摘要：本文通過(guò)介紹英威騰GD5000高壓矢量變頻器在泰國(guó)某糖廠壓榨機(jī)上的應(yīng)用，分別從制糖工藝的改進(jìn)、產(chǎn)量的提高及實(shí)際節(jié)電情況三方面來(lái)說(shuō)明制糖廠壓榨機(jī)上變頻改造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

　　關(guān)鍵詞：GD5000高壓矢量變頻器、壓榨機(jī)、喂料及預(yù)壓榨

　一、 引言

　　甘蔗制糖工序一般包括提汁、清凈、蒸發(fā)、結(jié)晶、分蜜和干燥。具體如下圖示：

　　

　　圖1、甘蔗制糖工序圖。

　　其中提汁是整個(gè)過(guò)程中重要環(huán)節(jié)，壓榨機(jī)是壓榨法提取甘蔗汁的重要設(shè)備。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)分析知，若壓榨抽出率提高1%，則糖分總回收率提高0.88%—0.92%。現(xiàn)代提汁技術(shù)傾向于加強(qiáng)甘蔗預(yù)處理，采用壓力入料輥，以強(qiáng)化壓榨機(jī)的入料，進(jìn)行預(yù)壓縮，從而提高壓榨機(jī)生產(chǎn)能力。

　　但在壓榨過(guò)程中，影響壓榨抽出率的因素有許多，大致有以下幾點(diǎn)：

　　1）糖份在蔗渣中的損失。因?yàn)楦收嵩趬赫ミ^(guò)程中，分離出蔗汁和蔗渣，蔗渣富含纖維成分，當(dāng)蔗渣在離開(kāi)壓榨機(jī)出口時(shí)又會(huì)膨脹，此時(shí)蔗渣隨著自身的膨脹在出口處會(huì)吸去已榨出的一部分蔗汁，同時(shí)受到壓榨機(jī)效能的影響，甘蔗中的糖份不可能全部榨出。

　　2）甘蔗的破碎度。特別對(duì)于預(yù)壓榨環(huán)節(jié)，甘蔗的破碎度及形態(tài)是保證整個(gè)壓榨系統(tǒng)抽出的前提。甘蔗破碎度好，蔗汁易于壓出，滲出效果提高。

　　3） 蔗渣水分含量。降低蔗渣水分是提高抽出的保證。

　　4） 撕解機(jī)撕解的均勻度。撕解機(jī)傳送的蔗層厚度均勻?qū)μ岣叱槌雎史浅Ｖ匾Ｈ绻釋舆^(guò)厚，壓榨不徹底，使蔗渣造成浪費(fèi)；如果蔗層過(guò)薄，壓不干蔗層，蔗渣水分過(guò)高，影響抽出率。

　　5）榨輥的機(jī)械磨損。在榨季后期，由于榨輥的磨損越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致榨輥的間隙擴(kuò)大，使抽出率下降。

　　綜上所述，采用壓力入料輥（又稱齒狀入料輥）方法時(shí)，其中喂料及預(yù)壓榨過(guò)程中，一直是采用傳統(tǒng)的方式恒速運(yùn)行，從撕解機(jī)輸送過(guò)來(lái)的蔗層有大約10%的時(shí)間厚度會(huì)達(dá)不到要求，這樣會(huì)使蔗汁的平均抽出率低于95.4%。抽出率越低說(shuō)明蔗汁流失越大，從而導(dǎo)致產(chǎn)量變低。并且如果出現(xiàn)蔗層太多時(shí)，壓輥機(jī)會(huì)直接卡死，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

　　當(dāng)對(duì)壓榨機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后，蔗層厚度不夠時(shí)通過(guò)降低壓榨機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使蔗層達(dá)到正常厚度后再進(jìn)行壓榨，這樣壓榨會(huì)比較充分，平均抽出率將可提高0.2%以上，同時(shí)由于轉(zhuǎn)速降低，電流下降從而達(dá)到節(jié)能省電的目的。

　二、 工況分析

　　泰國(guó)某糖廠，是糖業(yè)加工前茅的制糖企業(yè)，其通過(guò)近幾年技術(shù)改造，生產(chǎn)能力達(dá)到10000噸/日，年產(chǎn)量可達(dá)到160萬(wàn)噸以上。

　　現(xiàn)場(chǎng)改造一條壓榨生產(chǎn)線簡(jiǎn)易圖如下：

　　

　　圖2、該糖廠壓榨過(guò)程簡(jiǎn)易圖

　　現(xiàn)場(chǎng)改造部分是預(yù)壓榨機(jī)組。改造前：預(yù)壓榨機(jī)組采用汽輪機(jī)帶動(dòng)，由于汽輪機(jī)效率低，糖分抽出率不高。所以改成異步電動(dòng)機(jī)+變頻器調(diào)節(jié)的方式。異步電機(jī)的詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)下表：

　　表1、預(yù)壓榨機(jī)電機(jī)參數(shù)表

　　現(xiàn)場(chǎng)圖片如下：

　　 

　　 圖3、現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載及設(shè)備圖片

　三、系統(tǒng)方案

　　   根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，預(yù)壓榨機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由旁路柜、變壓器柜、功率單元柜和控制柜組成。其中旁路柜為工頻啟動(dòng)柜。在控制柜面板上設(shè)有本地/遠(yuǎn)程按鈕、急停按鈕、工/變頻指示燈等。具體方案見(jiàn)下圖：

　　

　　 圖4、變頻系統(tǒng)方案圖示

　　采用的是深圳市英威騰電氣有限公司生產(chǎn)制造的GD5000系列高壓變頻器，變頻調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行頻率設(shè)定的方法采用的遠(yuǎn)程操作臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控或壓榨機(jī)運(yùn)行速度給定，電控室的值班人可以很方便地根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)節(jié)壓榨機(jī)的速度，對(duì)提供生產(chǎn)效率提供了有力的條件。

　　   現(xiàn)場(chǎng)使用圖示：

　　  

　　圖5、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖示

　四、應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)

  改造投產(chǎn)以后，具備以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1）能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)的方式可以根椐現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行調(diào)整。

　　2）高功率因數(shù)，達(dá)0.95以上，無(wú)需另加功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，避免了因無(wú)功帶來(lái)的罰款。

　　3）對(duì)電機(jī)不產(chǎn)生諧波污染，有效降低了電機(jī)的發(fā)熱量。

　　4）轉(zhuǎn)矩脈沖很低，不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)等機(jī)械設(shè)備的共振，同時(shí)也減少了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損。

　　5）輸出波形完美，失真度小于4% 。

　　6）減少了壓榨機(jī)組因蔗層太厚，壓榨機(jī)卡住，導(dǎo)致停線的現(xiàn)象。

　　同時(shí)，增加了經(jīng)濟(jì)效益：

　　1）提高了抽出率：根據(jù)測(cè)算，平均抽出率可提高0.2%以上，現(xiàn)在保守估計(jì)抽出率提高0.1%，按年榨55萬(wàn)噸甘蔗，糖份13.5%，煮收率86%來(lái)計(jì)算：每個(gè)榨季多產(chǎn)糖55萬(wàn)噸＊13.5%＊0.1%＊86%=63.85噸 ，按2700元/噸糖計(jì)：63.85噸＊2700元/噸=17.2萬(wàn)元 ，使企業(yè)每個(gè)榨季多創(chuàng)收17.2萬(wàn)元。

　　2）節(jié)電效果顯著：5臺(tái)榨汁機(jī)裝機(jī)總?cè)萘繛?000kW，根據(jù)測(cè)算，改造后噸蔗耗電量從原來(lái)的33.02度下降到31.22度，已達(dá)到此類規(guī)模配置糖廠的正常的合理能耗水平。每榨1噸甘蔗耗電減少1.8度，按年榨55萬(wàn)噸蔗計(jì)算：每年節(jié)電：55萬(wàn)噸＊1.8度/噸=99萬(wàn)度。按0.5元/度計(jì)算：80萬(wàn)度＊0.5元/度=40萬(wàn)元。

　　3）減少了維修停工損失，節(jié)省了大量的維修費(fèi)用。

　五、結(jié)論

　　    對(duì)于壓榨法制糖廠，采用交流變頻改造后不但能改善工藝流程、提高生產(chǎn)效率；又能提高蔗糖的抽出率、增加產(chǎn)量；同時(shí)具有可觀的節(jié)能效果、減少能源浪費(fèi)。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果良好，得到了客戶的肯定與認(rèn)可。