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英威騰Goodrive5000系列高壓變頻器在糖廠的應用
摘 要：本文介紹了英威騰Goodrive5000系列高壓矢量變頻器在糖廠一組壓榨機組（即喂料機及壓榨機）上的應用，分別從制糖工藝流程的改進、產量的提高及實際節電情況三方面來說明變頻器在制糖廠壓榨機及喂料機上改造的可行性和經濟性。
關鍵詞：Goodrive5000高壓矢量變頻器、壓榨機、喂料機
1.引言
甘蔗制糖工序一般由提汁、清凈、蒸發、結晶、分蜜和干燥構成。其中提汁是整個過程中重要環節。現在糖廠普遍使用的甘蔗提汁方法是壓榨法。此方法具有處理甘蔗能力適應性強、技術管理方便和運行可靠等優點。
壓榨提汁的原理主要是將甘蔗斬切成絲狀與片狀的蔗料，通過喂料機入壓榨機，使充滿蔗汁的甘蔗細胞的細胞壁受到壓榨機輥的壓力而破裂，蔗料被壓縮，細胞被壓扁的同時排出蔗汁；借助于滲浸系統將從壓榨機排出、開始膨脹的蔗渣進行加水或稀汁滲浸，以稀釋細胞內的糖分，提取更多的蔗汁。
壓榨機是壓榨法提取甘蔗汁的重要設備。衡量提糖效率用糖分抽出率表示，其定義為從甘蔗中已被提取的蔗糖對甘蔗中蔗糖的質量百分數。一般甘蔗糖廠糖分抽出率在92～97％之間。在壓榨過程中，影響壓榨糖分抽出率的因素有許多。 其中喂料及壓榨過程中，一直是采用傳統的方式即工頻驅動恒速運行，從撕解機輸送過來的蔗層有大約10%的時間厚度會達不到要求，這樣會使糖分的平均抽出率偏低。糖分抽出率越低說明蔗汁流失越大，從而導致產量變低。并且如果出現蔗層太多時，壓榨機容易卡死，需要停機除渣，嚴重影響生產。當對壓榨機進行轉速調節后，蔗層厚度不夠時通過降低壓榨機電動機轉速，使蔗層達到正常厚度后再進行壓榨，這樣壓榨會比較充分，平均抽出率將可提高0.2%以上，同時由于轉速降低，電流下降從而達到節能省電的目的。
2.工況分析
通過近幾年技術改造，生產能力達到30000噸/日，年產量可達到400萬噸以上。現場需要改造的一條壓榨生產線，分為5級壓榨，該壓榨生產線如下圖示：
圖1 該糖廠壓榨線圖示
現場變頻器改造的是壓榨生產線的第三個壓榨機組（一臺喂料機和一臺壓榨機）。改造前：喂料機和壓榨機都采用工頻驅動，由于頻率及轉速固定，糖分抽出率不高，無法調節壓榨機組運行速度，消耗電能大，并且容易出現卡住現象。所以現場改造為變頻器調節的方式。異步電機的詳細參數見下表：
表1 喂料機及壓榨機電機參數表
電機型號 | 電機功率 | 額定電壓 | 額定電流 | 額定轉速 | 功率因素 | 負載類型 |
AEZM-PA | 1500KW | 3.3KV | 325A | 985RPM | 0.85 | 壓榨機 |
AEZM-PA | 700KW | 3.3KV | 147A | 983RPM | 0.87 | 喂料機 |
現場圖片如下：
圖2 壓榨線全貌圖示
圖3 3號喂料機及壓榨機圖片
3.系統選型配置
根據現場需要，喂料機及壓榨機變頻驅動系統由變壓器柜、功率單元柜和控制柜組成。在控制柜面板上設有本地/遠程按鈕、急停按鈕、工/變頻指示燈等。
現場采用的是深圳市英威騰電氣有限公司生產制造的GD5000系列高壓變頻器，變頻調速系統在現場運行時，其運行頻率設定的方法采用的遠程操作臺進行系統狀態的監控或壓榨機運行速度給定，電控室的值班人可以很方便地根據生產需求調節壓榨機的速度，對提供生產效率提供了有力的條件。
表2 變頻器配置表
變頻器型號 | 變頻器功率 | 額定電壓 | 額定電流 | 負載類型 |
GD5000-A2800-3.3 | 2240KW | 3.3KV | 490A | 壓榨機 |
GD5000-A1250-3.3 | 1000KW | 3.3KV | 219A | 喂料機 |
現場使用圖示：
圖4 現場變頻器圖示
4.改造效果
改造投產以后，具備以下優點：
● 對電機不產生諧波污染，有效降低了電機的發熱量。
● 轉矩脈沖很低，不會導致電機等機械設備的共振，同時也減少了傳動機構的磨損。
● 減少了壓榨機組因蔗層太厚，壓榨機卡住，導致停線的現象。
同時增加了經濟效益：
-根據測算，平均抽出率可提高0.2%以上，現在保守估計抽出率提高0.1%，按年榨100萬噸甘蔗，糖份13.5%，煮收率86%來計算：每個榨季多產糖100萬噸＊13.5%＊0.1%＊86%=116.1噸 ，按2000元/噸糖計：116.1噸＊2000元/噸=23.2萬元 ，使企業每個榨季多創收23.2萬元；
● 節電
-單個榨汁機組裝機裝機容量是為1500KW+700KW=2200kW，根據測算，改造后噸蔗耗電量從原來的35.22度下降到33.5度，已達到此類規模配置糖廠的正常能耗。每榨1噸甘蔗耗電減少1.72度，按年榨100萬噸蔗計算：每年節電：100萬噸＊1.72度/噸=172萬度。按0.4元/度計算：172萬度＊0.4元/度=68.8萬元；
● 減少了維修停工損失，節省了大量的維修費用。
5.結束語
對于壓榨法制糖，采用交流變頻改造后不但能改善工藝流程、提高生產效率；還能提高糖分抽出率、增加產量；同時具有可觀的節能效果、減少能源浪費。現場運行良好，得到了客戶的肯定與認可，值得全面推廣。
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