英威腾高压变频器在泰国制糖工业中的应用

摘要：本文通过引入应用到泰国糖厂压榨机上的英威腾 GD5000高压变频器，从三个方面（工艺改进，产量增加，节能）讲述变频器应用的可行性和经济性。

关键词：GD5000高压变频器，压榨机，进料，预压;

1.       介绍

甘蔗精制糖的工艺过程，一般包括：糖汁萃取、清洗、蒸馏、结晶、净化和干燥。详细内容如下图：

图1. 制糖工艺过程

糖汁萃取是整个过程中的重要组成部分。按照有关的数据分析，萃取率每提高1％，糖的总回收率会增加0.88％-0.92％。现如今，萃取技术趋向于提高甘蔗预压，来增加压榨机的产能，通过使用压力进料辊，以提高压榨机的进料速度。在压榨的过程中，影响萃取率因素有很多，比如：

1.    蔗渣中的糖损失，在甘蔗压榨时，甘蔗汁从蔗渣分离。但蔗渣充满纤维，会引起压榨机出口膨胀并吸收部分甘蔗汁。同时由于压榨机工作效率，糖不能100％从甘蔗中压出。

2.    甘蔗的破碎，尤其是在预压时，甘蔗破碎和形状是确保整个碾碎系统质量的关键点。有了良好的破碎，甘蔗汁就很容易被压出，萃取效果会增加。

3.    蔗渣的水分含量，降低蔗渣中的水分含量是增加萃取的方法。

4.    切碎机的材料均匀性，来自切碎机的蔗层厚度的均匀性对提高萃取率非常重要。如果蔗层太厚，由于压榨不完全，蔗渣造成浪费；如果太薄，由于蔗渣的含水量过高，则会降低萃取率。

5.    压辊机械磨损，在压榨后段，机械磨损越来越严重，导致增加压辊之间的间隙，从而降低了萃取率。

总之，当使用压送辊（即齿状进料辊）方法时，在进料和预压过程中会使用传统的恒速控制方法。它会导致来自切碎机的蔗层厚度转化有大概10％的不合格，并致使甘蔗汁的平均萃取率低于95.4％。更低的萃取率表示甘蔗汁的更多损失，导致更低的生产输出。蔗层太厚将导致压送辊被卡住，严重影响生产。

当使用速度控制压榨机时，如果蔗层厚度不够厚，电机速度将会降低。压榨过程将停止并等候，直到达到合格厚度，确保完全压榨并增加平均萃取率0.2％以上。同时由于降速降流，实现了节能目标。

2.    项目分析

技术升级使得一家领先的泰国糖厂已经把产能提高到了10000吨/日，超过160万吨/年。

下面是升级后的产线图：

图2. 压榨产线图

升级部分是预压设备。在升级之前的问题如下：使用工频驱动的预压设备，由于固定频率和速度，会导致较低的糖分萃取率，并且压榨机很容易就会被卡住。升级后，采用变频驱动控制。

详细参数列表如下：

表1 预压电机参数

图3 现场加载和设备

3.    系统配置

据在现场需求，预压变频驱动器由变压器柜，供电设备柜和控制柜组成。控制柜面板上设有本地/远程按钮、紧急停止按钮和电源频率/变频指示灯。

变频驱动器采用英威腾GD5000逆变器。通过远程控制台可以监控系统状态和压榨机速度，操作人员在控制室就可以很便利地根据生产需求来调整压榨机运行速度，而且为提高生产效率提供了极大的优势。

图4 现场应用

4.    应用和优势

升级之后，优点如下，

1. 软启动，启动时间和启动方法可以根据现场情况进行调整。

2. 更高的功率因数。0.95以上，无需使用功率因数补偿装置，并且更加精炼。

3. 对电机无谐波污染，有效地降低了电机的热量。

4. 非常低的转矩脉冲，不会造成电机和其它机械设备之间的共振，并降低传输的机械磨损。

5. 完美的输出波形，失真度小于4％。

6. 减少由于蔗层太厚造成压榨机卡住或停机的现象。同时提高经济效益。

7. 提高萃取率。根据测量和计算，平均萃取率可提高0.2％。目前保守估计为0.1％，甘蔗550,000吨/年，糖13.5％，86％的收获率。增加的糖产量计算方法：550,000吨*13.5%*0.1%*86%=63.85吨。就按2700元/吨的价格，63.85吨*2700元/吨=172000元。这意味着企业可以多赚取172000元。

8. 节能效果显着。5台压榨机，总功率容量为2000kW。根据测量和计算，每吨甘蔗的功耗从33.02度下降至31.22度，达到相应糖厂的合理功耗水平。每吨1.8度的话，以550,000吨/年来计算，每年可以节能：550,000吨/年*1.8度/吨=990,000度。按0.5元/度的价格计算：800,000度*0.5元/度=400,000元。

9. 降低停机维护的损失，同时节省大量的维护成本。

5.结论

对于使用压榨机的糖厂，升级到交流变频器，不仅可以改进工艺，提高生产效率，而且提高了萃取率和糖的产量。同时它具有显著的节能效果。升级后的变频器系统工作正常，顾客满意。

参考资料

[1] GD5000系列高压变频调速系统手册。    深圳市英威腾电气股份有限公司。