摘 要 根据铝电解槽烟气净化系统负荷的平衡，计算出三个大功率排烟机系统的引风量约有（15%+17%+17%）的余量。原排烟系统通过调节风力的挡板实现风量的调节，能量损失严重，经过技术改造采用变频器调节风量、节能效果显著。
关键字 高压变频器；排烟机；节能应用计算
0 引言
青海大通公司一电解净化系统排烟机担负着260 台电解槽的烟气净化任务,电解烟气的处理采用三套干法净化系统（分别设在260 台电解槽的东、中、西部），每套系统分别处理100 、80 和80 台槽的电解烟气。目前，东部净化为新建烟气净化系统，排烟机为500kW 异步电机4 台；而旧系统（即中、西部）排烟机由同步电机拖动，电机功率800 kW，额定电压为6 kW，电机的启动方式为异步全电压直接启动，启动电流大，对电网的冲击大，并且影响电机的使用寿命。排烟机的控制采用人工启、停，技术较落后，控制系统中的风量调节是通过调节风门挡板实现的，这种风量调节方式不但使风机的效率降低，也使很多能量白白消耗在挡板上，资源浪费相当严重。净化系统需要检修时，必须关闭排烟机入口阀门，而排烟机仍处于正常的运行状态，浪费了大量的电能。由于变频器可实现大功率电动机的软起、软停、避免了启动时的电压冲击，减少了电动机的故障率，延长了使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗，为此，我们决定对三个系统采用变频器进行技术改造。
1 电解槽和排烟机技术参数
1.1 电解槽主要技术参数
电解槽型 180 kA 预焙阳极电解槽；
电解槽数量 260 台；
单槽排烟量 8 800m3/h；
烟气温度 120℃；
电解槽集气效率 98%；
当地大气压 77 327 Pa
1.2东部排烟机系统技术参数
1.2.1电机参数
型号 Y450-6
额定功率 500 kW
额定电压 6.3 kV
额定频率 50 Hz
额定电流 59.9A
额定转速 960 r/min
数量 4 台
运行方式 每2 台并联同时运行
1.2.2 风机参数
型号 Y4-73NO.22F;
额定流量 302 400m3/h；
额定转速 960 r/min；
轴功率 500 kW；
全压 4.316 kPa 台
1.3中、西部排烟机系统技术参数
1.3.1电机参数
型号 TD118/448
额定功率 800 kW
额定电压 6.3 kV
额定频率 50 Hz
额定电流 90.5A
额定功率因数 0.9～1.0
额定转速 750 r/min
1.3.2 风机参数
型号 Y4-73-11NO28D
额定流量 500 000m3/h
额定转速 730 r/min
轴功率 800 kW
全压 3.842 kPa
2 净化系统负荷计算
中国铝业公司青海分公司一电解厂现有180 kA 预焙阳极电解槽260 台，年产原铝12 万吨。电解烟气的处理采用干法净化系统。
2.1东部系统负荷计算
2.1.1系统的总风量
系统的总风量QE（m3/h） 按式（1）计算。
2.1.2 排烟机引风量
2.2西部（中部）系统负荷计算
2.2.1系统的总风量
系统的总风量QW（m3/h）按式（3）计算。
2.2.2 排烟机引风量
3 改造方案
3.1 控制方案
三个系统排烟机电机配置高压变频器，由高压变频器控制排烟机的运行。排烟机在启动过程中，变频器的频率由低向高平滑上升，电机的转速由零逐渐上升到额定转速，启动过程平稳，对电网冲击小；当排烟机正常运行时，可根据工艺要求，对高压变频器参数进行设置，实现对电机转速的控制，从而达到调节排烟机引风量的目的。同时建立风机恒压智能闭环控制系统，控制系统由控制器（工控机、可编程控制器）、高压变频器、压力传感器等组成。当排烟机正常运行时，此控制系统根据压力传感器检测到的烟气净化系统中的压力值，通过可编程控制器调节变频器，来调整排烟机电机的转速，从而达到调节排烟机引风量的目的。
3.2系统配置
3.2.1 变频器控制方式选择
东部烟气净化系统排烟机共5 台（1 台备用） ，配变频器2 台（1 台备用），系统正常运行时3 台风机工频运行，1 台风机调速运行。该系统中任何1 台风机都可以实现软启动和从变频向工频的切换运行。
中、西部烟气净化系统1 套，每套系统中有排烟机3 台（1 台备用），配变频器2 台（1 台备用） ，系统正常运行时1 台风机工频运行、1 台风机调速运行。该系统任何1 台风机都可以实现软启动和从变频向工频的切换运行。
3.2.2 控制方式及监控
中、西部系统风机的启停设计为现场、控制室两地控制。控制柜、变频器、PLC 安装在现场，控制柜共需要4 台。2 台工控机安装在净化主控室，利用组态软件和Profibus-DP 通讯网络实时监控各风机工作状况，分别在现场和控制室两地显示。监控功能实现风机的出口风压、轴承温度、风机轴承振动、电机电流的检测，控制系统可根据生产工艺实际需要调节排烟机的运行状态，并且控制系统能对排烟机的所有运行参数进行远程监控，当排烟机出现异常时，能立即停止排烟机的运行，并进行报警。控制系统能实现两地控制（远程控制和现场控制）。
东部系统风机的启停设计现场、控制室两地控制。控制柜、变频器、PLC 安装在现场，控制柜共需要4 台。工控机（1 台）安装在东部净化主控室，利用组态软件和Profibus-DP 通讯网络实时监控各风机工作状况，分别在现场和控制室两地显示。其他功能与中、西部系统相同。
3.3 对高压变频器的技术要求
由于电解槽扩容（槽电流由160kA 扩容到180kA） ）改造后，排烟机所担负的净化任务也增加，因此，要求和排烟机配套的高压变频器的可靠性高，能够适应恶劣的使用环境；具有完善的数字控制功能，标准的数字通信接口；满足排烟机运行中的调速要求。
4 经济效益分析
4.1 投资概算
1）高压变频器
东部所选用变频器约120 万元/ 台，共240 万元；西、中部所选用变频器约125 万元/ 台，共500 万台。
2）电缆及空调约120 万元；
3）控制及采样系统约80 万元；
4）设备安装及其他约40 万元。
总投资约980 万元。
4.2 收益估算
4.2.1 东部风机
4.2.2 中、西部风机
5 结语
从计算结果看，我厂对排烟机采用高压变频器进行技术改造，不仅节能效果是显著的，而且可以对风机实现软启动，大大减少了启动电流对排烟机系统和电网的冲击，其带来的间接经济效益也是相当可观的。
