吉洪1 豆礼梅1 蒋显龙2 冉龙腾1 刘元虎1
1攀枝花攀煤联合焦化有限责任公司 四川攀枝花 617016 2 四川能投攀枝花煤化新能源有限公司 四川攀枝花 617016
摘要：高压氨水喷洒系统主要用于治理焦炉装煤时的冒烟冒火，至关重要的是控制好高压氨水的压力和流量。由于焦炉每炉有装煤时间只有几分钟，工频的高压氨水泵除了装煤时段外，长时间处于做无用功状态，造成了生产能耗高。本文从生产需求入手，结合公司设备实际情况通过对高氨泵变颇技术改造的使用进行探讨，以达到节能降耗、提高生产效益、便于调节控制的目的。
关键词：高压氨水；变频；控制方式；应用
Discussion and application of frequency conversion control mode of coke oven high pressure ammonia spray system
Ji Hong1 Dou LiMei1 Jiang Xianlong2 Ran Longteng1 Liu Yuanhu1
(1 Panzhihua Panzhihua coal United Coking Co., Ltd., Panzhihua 617016, Sichuan)
Abstract: the high pressure ammonia water spraying system is mainly used to control the smoke and fire of coke oven when charging coal. It is very important to control the pressure and flow of high pressure ammonia water. Because each coke oven has only a few minutes of coal charging time, the high-pressure ammonia water pump with power frequency is in the state of doing useless work for a long time besides the coal charging time, resulting in high energy consumption in production. In this paper, starting from the production demand, combined with the actual situation of the company's equipment, through the use of technical transformation of high ammonia pump transformer, in order to achieve the purpose of saving energy and reducing consumption, improving production efficiency and facilitating adjustment and control.
Key words: high pressure ammonia; Frequency conversion; Control mode; application
前言
攀煤联合焦化公司设置有两台90Kw高压氨水泵，为在焦炉装煤时提供高压氨水喷洒。在桥管喷洒的高压氨水使上升管根部形成一定的负压，引导荒煤气进入集气管，以减少装煤过程中外逸烟气和粉尘。由于高压氨水喷洒是间断的，装煤时就靠三通球阀切换喷射，不装煤时就关闭。喷射时要求压力恒定，高压氨水压力过小则上升管根部负压偏小，达不到除烟效果。高压氨水压力过大能造成上升管根部负压偏大，导致煤粉进入集气管，出现荒煤气管道及设备堵塞，以及降低化产品焦油质量。因此，高压氨水的压力和流量的有效控制，对焦炉生产和化产回收至关重要。高压氨水泵采用工频控制的运行方式，长期保持高压力状态，导致生产能耗高。故拟采用变频方式控制高压氨水泵运行，以达到节能降耗、提高生产效益、便于调节控制的目的。
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1高压氨水泵系统特性
高压氨水经过多级离心泵从化产车间循环氨水送至焦炉炉顶的上升管，我公司现场布置距离较远，落差也较大。系统特性曲线如图1。从图1中可见：I为泵的Q-H曲线，II为泵排出口阀门全开时的管路特性曲线[1]。I曲线与II曲线相交于A点，A点为泵的工作点很明显，只有A点所视示的流QA和压头HA既能满足管路系统的要求，又能为离心泵所供给。
由于生产的波动，出现泵的工作流量QA与生产要求不相适应的情况，则需及时对泵的工作点进行调节。在改变变频前，只有靠改变管路特性曲线来达到调节泵的工作点[2]。当关小阀门时，管路的局部阻力增大，管路特性曲变陡为III曲线，此时泵的工作点移至B点，相应流量为QB，显然QB<QA，即流量变小，若全开阀门，其阻力损失为CD高度，关小阀门， 其阻力损失为BD高度。其中BD-CD=BC，BC高度是由于阀门关小而额外多消耗在阀门上的能量。
在使用变频器后，当发生波动时，此时管路特性曲线II不变，而是通过变频使泵的转速改变，泵的特性曲线相应向下平移，由I变为I’，工作点A随之移到C点。于是流量仍由QA调节到QB，流量减小。若泵在额定转速时其阻力损失为AE，而此时转速变小其限力损失为CD。从CD<AE可看出，变频改变转训速的调节方法既无额外能量损失，全过程随工况变动而实行自动调节，以降低原来能量的消耗。
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2 变频系统控制方式
我公司高压氨水泵匹配电机型号为Y2-280M-2（90kW），额定电流为160A。根据容量与电机功率相近略偏高一点的选型原则。选用西门子装机装柜型变频器，型号为6SE70318EF60，容量为110KW，额定输出电流为191A。将变频器上限频率设定为50Hz，下限设定为30Hz,那么电机速度调节范围是1728~2880r/min。压力变送器将管网的压力信号转换成电信号，反馈到PID调节器，PID将压力反馈信号与压力设定信号相比较，同时经P、I、D诸循环调节后以4~20mA的直流控制信号至变频器，控制它的工作频率。这样输入的电流信号就可以自动调节电机的转速和高压氨水的压力。高压氨水泵变频调速流程详见图2。
为保证高压氨水的正常供给，主回路采用变频加旁路的办法控制电机运转，如图3所示。将KM2先把电动机与变频器的输出端连接起来，以确保KM1与KM3连锁保证了变频与工频分开控制，KM2与KM3不允许同时接通的。
3 结束语
（1）实现自动调节、工况稳定、操作简便，减少工人劳动强度。
（2）节电效过明显。当高压氨水出口压力在2.7 ~3.5MPa时，变频器输出的频率在40Hz左右。因此电机输出功率为P1=Pe(NL/NE)3= Pe (f1/fe)3=46KW。节电在50%左右。
（3）保护了电动机。应用了变频调速后，实现了软起动克服了异步电机起动的大电流对电网的冲击。同时也消除了起动和停机时的水锤效应。
参考文献
[1]张捍东，李冀平．变频器控制方式的比较研究[J].工程技术，2004．（3）： 81~85
[2]关旭东，孙海洋．变频控制方式的探讨与应用[J]．中国石油和化工标准与质量，2018，（038）002：75~76．