Ứng dụng các bộ chuyển đổi tần số (VFD) trong thiết bị luyện kim

Bộ biến tần (Bộ điều khiển tần số biến đổi, VFD) được ứng dụng rộng rãi và quan trọng trong thiết bị luyện kim, đóng vai trò là thiết bị truyền động điện cốt lõi cho ngành luyện kim hiện đại để đạt được sản xuất hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, chính xác và tự động.

I. Các lĩnh vực và thiết bị ứng dụng chính

Quá trình luyện kim chủ yếu bao gồm sản xuất gang, luyện thép, cán và các quy trình phụ trợ, với VFD được sử dụng trong suốt quá trình.

1. Xử lý nguyên liệu thô và quá trình sản xuất gang

Hệ thống nạp liệu lò cao: Điều khiển tời chính và thanh vật liệu, cho phép khởi động êm, dừng chính xác và điều khiển tốc độ của xe gầu để đảm bảo phân phối vật liệu đồng đều trong lò cao.

Quạt gió lò cao: Điều chỉnh chính xác lưu lượng và áp suất không khí, đại diện cho một trong những ứng dụng tiết kiệm năng lượng quan trọng nhất. Thay thế việc điều khiển van/van tiết lưu truyền thống bằng điều chỉnh tốc độ VFD có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng.

Quạt hút bụi: Với lượng bụi cực lớn trong các nhà máy, những quạt này điều chỉnh lưu lượng không khí dựa trên điều kiện hoạt động. Vận hành VFD giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể.

Máy đúc heo: Điều khiển tốc độ của dây chuyền băng tải để phù hợp với nhiệt độ sắt nóng chảy và yêu cầu làm mát khác nhau.

2. Quá trình luyện thép và đúc liên tục

Lò chuyển đổi/Lò hồ quang điện: Cơ chế nghiêng và tời cần trục yêu cầu điều khiển định vị êm và chính xác, VFD cung cấp thông qua điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ chính xác.

Xe rót/Xe xỉ: Điều khiển tốc độ và điều khiển khởi động/dừng cho cơ chế di chuyển, yêu cầu vận hành êm để tránh kim loại nóng chảy bắn tung tóe.

Máy đúc liên tục:

Dao động khuôn: Yêu cầu điều khiển tần số và dạng sóng cực kỳ chính xác (ví dụ: hình sin, không hình sin) để cải thiện chất lượng bề mặt của thỏi đúc.

Máy kéo thẳng/Thanh giả: Điều khiển tốc độ đúc, đồng bộ với dao động khuôn và làm mát thứ cấp để đạt được đúc tốc độ không đổi hoặc thay đổi.

Truyền động phân đoạn: Điều khiển đồng bộ nhiều động cơ đảm bảo thỏi được kéo ra đồng đều.

3. Quá trình cán thép (Lĩnh vực ứng dụng cốt lõi)
Đây là lĩnh vực đòi hỏi khắt khe và phức tạp nhất đối với hiệu suất VFD.

Máy cán thô, Máy cán tinh: Động cơ truyền động chính theo truyền thống là DC nhưng hiện nay được thay thế rộng rãi bằng truyền động VFD AC công suất cao (ví dụ: điều khiển vector cho động cơ đồng bộ). Chúng yêu cầu tốc độ đáp ứng động cực cao, độ chính xác điều khiển mô-men xoắn và khả năng quá tải để có quá trình cán ổn định.

Máy cuốn/Mở cuộn: Yêu cầu điều khiển lực căng không đổi. VFD tự động điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn khi đường kính cuộn thay đổi, đảm bảo hình dạng cuộn chặt và phẳng.

Vòng lặp: Trong các nhà máy cán liên tục, việc điều khiển chiều cao của vòng lặp yêu cầu phản ứng mô-men xoắn nhanh và chính xác để duy trì lực căng vi mô không đổi, ngăn chặn sự tích tụ hoặc kéo căng vật liệu.

Bàn lăn vận chuyển: Nhiều động cơ bàn lăn được điều khiển theo nhóm bằng VFD để đạt được đồng bộ hóa tốc độ và khởi động/dừng mềm, giảm va đập và trầy xước trên bề mặt thép.

4. Cơ sở phụ trợ và công cộng

Các loại bơm khác nhau (Bơm nước tuần hoàn, bơm nước làm mát, bơm trạm thủy lực): Điều chỉnh lưu lượng theo nhu cầu thực tế, đạt được tiết kiệm năng lượng đáng kể.

Hệ thống khí nén: Điều khiển tốc độ máy nén để ổn định áp suất đường ống, tránh các chu kỳ khởi động/dừng đường dây thường xuyên.

Thiết bị nâng hạ (Cần trục trên cao, cần trục luyện kim): Cơ chế nâng hạ, di chuyển dài và di chuyển ngang đều yêu cầu điều khiển tốc độ VFD để đạt được độ êm, chính xác và an toàn cao khi xử lý kim loại nóng chảy, ngăn chặn sự lắc lư của tải.

II. Lợi ích cốt lõi do ứng dụng VFD mang lại

• Tiết kiệm năng lượng vượt trội: Lợi ích kinh tế trực tiếp nhất. Đối với tải quạt và bơm, việc sử dụng VFD để điều khiển tốc độ có thể tiết kiệm 20%-50% so với điều khiển van/van tiết lưu truyền thống. Đối với tải chu kỳ, nó làm giảm mức tiêu thụ năng lượng không tải.
• Cải thiện độ chính xác kiểm soát quy trình và chất lượng sản phẩm:

Cho phép điều khiển tốc độ, mô-men xoắn và lực căng chính xác.

Đảm bảo tốc độ thác và lực căng vi mô không đổi trong các nhà máy cán liên tục.

Cải thiện độ chính xác về kích thước (độ dày, hình dạng) và chất lượng bề mặt của các sản phẩm cán.

Khởi động mềm và điều chỉnh tốc độ êm:

Loại bỏ cú sốc điện (dòng điện định mức 5-7 lần) và cơ học (bánh răng, ổ trục) khi khởi động trực tiếp, kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Cung cấp khả năng điều chỉnh tốc độ rộng, êm và vô cấp.

Tự động hóa và trí tuệ nâng cao:

Là một đơn vị thực thi, tích hợp liền mạch vào hệ thống PLC/DCS để điều khiển tự động toàn bộ quy trình.

Tạo điều kiện cho việc giám sát từ xa, chẩn đoán lỗi và bảo trì dự đoán.

Độ tin cậy và khả năng thích ứng cao:

VFD hiện đại kết hợp các chức năng bảo vệ toàn diện (quá dòng, quá áp, quá tải, mất pha, v.v.).

Có các thiết kế chuyên biệt hoặc các biện pháp bảo vệ cho môi trường luyện kim khắc nghiệt (nhiệt độ cao, bụi, bụi kim loại dẫn điện, rung động).