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   摘要：

   隨著電磁攪拌技術(shù)在黑色冶金和有色冶金等領(lǐng)域的應(yīng)用和普及，作為電磁攪拌核心的變頻電源技術(shù)也在同步發(fā)展，本文著重闡述匯川技術(shù)MD380四象限變頻器作為電磁攪拌設(shè)備四象限變頻電源已在河北、山東、河南、陜西、四川、山西等地眾多鋁熔爐等電磁攪拌設(shè)備上的廣泛應(yīng)用及其優(yōu)勢。

  關(guān)鍵詞： 金屬冶煉、鋁熔爐、電磁攪拌、MD380四象限變頻

  1.電磁攪拌系統(tǒng)簡介

  1.1發(fā)展

  黑色冶金領(lǐng)域：

  電磁攪拌技術(shù)已在世界范圍內(nèi)的黑色冶金領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在鋼廠連鑄生產(chǎn)上。電磁攪拌裝置在鋼水連鑄工藝段上使用由于具有可擴(kuò)大鑄坯等軸晶區(qū)，減輕鑄坯中心疏松、中心偏析和中心縮孔等優(yōu)勢可顯著提升連鑄鋼坯質(zhì)量而被鋼廠廣泛應(yīng)用。電磁攪拌裝置變頻電源功率一般在幾百千瓦到上兆瓦，按安裝位置不同分為結(jié)晶器電磁攪拌、二冷區(qū)電磁攪拌、凝固末端電磁攪拌三類，見下圖：
 
                 
                            鋼坯連鑄不同位置電磁攪拌示意圖

  而下圖結(jié)合鋼廠連鑄工藝標(biāo)示出了結(jié)晶器和凝固末端兩位置處的電磁攪拌：
 
         

  有色冶金領(lǐng)域：

  在中國自國家“七五”計劃之后電磁攪拌技術(shù)已被成功應(yīng)用于有色金屬冶金（鋁、鉛、鎂及合金等）取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。尤其鋁合金的需求，自60年代后鋁材生產(chǎn)發(fā)展迅速，每年大約增長4～8％，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、建筑、運(yùn)輸、電氣、化工、汽車制造、包裝和日用品工業(yè)等部行業(yè)產(chǎn)量僅次于鋼鐵，居金屬材料第二位。電磁攪拌作為鋁熔煉過程中的關(guān)鍵設(shè)備，在鋁熔煉過程中其為無接觸性無污染攪拌方式同時具有均勻金屬熔液溫度、縮短熔煉時間、均勻金屬熔液化學(xué)成分、減少氧化渣產(chǎn)生、降低燒損率、指標(biāo)可控性好、電氣化程度高等諸多優(yōu)勢而在鋁熔煉行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。下文重點介紹有色冶金領(lǐng)域的鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備及匯川技術(shù)MD380四象限變頻電源在小噸位鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備上的成熟應(yīng)用。

  1.2鋁熔爐電磁攪拌原理
 
                 

   感應(yīng)式電磁攪拌器主要由變頻電源和感應(yīng)器組成，是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的強(qiáng)磁場作用于金屬熔液（導(dǎo)體）上，從而促使金屬熔液（導(dǎo)體）在磁場作用下做規(guī)律運(yùn)動。變頻電源把50/60Hz的電網(wǎng)工頻交流電變換成頻率為0.5～5.0Hz、輸出電壓可調(diào)的3相或2相VF分離低頻電源，該電源電流通入電磁攪拌主體裝置（感應(yīng)器）中，形成交變行波磁場，此行波磁場穿透爐底的不銹鋼板及爐襯作用于金屬熔液上，金屬熔液在磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流又與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，從而使金屬熔液做有規(guī)律運(yùn)動，以達(dá)到對金屬溶液攪拌的目的。通過改變行波磁場的方向及強(qiáng)度，可以有效控制金屬熔液的攪拌方向和攪拌強(qiáng)度。

  1.3鋁熔爐電磁攪拌系統(tǒng)組成

  電磁攪拌系統(tǒng)主要由隔離變壓器、變頻電源柜、電磁攪拌器、本地操作臺、純水冷卻裝置、等組成，如實物圖如下：
 
               
  1.4鋁熔爐電磁攪拌裝置傳統(tǒng)變頻電源及其缺陷

  傳統(tǒng)的電磁攪拌變頻電源一般為交-交變頻電源或2象限交-直-交變頻電源，其存在如下缺陷：

1） 功率因數(shù)低；
2） 污染嚴(yán)重；
3） 無法實現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)，存在能量浪費(fèi)現(xiàn)象；
4） 運(yùn)行中忽停電易炸機(jī)等缺陷；

  變頻電源作為電磁攪拌設(shè)備的核心部分其性能特點直接決定了金屬冶煉的質(zhì)量、節(jié)電率和攪拌指標(biāo)的好壞，匯川技術(shù)MD380四象限變頻經(jīng)科學(xué)配置后作為電磁攪拌系統(tǒng)的變頻電源則可規(guī)避傳統(tǒng)變頻電源的諸多不足，下文介紹匯川技術(shù)MD380四象限變頻諸多鋁廠小噸位（40噸及以下）鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備上的成熟應(yīng)用和四象限變頻電源技術(shù)優(yōu)勢。

  2. 匯川技術(shù)MD380 四象限變頻在小噸位鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備上的應(yīng)用

  2.1匯川技術(shù)MD380四象限變頻電源電氣圖及簡介
 
  

  工業(yè)三相交流電經(jīng)隔離變壓器后送入四象限電源，四象限電源將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷汉皖l率分別可控的交流電輸出，從而可分別控制電磁攪拌力大小和攪拌速度快慢。另當(dāng)電磁攪拌器處于發(fā)電狀態(tài)時過剩能量可通過四象限電源反送到電網(wǎng)側(cè)，提高了能量利用率.其相對對于電磁攪拌傳統(tǒng)的二象限電源而言具有功率因數(shù)高、諧波污染小、綠色環(huán)保、可實現(xiàn)電網(wǎng)與負(fù)載間能量的雙向流動、母線電壓可控且穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)勢.

  2.2測試數(shù)據(jù)及現(xiàn)場圖片
 
                

                 

  測量數(shù)據(jù)—30噸鋁熔爐負(fù)載率87%時功率功率因數(shù)及U、I波形
 
           
                         現(xiàn)場局部照片

  3.匯川技術(shù)MD380 四象限變頻驅(qū)動方案在小噸位電磁攪拌上的優(yōu)勢

   1）MD380四象限變頻器作為鋁熔爐電磁攪拌裝置的變頻電源主要應(yīng)用于40噸及以下容量鋁熔爐，而大噸位鋁熔爐電磁攪拌MD601工程型四象限柜式變頻器可勝任；

   2）MD380四象限變頻器的應(yīng)用，其能量回饋技術(shù)在額定負(fù)載率時系統(tǒng)功率因數(shù)可達(dá)0.99以上，可降低電網(wǎng)側(cè)供電變壓器容量成本，也幫用戶節(jié)省了無功補(bǔ)償設(shè)備的投資；

  3）MD380四象限變頻器使得變頻電源對電網(wǎng)側(cè)的電流總諧波污染大大降低，整流側(cè)負(fù)載率超過70%左右時電流總諧波小于5%，綠色環(huán)保；

   4）MD380四象限變頻的母線電壓和輸出電壓連續(xù)可控且平穩(wěn)（受電網(wǎng)側(cè)電壓波動等因素影響小），克服了以往交-交變頻或普通兩象限變頻輸出電壓受電網(wǎng)等因素波動大而影響金屬熔煉質(zhì)量的弊端；

  5）MD380支持Profibus-DP、Modbus-RTU、CAN通訊模式，方便工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用；

  6）MD380特殊的VF分離功能，解決了小噸位電磁攪拌特殊負(fù)載正常工作時的主動防御安全停車的難題；

  7）MD380合理的制動系統(tǒng)配置和特殊的軟件處理滿足了運(yùn)行中忽停電等特殊工況下電磁攪拌系統(tǒng)可靠安全關(guān)斷的要求，避免了傳統(tǒng)交-交變頻電源或交-直-交2象限變頻電源此工況下易炸機(jī)的缺陷。

  8）MD380完善的保護(hù)功能保障了系統(tǒng)的安全性和可靠性；

  9）MD380的故障記憶與匯川觸摸屏無縫結(jié)合便于現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)和診斷；

  10）MD380電磁攪拌專用變頻還具有電流閉環(huán)功能供不同電磁攪拌客戶現(xiàn)場選擇應(yīng)用；

  四、結(jié)束語

  隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快步發(fā)展和基礎(chǔ)能源的相對困乏，國家對電網(wǎng)的工業(yè)污染和工業(yè)設(shè)備節(jié)能越加重視，匯川技術(shù)MD380、MD601四象限變頻器作為電磁攪拌裝置的變頻電源較之其傳統(tǒng)的變頻電源具有綠色、環(huán)保、節(jié)能、功率因數(shù)高、可靠性高、功能完善等諸多優(yōu)勢將會在分布于全國各地的諸多鋁廠（鋁熔爐）和鋼廠（連鑄生產(chǎn)線）等的電磁攪拌設(shè)備上引領(lǐng)技術(shù)潮流。
 
      
 
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