英威腾高压矢量变频器在糖厂压榨机上的应用

一、引言

   甘蔗制糖工序一般包括提汁、清净、蒸发、结晶、分蜜和干燥。具体如下图示：

图1、甘蔗制糖工序图。

   其中提汁是整个过程中重要环节，压榨机是压榨法提取甘蔗汁的重要设备。根据有关数据分析知，若压榨抽出率提高1%，则糖分总回收率提高0.88%—0.92%。现代提汁技术倾向于加强甘蔗预处理，采用压力入料辊，以强化压榨机的入料，进行预压缩，从而提高压榨机生产能力。

   但在压榨过程中，影响压榨抽出率的因素有许多，大致有以下几点：

   1）糖份在蔗渣中的损失。因为甘蔗在压榨过程中，分离出蔗汁和蔗渣，蔗渣富含纤维成分，当蔗渣在离开压榨机出口时又会膨胀，此时蔗渣随着自身的膨胀在出口处会吸去已榨出的一部分蔗汁，同时受到压榨机效能的影响，甘蔗中的糖份不可能全部榨出。

   2）甘蔗的破碎度。特别对于预压榨环节，甘蔗的破碎度及形态是保证整个压榨系统抽出的前提。甘蔗破碎度好，蔗汁易于压出，渗出效果提高。

   3） 蔗渣水分含量。降低蔗渣水分是提高抽出的保证。

   4） 撕解机撕解的均匀度。撕解机传送的蔗层厚度均匀对提高抽出率非常重要。如果蔗层过厚，压榨不彻底，使蔗渣造成浪费；如果蔗层过薄，压不干蔗层，蔗渣水分过高，影响抽出率。

   5）榨辊的机械磨损。在榨季后期，由于榨辊的磨损越来越严重，导致榨辊的间隙扩大，使抽出率下降。

   综上所述，采用压力入料辊（又称齿状入料辊）方法时，其中喂料及预压榨过程中，一直是采用传统的方式恒速运行，从撕解机输送过来的蔗层有大约10%的时间厚度会达不到要求，这样会使蔗汁的平均抽出率低于95.4%。抽出率越低说明蔗汁流失越大，从而导致产量变低。并且如果出现蔗层太多时，压辊机会直接卡死，严重影响生产。

   当对压榨机进行转速调节后，蔗层厚度不够时通过降低压榨机电动机转速，使蔗层达到正常厚度后再进行压榨，这样压榨会比较充分，平均抽出率将可提高0.2%以上，同时由于转速降低，电流下降从而达到节能省电的目的。

二、工况分析

   泰国某糖厂，是糖业加工前茅的制糖企业，其通过近几年技术改造，生产能力达到10000吨/日，年产量可达到160万吨以上。

现场改造一条压榨生产线简易图如下：

图2、该糖厂压榨过程简易图

   现场改造部分是预压榨机组。改造前：预压榨机组采用汽轮机带动，由于汽轮机效率低，糖分抽出率不高。所以改成异步电动机 变频器调节的方式。异步电机的详细参数见下表：

表1、预压榨机电机参数表

 现场图片如下：

图3、现场负载及设备图片

三、系统方案

  根据现场需要，预压榨机变频驱动系统由旁路柜、变压器柜、功率单元柜和控制柜组成。其中旁路柜为工频启动柜。在控制柜面板上设有本地/远程按钮、急停按钮、工/变频指示灯等。具体方案见下图：

   采用的是深圳市英威腾电气有限公司生产制造的GD5000系列高压变频器，变频调速系统在现场运行时，其运行频率设定的方法采用的远程操作台进行系统状态的监控或压榨机运行速度给定，电控室的值班人可以很方便地根据生产需求调节压榨机的速度，对提供生产效率提供了有力的条件。

  现场使用图示：

图5、现场应用图示

四、应用及优点

   改造投产以后，具备以下优点：

1）能实现软启动，启动时间和启动的方式可以根椐现场工况进行调整。

2）高功率因数，达0.95以上，无需另加功率因数补偿装置，避免了因无功带来的罚款。

3）对电机不产生谐波污染，有效降低了电机的发热量。

4）转矩脉冲很低，不会导致电机等机械设备的共振，同时也减少了传动机构的磨损。

5）输出波形完美，失真度小于4% 。

6）减少了压榨机组因蔗层太厚，压榨机卡住，导致停线的现象。

同时，增加了经济效益：

1）提高了抽出率：根据测算，平均抽出率可提高0.2%以上，现在保守估计抽出率提高0.1%，按年榨55万吨甘蔗，糖份13.5%，煮收率86%来计算：每个榨季多产糖55万吨＊13.5%＊0.1%＊86%=63.85吨 ，按2700元/吨糖计：63.85吨＊2700元/吨=17.2万元 ，使企业每个榨季多创收17.2万元。

2）节电效果显著：5台榨汁机装机总容量为2000kW，根据测算，改造后吨蔗耗电量从原来的33.02度下降到31.22度，已达到此类规模配置糖厂的正常的合理能耗水平。每榨1吨甘蔗耗电减少1.8度，按年榨55万吨蔗计算：每年节电：55万吨＊1.8度/吨=99万度。按0.5元/度计算：80万度＊0.5元/度=40万元。

3）减少了维修停工损失，节省了大量的维修费用。

五、结论

   对于压榨法制糖厂，采用交流变频改造后不但能改善工艺流程、提高生产效率；又能提高蔗糖的抽出率、增加产量；同时具有可观的节能效果、减少能源浪费。现场运行效果良好，得到了客户的肯定与认可。