电解铝净化风机变频调速节能改造

电解铝净化风机变频调速节能改造

秦健斌

身份证号码  150202199503033013

摘要：电解铝是一项能源消耗较大的工艺，其中电解铝净化风机是消耗电能的重要设备之一。传统的电解铝净化风机采用恒速运行方式，存在能耗大、噪声高等问题。为此，针对电解铝净化风机的实际情况，提出了采用变频调速技术进行节能改造的方案。通过调整电机转速，可使电解铝净化风机的输出风量与外部需求相匹配，降低电机的启动电流，减少能源浪费，有效降低能源消耗和生产成本，达到节能减排的目的。

关键词：电解铝；净化风机；变频调速；节能；改造

引言：

在当前经济形势下，采用高效节能技术已经成为一个必须要面对的问题，尤其是在工业生产过程中，风机等动力设备是非常重要的能源消耗组成部分。采用变频调速技术可以有效地降低能源消耗和生产成本，提高生产效率，采用变频调速技术可以实现无级调速，范围比传统的挡板调节更广，更能适应实时变化的需求，对于实现可持续发展和环保产业具有重要的意义。

一、电解铝净化风机变频调速节能改造的必要性

随着经济的快速发展和工业化的不断深入，工业能耗的问题已经成为全球关注的焦点之一。因此，在工业生产过程中采用高效节能技术已经成为保护环境、减少能源消耗的重要途径。在工业生产中，风机是非常常见的动力设备，同时也是能源消耗的重要组成部分。在电解铝净化系统中，风机的运行状态会直接影响到整个系统的能源消耗和生产效率。传统的风机调节方法往往是通过人工调整挡板来控制风量，这种方法的缺点是效率低下，无法满足实时变化的需求，并且会产生大量的能量浪费[1]。因此，采用高效节能技术对于减少能源消耗，提高生产效率和保护环境具有重要意义。

电解铝净化风机是铝电解生产过程中必不可少的设备之一，其作用是将含氟氯碳等有害气体排放至大气中，从而保证生产环境的安全和健康。然而，传统的电解铝净化风机的运行方式为恒速运行，其节能效果不佳，运行成本也很高。对于这种情况，将电解铝净化风机进行变频调速节能改造显得十分必要。通过变频调速节能改造，可以实现净化风机的智能化控制和运行优化，降低风机的运行成本，提高节能效果。通过合理控制净化风机的电流、电压和频率等参数，实现风机的定时开关、启停、自动化控制等功能，同时也可以避免风机在运行中出现失速、共振和超载等问题。此外，变频调速技术还可以延长净化风机的使用寿命，并提高设备的稳定性和可靠性[2]。对于电解铝净化风机的运行方式进行变频调速节能改造是非常必要的。它不仅可以提高设备的节能效果和稳定性，还可以降低运行成本，实现生产环境的可持续发展。

二、变频节能选型及方案设计

（一）风机应用变频的节能原理

风机变频节能原理是基于控制风机的转速来实现节能的，传统的风机所使用的电机是恒速电机，其运行时需要一定的功率，如果遇到负载下降的情况，仍需保持恒速运转，这样会产生大量的能量浪费。通过应用变频技术，可以对电机进行调速，从而适应不同负载情况，减少电机的能耗[3]。变频器通过控制电压与频率，改变电机的转速，使其在不同的负载下可自动调整运行功率，从而达到节能的目的，同时也能有效延长设备寿命和提高系统运行效率。风量、风压、转速和轴功率之间存在如下关系：

Q=K1×n

H=K2×n2

P=K3×H×Q=K1×K2×K3×n3=K×n3

（二）变频器工作要求

高压变频器是一种用于调节电力系统的变频设备，其作用是将电源输入转换成变频输出，以便满足不同电机或负载的需求，同时实现节能、降低噪音等优势。在高压变频器的应用中，电源输入和输出都需符合相应的标准，以确保设备运行的稳定性和安全性。为了降低谐波对输入端口的影响，在设计高压变频器时，采用了一系列措施来避免输入谐波的产生。例如，可以使用配置合理的电容和感性元件，通过管理电源输入的瞬态响应来降低谐波的产生。另外，对于高压变频器来说，其输出符合相应的标准，无需安装单独的输入滤波器，这也可以节省谐波治理设备费用。在高压变频器的应用过程中，还可以采用单元串联脉宽调制叠波技术来抑制输出谐波含量并增加有功输入，有效提高系统功率因，从而实现更高效的能源利用。这种技术可以帮助实现输出波形接近完美的正弦波，减少噪音和振动，同时提高稳定性和可靠性。随着技术的不断发展，高压变频器在节能、降噪、提高系统功率因等方面已经成为重要的设备之一。通过采用各种措施，如有效管理电源输入、应用单元串联脉宽调制叠波技术等，可以进一步提高其应用效果。

（三）变频改造技术方案

为防止工频电源直接送到高压变频器的输出端子上，在变频器的旁路柜内设置三台真空断路器[4]。柜体中间设计通风道，通过前、后柜门空气过滤网，冷空气流经单元散热器，把功率单元的热量经通风道，由柜顶通风风机将热量排出[5]。

（四）运行控制策略

设备的运行安全是任何工业系统的首要任务。而为了保证设备的安全，必须实施恰当的运行控制策略。这些策略应该不仅有助于维护设备的安全性，同时还能够提高系统的工艺效率，节约能源，并且实现操作方便。在制定运行控制策略时，以下是需要考虑的一些关键因素。运行控制策略必须节约能源。这可以通过对设备的负载进行调整来实现。例如，能够节约能源的技术包括优化停机和启动时间、实施变速驱动行为，并且使用高效率的设备。应用科技发展必须始终注重设备的效率提升。在运行控制策略之中，同样需要实现提高效率的目标。这意味着需要将设备的布局和配置进行优化，以确保系统工艺流程能够以最佳的效率运行。自动运行时，PLC会根据逻辑条件、指令和检测数据等信息来自动调节系统的运行参数，以达到最佳运行状态。通过丰富运行控制策略，可以进一步优化系统的运行效率和能源消耗。同时，在确保设备运行安全和满足工艺需求的前提下，操作人员也能够更加便捷地对系统进行控制和调整。

（五）节能效果

风机是工业生产中不可或缺的设备，而变频调节技术的应用则为风机运行带来了诸多优势。采用变频调节后，风机的转速能够随着需要进行调节，这样可以有效地消除喘振现象，减轻各部件的磨损，延长设备寿命和维护周期，从而降低了风机的运行和维护费用。另外，通过变频改造，电机实现了软起动，启动电流小于电机额定电流的 1.2 倍。这样就避免了工频起动时大电流对电动机、电网的冲击，减少了设备运行的风险，同时也延长了受电设备的使用寿命。总的来说，采用变频调节技术的风机运行更加平稳，没有异响和振动等异常现象，从而提升了设备的安全性和稳定性。同时，采用变频器实现软起动，能够避免设备启动时的大电流冲击，减少了受电设备的损坏和维护费用。此外，变频技术还可以实现挡板阀的自动调节，并且不需要额外的维护，从而降低了维护成本和时间。因此，采用变频调节技术对风机进行改造，是一种高效、经济、可靠、安全的运行方式。

结束语：

在现代工业生产中，采用变频调速技术已经成为一种常见的高效节能技术，可以有效控制风机的运行状态，降低能源消耗和生产成本。变频调速技术的原理是通过改变电源的频率来控制电机的转速，进而调节风机的运行状态和风量。经过实际测试，本文提出的电解铝净化风机变频调速节能改造方案具有显著的节能效果，同时还可降低噪声，提高设备的使用寿命，具有很好的经济效益和社会效益。该方案的成功实施不仅可以为电解铝行业节约能源、降低成本，还可以为环保事业贡献一份力量。

参考文献：

[1]王君义.全要素标杆式管理在电解铝生产管理中的实践应用[J].冶金管理,2023(04):37-40.

[2]葛煜泉.风机变频节能改造可行性分析和工厂应用[J].山东工业技术,2022(05):110-114.

[3]王立鑫,王富强.变频改造技术在电解铝净化高压风机上应用的探讨[J].机械研究与应用,2022,35(04):139-142.

[4]杨聪富.高压变频器在电解铝厂排烟机上的应用[J].新疆有色金属,2022,45(01):104-106.

[5]李瑛娟,宋群玲,张金梁等.碳中和背景下电解铝行业节能减排的探讨[J].昆明冶金高等专科学校学报,2021,37(05):8-14+37.