利德華福高壓變頻器在電鍍錫生產(chǎn)線上的應(yīng)用
一、引言
鍍錫機(jī)組一般分為熱鍍錫和電鍍錫兩種。熱鍍錫鍍層較厚,一般為3—5μm,板帶運(yùn)行速度低,一般為0.2—0.3 m/s;而電鍍錫鍍層較薄,一般為0.5—1.5μm,板帶運(yùn)行速度為3—10 m/s,產(chǎn)量較高,現(xiàn)新建的鍍錫機(jī)組大部分采用電鍍錫,軟熔在電鍍錫工藝中起著重要作用,鍍錫軟熔的目的:使帶鋼加熱到錫的熔點(diǎn)232℃以上,鍍錫層瞬間熔化,由此獲得光亮的無(wú)針孔的錫層,在錫層與帶鋼之間生成FeSn2合金層,既提高了鍍錫層的結(jié)合力,又增強(qiáng)了鍍錫板的防腐能力,所以軟熔處理的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量,軟熔處理會(huì)改善鍍層結(jié)合力,但溫度和時(shí)間不宜過(guò)高、過(guò)長(zhǎng);軟熔處理的溫度過(guò)高和時(shí)間過(guò)長(zhǎng),表面會(huì)析出錫珠,影響表面質(zhì)量。
早期的軟熔處理采用帶鋼加熱方法有電阻加熱法、感應(yīng)加熱法。
電阻加熱法--利用帶鋼的電阻性能,在帶鋼上加交流電加熱,其缺點(diǎn)是:速度慢,效率低,由于帶鋼與導(dǎo)電輥接觸,易燒輥,生產(chǎn)成本高。
感應(yīng)加熱法--采用高頻感應(yīng)加熱方式使鍍錫板錫層再熔化稱為感應(yīng)軟熔或感應(yīng)軟熔加熱。感應(yīng)軟熔的優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快、非接觸、產(chǎn)品質(zhì)量可控。由于帶鋼不接觸導(dǎo)電輥,因而不會(huì)產(chǎn)生電阻軟熔時(shí)容易出現(xiàn)的電弧燒點(diǎn)等表面缺陷,同時(shí)由于感應(yīng)軟熔的加熱速度很快,有利于減少錫層的氧化,從而增加了鍍錫板的整體耐蝕性。其缺點(diǎn)是加熱的效率比電阻軟熔低,高頻、大功率使用時(shí),電子功率器件的成本高,調(diào)試?yán)щy,在中低速生產(chǎn)線上很少單獨(dú)使用。
目前鍍錫線軟熔電阻加熱法的軟熔電壓由高壓變頻器經(jīng)軟熔設(shè)備產(chǎn)生一單相高壓,再經(jīng)過(guò)降壓變壓器降壓后接至2個(gè)軟熔導(dǎo)電輥,此種方法有以下特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì):
(1)輸入功率因數(shù)高,電流諧波少,無(wú)需功率因數(shù)補(bǔ)償/諧波抑制裝置;
(2)裝置工作效率高;
(3)可改變軟熔電壓頻率。
二、企業(yè)概況
衡水板業(yè)建設(shè)的400米/分鐘的鍍錫機(jī)組是目前國(guó)產(chǎn)速度最高的鍍錫生產(chǎn)線,該機(jī)組最大特點(diǎn)是采用不溶性陽(yáng)極和國(guó)際最先進(jìn)的變頻電阻軟熔工藝,該工藝不但節(jié)省了重熔陽(yáng)極能耗,而且還大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,也克服了感應(yīng)軟熔帶來(lái)的工藝復(fù)雜控制困難的問(wèn)題。
衡水板業(yè)的冷軋板材項(xiàng)目,一期工程設(shè)計(jì)產(chǎn)能25萬(wàn)噸。其生產(chǎn)的精密冷軋薄板產(chǎn)品的最薄厚度僅為0.13毫米,開發(fā)的高檔鍍錫板產(chǎn)品完全可滿足國(guó)內(nèi)外用戶對(duì)食品級(jí)包裝材料的要求。二期工程將繼續(xù)提高冷軋和鍍錫產(chǎn)品的產(chǎn)能,年產(chǎn)能力達(dá)到50萬(wàn)噸。在此基礎(chǔ)上,將充分利用集團(tuán)公司內(nèi)豐富的優(yōu)質(zhì)熱軋板材資源以及衡板建立的良好市場(chǎng)渠道,發(fā)展冷連軋及深加工項(xiàng)目,使衡水板業(yè)公司的超薄冷軋及深加工產(chǎn)品產(chǎn)能擴(kuò)大到150萬(wàn)噸。按照集團(tuán)“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流”的總體要求,一期工程項(xiàng)目將建設(shè)包括原料剪切、酸洗、可逆冷軋、平整、脫脂、連續(xù)退火和高速鍍錫等十條生產(chǎn)線、十二個(gè)機(jī)組,同時(shí)配套建設(shè)變電站、水處理、天然氣站等公輔設(shè)施,屆時(shí),衡水板業(yè)超薄冷軋產(chǎn)品及冷軋鍍錫產(chǎn)品將以優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量、較低的成本優(yōu)勢(shì)替代進(jìn)口產(chǎn)品,為中國(guó)民族工業(yè)的發(fā)展再鑄輝煌。
三、系統(tǒng)方案
變頻器功率模塊連接圖如下:
10kV兩相高壓變頻器由18個(gè)功率模塊,其中每相有9個(gè)IGBT功率模塊,18個(gè)IGBT首尾串聯(lián)構(gòu)成兩相高壓電輸出,與常規(guī)變頻器有所不同,不再滿足V/F關(guān)系,電壓和頻率沒(méi)有關(guān)聯(lián),由兩路模擬量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
現(xiàn)場(chǎng)DCS給定兩路信號(hào),一路頻率給定,通過(guò)PROFIBUS通訊,調(diào)節(jié)范圍為50---150HZ;另一路電壓給定,直接接到信號(hào)調(diào)整板,不通過(guò)PLC,調(diào)節(jié)范圍為300—10000V,根據(jù)生產(chǎn)需求,實(shí)時(shí)調(diào)整頻率和電壓,變頻器輸出單相高壓再經(jīng)過(guò)軟熔變壓器降壓后接至2個(gè)軟熔導(dǎo)電輥 ,來(lái)對(duì)鍍錫鋼板進(jìn)行深加工,使產(chǎn)品更加完美無(wú)瑕。
DCS操作畫面如下圖所示:
系統(tǒng)控制方式
軟熔變壓器降壓后利用銅排接至碳刷,碳刷接在導(dǎo)電輥上,至此在導(dǎo)電輥上形成低電壓大電流來(lái)對(duì)板材進(jìn)行處理。如下圖:
現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)
軟熔變壓器 | 西安博望電力電子工程有限公司 |
型號(hào) | ZEDAF-3450/10 |
一次容量(kVA) | 3570 |
二次容量(KVA) | 3570 |
一次電壓(V) | 10000 |
二次電壓(V) | 284.8 |
一次電流(A) | 358 |
二次電流(A) | 6250*2 |
負(fù)載損耗(W) | 24320 |
空載損耗(W) | 3680 |
阻抗電壓(V) | 5.4% |
空載電流(A) | 1% |
四、設(shè)備整體現(xiàn)場(chǎng)圖
整體設(shè)備由1個(gè)進(jìn)線開關(guān)柜,1個(gè)輸出接觸器柜,1個(gè)變壓器柜,1個(gè)功率柜,1個(gè)控制柜等主要部分組成。
冷卻系統(tǒng)圖
冷卻設(shè)備主機(jī)安裝于室外,該裝置配備兩臺(tái)制冷壓縮機(jī)。與現(xiàn)場(chǎng)接口簡(jiǎn)單,提供兩路380V交流電源即可,操作方便,維護(hù)量少,保護(hù)功能完善. 正常運(yùn)行時(shí),每段電源各帶一臺(tái)壓縮機(jī)和4個(gè)軸流風(fēng)機(jī);當(dāng)單段電源故障時(shí),另外一側(cè)工作電源帶兩臺(tái)壓縮機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行。兩臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)備停運(yùn)時(shí),可以通過(guò)風(fēng)道回路設(shè)置的風(fēng)門實(shí)現(xiàn)變頻器功率柜自身冷卻,減少冷卻裝置故障對(duì)變頻器運(yùn)行的影響,完整的冷卻系統(tǒng)解決方案,有效減低了輔助系統(tǒng)的故障率,保證設(shè)備安全運(yùn)行.
五、總結(jié)
該廠屬于新建廠區(qū),配套設(shè)施還不完善,目前生產(chǎn)中帶鋼速度平均在250米/分左右,隨著廠區(qū)的完善帶鋼速度將會(huì)提高至400米/分,設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行將近半年,滿足工藝要求,此次成功應(yīng)用使得高壓變頻器在鍍錫線上的應(yīng)用得到了推廣,相信不久將會(huì)有越來(lái)越多的高壓變頻器應(yīng)用到電鍍錫生產(chǎn)線中。
提交
與強(qiáng)者同行,利德華福助力高能耗企業(yè)綠色發(fā)展
利德華福 HAR3000系列高壓變頻器
利德華福HAR3000系列高壓變頻器新品上市
利德華福連續(xù)兩屆榮獲“設(shè)計(jì)師及用戶優(yōu)選十大品牌”
施耐德電氣變頻系統(tǒng)業(yè)務(wù)副總裁張彥達(dá)先生的新年賀詞