻率是 50Hz，當(dāng)壓力變送器的基本頻率調(diào)小后，雖然可提高轉(zhuǎn)矩，但電流急升，對(duì)壓力變送器及電機(jī)都會(huì)造成傷害。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著氧化鋁企業(yè)不斷的海外建廠，并且企業(yè)不斷推行智能化工廠及數(shù)字化工廠，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)，使其跟上企業(yè)的發(fā)展。
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