利德華福高壓變頻器在電鍍錫生產線上的應用

　　                                                北京利德華福電氣技術有限公司

　　一、引言

　　鍍錫機組一般分為熱鍍錫和電鍍錫兩種。熱鍍錫鍍層較厚，一般為3—5µm，板帶運行速度低，一般為0．2—0．3 m／s；而電鍍錫鍍層較薄，一般為0．5—1．5µm，板帶運行速度為3—10 m／s，產量較高，現新建的鍍錫機組大部分采用電鍍錫，軟熔在電鍍錫工藝中起著重要作用，鍍錫軟熔的目的：使帶鋼加熱到錫的熔點232℃以上，鍍錫層瞬間熔化，由此獲得光亮的無針孔的錫層，在錫層與帶鋼之間生成FeSn2合金層，既提高了鍍錫層的結合力，又增強了鍍錫板的防腐能力，所以軟熔處理的好壞直接影響產品質量，軟熔處理會改善鍍層結合力,但溫度和時間不宜過高、過長；軟熔處理的溫度過高和時間過長，表面會析出錫珠，影響表面質量。

　　    早期的軟熔處理采用帶鋼加熱方法有電阻加熱法、感應加熱法。

　　    電阻加熱法--利用帶鋼的電阻性能，在帶鋼上加交流電加熱，其缺點是：速度慢，效率低，由于帶鋼與導電輥接觸，易燒輥，生產成本高。

　　   感應加熱法--采用高頻感應加熱方式使鍍錫板錫層再熔化稱為感應軟熔或感應軟熔加熱。感應軟熔的優點是加熱速度快、非接觸、產品質量可控。由于帶鋼不接觸導電輥，因而不會產生電阻軟熔時容易出現的電弧燒點等表面缺陷，同時由于感應軟熔的加熱速度很快,有利于減少錫層的氧化，從而增加了鍍錫板的整體耐蝕性。其缺點是加熱的效率比電阻軟熔低，高頻、大功率使用時，電子功率器件的成本高，調試困難，在中低速生產線上很少單獨使用。

　　目前鍍錫線軟熔電阻加熱法的軟熔電壓由高壓變頻器經軟熔設備產生一單相高壓，再經過降壓變壓器降壓后接至2個軟熔導電輥，此種方法有以下特點及優勢:

　　（1)輸入功率因數高，電流諧波少，無需功率因數補償/諧波抑制裝置；

　　（2)裝置工作效率高；

　　（3)可改變軟熔電壓頻率。

　　二、企業概況

　　衡水板業建設的400米/分鐘的鍍錫機組是目前國產速度最高的鍍錫生產線，該機組最大特點是采用不溶性陽極和國際最先進的變頻電阻軟熔工藝，該工藝不但節省了重熔陽極能耗，而且還大大減輕了工人的勞動強度，也克服了感應軟熔帶來的工藝復雜控制困難的問題。

　　衡水板業的冷軋板材項目，一期工程設計產能25萬噸。其生產的精密冷軋薄板產品的最薄厚度僅為0.13毫米，開發的高檔鍍錫板產品完全可滿足國內外用戶對食品級包裝材料的要求。二期工程將繼續提高冷軋和鍍錫產品的產能，年產能力達到50萬噸。在此基礎上，將充分利用集團公司內豐富的優質熱軋板材資源以及衡板建立的良好市場渠道，發展冷連軋及深加工項目，使衡水板業公司的超薄冷軋及深加工產品產能擴大到150萬噸。按照集團“國內領先、國際一流”的總體要求，一期工程項目將建設包括原料剪切、酸洗、可逆冷軋、平整、脫脂、連續退火和高速鍍錫等十條生產線、十二個機組，同時配套建設變電站、水處理、天然氣站等公輔設施，屆時，衡水板業超薄冷軋產品及冷軋鍍錫產品將以優良的產品質量、較低的成本優勢替代進口產品，為中國民族工業的發展再鑄輝煌。

　　三、系統方案

　　變頻器功率模塊連接圖如下：

　　10kV兩相高壓變頻器由18個功率模塊，其中每相有9個IGBT功率模塊，18個IGBT首尾串聯構成兩相高壓電輸出，與常規變頻器有所不同，不再滿足V/F關系，電壓和頻率沒有關聯，由兩路模擬量進行實時調整。

　　現場DCS給定兩路信號，一路頻率給定，通過PROFIBUS通訊，調節范圍為50---150HZ；另一路電壓給定，直接接到信號調整板，不通過PLC，調節范圍為300—10000V，根據生產需求，實時調整頻率和電壓，變頻器輸出單相高壓再經過軟熔變壓器降壓后接至2個軟熔導電輥 ,來對鍍錫鋼板進行深加工，使產品更加完美無瑕。

　　DCS操作畫面如下圖所示：

　　系統控制方式           

　　軟熔變壓器降壓后利用銅排接至碳刷，碳刷接在導電輥上，至此在導電輥上形成低電壓大電流來對板材進行處理。如下圖：　　

　　現場技術數據

　　軟熔變壓器 西安博望電力電子工程有限公司

　　型號 ZEDAF-3450/10

　　一次容量（kVA） 3570

　　二次容量（KVA） 3570

　　一次電壓（V） 10000

　　二次電壓（V） 284.8

　　一次電流（A） 358

　　二次電流（A） 6250*2

　　負載損耗（W） 24320

　　空載損耗（W） 3680

　　阻抗電壓（V） 5.4%

　　空載電流（A） 1%

　　四、設備整體現場圖

　　整體設備由1個進線開關柜，1個輸出接觸器柜，1個變壓器柜，1個功率柜，1個控制柜等主要部分組成。

　　冷卻系統圖

    冷卻設備主機安裝于室外，該裝置配備兩臺制冷壓縮機。與現場接口簡單,提供兩路380V交流電源即可,操作方便,維護量少,保護功能完善. 正常運行時，每段電源各帶一臺壓縮機和4個軸流風機；當單段電源故障時，另外一側工作電源帶兩臺壓縮機和軸流風機運行。兩臺壓縮機設備停運時，可以通過風道回路設置的風門實現變頻器功率柜自身冷卻，減少冷卻裝置故障對變頻器運行的影響，完整的冷卻系統解決方案，有效減低了輔助系統的故障率,保證設備安全運行.

    五、總結

    該廠屬于新建廠區，配套設施還不完善，目前生產中帶鋼速度平均在250米/分左右，隨著廠區的完善帶鋼速度將會提高至400米/分，設備安全穩定運行將近半年，滿足工藝要求，此次成功應用使得高壓變頻器在鍍錫線上的應用得到了推廣，相信不久將會有越來越多的高壓變頻器應用到電鍍錫生產線中。