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利德華福高壓變頻器在電鍍錫生產(chǎn)線上的應(yīng)用
北京利德華福電氣技術(shù)有限公司
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，軟熔處理會改善鍍層結(jié)合力,但溫度和時(shí)間不宜過高、過長；軟熔處理的溫度過高和時(shí)間過長，表面會析出錫珠，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:
�。�1)輸入功率因數(shù)高，電流諧波少，無需功率因數(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)是采用不溶性陽極和國際最先進(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)軟熔帶來的工藝復(fù)雜控制困難的問題。
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)品完全可滿足國內(nèi)外用戶對食品級包裝材料的要求。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150萬噸。按照集團(tuán)“國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流”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)勢替代進(jìn)口產(chǎn)品，為中國民族工業(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，電壓和頻率沒有關(guān)聯(lián)，由兩路模擬量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
現(xiàn)場DCS給定兩路信號，一路頻率給定，通過PROFIBUS通訊，調(diào)節(jié)范圍為50---150HZ；另一路電壓給定，直接接到信號調(diào)整板，不通過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)過軟熔變壓器降壓后接至2個(gè)軟熔導(dǎo)電輥 ,來對鍍錫鋼板進(jìn)行深加工，使產(chǎn)品更加完美無瑕。
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對板材進(jìn)行處理。如下圖：
現(xiàn)場技術(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 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，該裝置配備兩臺制冷壓縮機(jī)。與現(xiàn)場接口簡單,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)工作電源帶兩臺壓縮機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行。兩臺壓縮機(jī)設(shè)備停運(yùn)時(shí)，可以通過風(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，相信不久將會有越來越多的高壓變頻器應(yīng)用到電鍍錫生產(chǎn)線中。
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