Wykorzystanie konwerterów częstotliwości (VFD) w urządzeniach metalurgicznych

Przetwornice częstotliwości (napędy o zmiennej częstotliwości, VFD) są szeroko i krytycznie stosowane w urządzeniach metalurgicznych, służąc jako podstawowe urządzenie napędowe w nowoczesnym przemyśle metalurgicznym w celu osiągnięcia wydajnej, energooszczędnej, precyzyjnej i zautomatyzowanej produkcji.

I. Główne obszary zastosowań i sprzęt

Proces metalurgiczny obejmuje głównie wytapianie żelaza, wytapianie stali, walcowanie i procesy pomocnicze, z udziałem VFD na każdym etapie.

1. Obsługa surowców i proces wytapiania żelaza

System załadunku wielkiego pieca: Kontroluje główną wciągarkę i pręt załadowczy, umożliwiając płynne uruchamianie, precyzyjne zatrzymywanie i kontrolę prędkości wózka skipowego, aby zapewnić równomierny rozkład wsadu w wielkim piecu.

Dmuchawa wielkiego pieca: Precyzyjnie reguluje objętość i ciśnienie powietrza, reprezentując jedno z najważniejszych zastosowań w zakresie oszczędności energii. Zastąpienie tradycyjnej regulacji przepustnicą/zaworem regulacją prędkością VFD może radykalnie zmniejszyć zużycie energii.

Wentylatory odpylające: Biorąc pod uwagę ekstremalne zapylenie w zakładach, wentylatory te regulują objętość powietrza w zależności od warunków pracy. Działanie VFD prowadzi do znacznych oszczędności energii.

Maszyna do odlewania surówki: Kontroluje prędkość łańcucha przenośnika, aby dostosować się do różnych temperatur stopionego żelaza i wymagań chłodzenia.

2. Proces wytapiania stali i ciągłego odlewania

Konwertor/piec łukowy: Mechanizm przechylania i wciągarka lancy wymagają płynnej i precyzyjnej kontroli pozycjonowania, którą zapewniają VFD poprzez dokładną regulację momentu obrotowego i prędkości.

Wagon kadzi/wagon żużlowy: Regulacja prędkości i kontrola start/stop mechanizmu jezdnego, wymagająca płynnej pracy, aby zapobiec rozpryskiwaniu się stopionego metalu.

Ciągła odlewnica:

Oscylacja formy: Wymaga bardzo precyzyjnej kontroli częstotliwości i przebiegu (np. sinusoidalny, niesinusoidalny) w celu poprawy jakości powierzchni odlewanego wlewka.

Maszyna do wyciągania/prostownica/sztaba ślepa: Kontroluje prędkość odlewania, zsynchronizowaną z oscylacją formy i chłodzeniem wtórnym, aby uzyskać odlewanie ze stałą lub zmienną prędkością.

Napędy segmentowe: Wielosilnikowa kontrola synchroniczna zapewnia równomierne wyciąganie wlewka.

3. Proces walcowania stali (główny obszar zastosowań)
Jest to najbardziej wymagający i złożony obszar dla wydajności VFD.

Wstępny walcarka, walcarka wykańczająca: Główne silniki napędowe były tradycyjnie prądu stałego, ale obecnie są szeroko zastępowane przez wysokiej mocy napędy VFD prądu przemiennego (np. kontrola wektorowa dla silników synchronicznych). Wymagają one bardzo wysokiej prędkości reakcji dynamicznej, dokładności kontroli momentu obrotowego i zdolności do przeciążeń dla stabilnego procesu walcowania.

Zwijaarka/rozwijarka: Wymagają stałej kontroli naprężenia. VFD automatycznie dostosowuje prędkość i moment obrotowy w miarę zmiany średnicy cewki, zapewniając ciasny i płaski kształt cewki.

Pętlownice: W ciągłych walcowniach kontrola wysokości pętli wymaga szybkiej i precyzyjnej reakcji momentu obrotowego, aby utrzymać stałe mikro-naprężenie, zapobiegając gromadzeniu się lub rozciąganiu materiału.

Stoły rolkowe transportowe: Liczne silniki stołów rolkowych są sterowane grupowo przez VFD w celu uzyskania synchronizacji prędkości i miękkiego startu/stopu, zmniejszając uderzenia i zadrapania na powierzchni stali.

4. Obiekty pomocnicze i publiczne

Różne pompy (pompy wody obiegowej, pompy wody chłodzącej, pompy stacji hydraulicznych): Dostosowują przepływ do rzeczywistego zapotrzebowania, osiągając znaczne oszczędności energii.

System sprężonego powietrza: Kontroluje prędkość sprężarki w celu ustabilizowania ciśnienia w rurociągu, unikając częstych cykli start/stop.

Urządzenia podnoszące (suwnice pomostowe, suwnice metalurgiczne): Mechanizmy podnoszenia, jazdy i jazdy poprzecznej wymagają regulacji prędkości VFD, aby osiągnąć ekstremalną płynność, precyzję i bezpieczeństwo podczas obsługi stopionego metalu, zapobiegając kołysaniu się ładunku.

II. Główne korzyści wynikające z zastosowania VFD

• Wybitne oszczędności energii: Najbardziej bezpośrednia korzyść ekonomiczna. W przypadku obciążeń wentylatorów i pomp, stosowanie VFD do regulacji prędkości może zaoszczędzić 20%-50% w porównaniu do tradycyjnej regulacji zaworem/przepustnicą. W przypadku obciążeń cyklicznych zmniejsza zużycie energii bez obciążenia.
• Poprawiona dokładność kontroli procesu i jakość produktu:

Umożliwia precyzyjną kontrolę prędkości, momentu obrotowego i naprężenia.

Zapewnia kaskadową prędkość i stałe mikro-naprężenie w ciągłych walcowniach.

Poprawia dokładność wymiarową (grubość, profil) i jakość powierzchni walcowanych produktów.

Miękki start i płynna regulacja prędkości:

Eliminuje wstrząsy elektryczne (5-7 razy prąd znamionowy) i mechaniczne (koła zębate, łożyska) podczas bezpośredniego uruchamiania, wydłużając żywotność sprzętu.

Zapewnia szeroką, płynną i bezstopniową regulację prędkości.

Ulepszona automatyzacja i inteligencja:

Jako jednostka wykonawcza, integruje się bezproblemowo z systemami PLC/DCS w celu pełnej automatycznej kontroli procesu.

Ułatwia zdalny monitoring, diagnozę usterek i konserwację predykcyjną.

Wysoka niezawodność i adaptacyjność:

Nowoczesne VFD zawierają kompleksowe funkcje ochronne (przeciążeniowe, przepięciowe, przeciążeniowe, zanik fazy itp.).

Posiadają specjalistyczne konstrukcje lub środki ochronne dla trudnych środowisk metalurgicznych (wysoka temperatura, pył, przewodzący pył metalowy, wibracje).