A aplicação do inversor de alta tensão na Hamza Sugar Mill do Paquistão

I Visão geral do projecto

Hamza Sugar Mills Limited do Paquistão, anteriormente conhecida como Hi-sons Sugar Mills, estabelecida em 1969, foi renomeada para seu nome atual em 1970.000 toneladas de capacidade de trituração por diaA sua principal produção é de açúcar e matérias-primas para álcool.

Vista exterior do moinho de açúcar Hamza

II Breve introdução ao processo de produção de açúcar de cana

A produção de açúcar de cana consiste essencialmente em quatro fases: pré-tratamento, prensagem, clarificação e evaporação, e fermentação do açúcar.A cana de açúcar entra na prensa através de um sistema de transporte, onde é submetido a vários espremimentos para extrair o suco. O suco entra então nos processos de clarificação, evaporação e fervura de açúcar para produzir açúcar branco,enquanto o resíduo prensado é tratado separadamente.

A prensa é um equipamento essencial para a extracção de sumo de cana de açúcar por pressão mecânica.que são accionados por um dispositivo de potênciaO princípio da extracção de sumo por prensagem é quebrar as células da cana de açúcar e liberar o sumo através do espremimento.O processo de prensagem utiliza frequentemente vários estágios e pode incluir um processo de imbibição, que envolve a imersão da bagaça prensada em água quente ou suco diluído para extrair ainda mais o açúcar residual.

¢ Gráfico de fluxo do processo de produção de impressão ¢

III Razões para a modificação do equipamento

A taxa de extracção da prensa é um factor crucial que afecta a absorção de açúcar; por cada aumento de 1% da taxa de extracção, a taxa total de recuperação pode melhorar de 0,88% para 0,92%.Os principais factores que afectam a taxa de extracção incluem::

• Reabsorção durante a expansão da fibra:

Após a prensagem, as fibras da cana-de-açúcar se expandem ao sair da prensa, absorvendo parte do suco extraído e causando perda de açúcar.

• Grau de esmagamento e morfologia do material da cana:

- Não.Um bom grau de trituração é um pré-requisito para uma prensagem eficiente, promovendo a extracção de suco e a filtragem.

• Teor de humidade do bagaço:

A redução do teor de umidade da bagaça garante uma maior taxa de extracção.

• Uniformidade da espessura da camada de cana:

A espessura desigual da camada de cana pode conduzir a uma prensagem incompleta ou a um elevado teor de umidade da bagaça, afetando a taxa de extração.

• Desgaste dos rolos de prensa:

O desgaste dos rolos de prensa nos últimos estágios da época de trituração aumenta o espaço entre eles, reduzindo a taxa de extracção.

“Escena original da operação da turbina de vapor”

A prensa original, movida por uma turbina a vapor de pressão inversa ineficiente e poluente (sem condensador, levando a altas temperaturas de escape), também não tinha velocidade ajustável.Isto resultou em espessura de camada de cana subóptima cerca de 10% do tempo, reduzindo a taxa média de extracção para menos de 95,4%, causando perdas de açúcar e redução da produção.O utilizador pediu uma modificação para a regulação da velocidade de prensagem para melhorar a extracção (teoricamente em > 0.2%) e poupar energia através da redução da velocidade em caso de espessura insuficiente da camada de cana.

IV Plano de modificação

De acordo com as necessidades do local, o plano de modificação adopta um inversor de alta tensão + motor para substituir a prensa original movida por turbina a vapor.como dispositivo de arranque do motor, oferece as seguintes vantagens principais:

• Iniciação suave, protegendo o motor e a rede eléctrica: reduz o impacto do arranque directo na rede eléctrica,evita o sobreaquecimento do enrolamento do motor e o envelhecimento do isolamento causado por corrente de arranque instantânea elevada, e prolonga a vida útil do motor.
• Operação simples e manutenção fácil.
• Regulação conveniente da velocidade para satisfazer os requisitos do processo de impressão.

- Não.

IV.I Condições do equipamento no local

Cada linha de produção é equipada com 5 prensas. A primeira imprensa usa um inversor de alta tensão um para um que impulsiona um motor de alta tensão.Este motor é um motor assíncrono trifásico de frequência variável fabricado pela Shanxi Electric Machinery ManufacturingA primeira pressão tem uma carga mais pesada, pelo que o motor e o inversor têm uma potência mais elevada, enquanto as restantes pressões têm cargas mais leves e, consequentemente, uma potência de equipamento menor.

As principais vantagens da utilização de um motor de frequência variável incluem:

• Alta qualidade de equilíbrio e capacidade de alta velocidade:

Nível de vibração R, alta precisão de usinagem de peças mecânicas, equipadas com rolamentos especiais de alta precisão.

• Sistema de refrigeração eficiente e fiável:

- Não.Utiliza ventiladores de fluxo axial importados para ventilação forçada e dissipação de calor, garantindo um resfriamento eficaz do motor a várias velocidades para uma operação estável a longo prazo.

• Uma gama de regulação de velocidade mais ampla e uma qualidade de projeto mais elevada:

- Não.Design especial de campo magnético suprime campos magnéticos harmônicos de alta ordem, satisfazendo os requisitos de alta frequência, poupança de energia e baixo ruído,com características de regulação do binário constante de grande alcance e da potência de velocidade, regulação de velocidade estável, e sem pulsação de binário.

IV.II Modificação no local do circuito principal

“Diagrama simplificado do processo de prensagem”

De acordo com as necessidades do local, cada linha de produção é equipada com 5 conjuntos de prensas.

• Cabine de desvio:Serve como dispositivo de arranque de frequência de energia em espera.
• Armário de transformadores.
• Armário da unidade de energia.
• Cabine de controlo:O painel é equipado com botões de comutação local/remota, botões de parada de emergência e luzes indicadoras de funcionamento de frequência de potência/frequência variável.

Esta modificação adota o inversor de alta tensão da série JD-BP38 fabricado pela FGI Electronic Technology Co., Ltd.A frequência de funcionamento do sistema de regulação de velocidade de frequência variável é definida através de um console de comando remoto, permitindo ao pessoal da sala de controlo elétrico controlar o estado do sistema e ajustar a velocidade da prensa de acordo com as necessidades de produção,Melhorando assim a eficiência da produção.

Diagrama do circuito principal de modificação no local

O circuito principal é equipado com interruptores de faca K1, K2 e K3. Durante a operação de frequência variável, K1 e K2 estão fechados e K3 está aberto; durante a operação de frequência de potência, K1 e K2 estão abertos,e o K3 está fechadoEstes três interruptores de faca têm estrita relação de bloqueio mecânico e elétrico para evitar a ligação simultânea de fontes de alimentação de frequência de energia e de frequência variável,assegurar o funcionamento seguro do sistema.

IV.III Sistema de controlo

Diagrama do sistema de controlo

Para efeitos de exportação, o inversor FGI adota um desenho totalmente em inglês, incluindo a interface e as definições dos parâmetros, tornando-o fácil de compreender pelos utilizadores.O seu sistema de controlo consiste principalmente nas seguintes partes::

• Controlador:A unidade de controlo do núcleo, incluindo:
  • Placa de fibra óptica: Transmite sinais de dados bidirecionalmente entre a fibra óptica e a unidade de energia. Cada placa controla as unidades de uma fase, enviando sinais PWM e modos de operação,e receber códigos de falha.
  • Tabela de controlo principal: Adota um microcomputador DSP de chip único de alta velocidade para completar o controlo do motor, gerar comandos de tensão PWM de três fases,e parâmetros de estado de troca e parâmetros de configuração com a interface homem-máquina através da interface RS232.
  • A placa de sinalização.
  • A placa de energia.
• Interface homem-máquina (HMI):Fornece uma interface de operação totalmente em inglês e fácil de usar, responsável pelo processamento de informações e comunicação externa, e pode implementar controle em rede com monitoramento superior opcional.Ele coleta dados através da placa de controle principal e placa PLC, calcula e exibe parâmetros de funcionamento como corrente, tensão, potência e frequência, e tem funções de registro, sobrecarga e proteção contra alarmes de sobrecorrência.É ligado à placa de controlo principal via RS232 e à placa PLC via RS485 para monitorização em tempo real do estado do sistema.

- Não.

Interface principal do sistema de controlo de frequência variável FGI

- Não.Interface de configuração de parâmetros- Não.

• Placa de comando:Processar os sinais internos de comutação do inversor e sinais de operação e sinais de estado no local, aumentando a flexibilidade da aplicação.Possui capacidade para 4 entradas analógicas (processamento de sinais analógicos como fluxo e pressão do campo ou sinais de regulação) e 2 saídas analógicas (saída de sinais de regulação de frequência).
• Computador host:Comunica com a placa PLC através da interface RS485, facilitando a operação do inversor pelo utilizador e a monitorização em tempo real dos seus parâmetros de funcionamento.Pode ser ligado a uma impressora para gravar dadosOs operadores podem realizar várias operações na sala de monitoramento sem precisar entrar na sala de controle elétrico de alta tensão, melhorando a conveniência e a segurança, reduzindo a intensidade do trabalho,e melhorar a eficiência do trabalho.

IV.IV Modos de controlo

O inversor FGI suporta três modos de controlo:

• Controle local:Funcionamento do arranque/paragem do motor e de todas as funções através da interface do inversor.
• Controle remoto:Recepção dos sinais de controlo do interruptor no local através da placa de comando integrada.
• Controle superior:Recepção de sinais de controlo do sistema superior através da interface RS485 e do protocolo de comunicação Modbus.

Esta modificação utiliza o controle superior, com operadores ajustando a frequência e monitorando os parâmetros de execução no computador anfitrião.

- Não.Caixa de controlo no local- Não.

IV.V Modificação de pressão de frequência variável no local

Este sistema é constituído por um interruptor de alta tensão e um inversor de alta tensão, sendo cada linha equipada com 5 conjuntos de inversores de alta tensão e interruptores de alta tensão.

- Não.Diagrama do ecrã de operação

IV.VI Características técnicas do inversor de alta tensão da série JD-BP38 da FGI

O inversor de alta tensão da série JD-BP38 da FGI é um inversor de fonte de alta tensão de alto desempenho com controlo DSP de alta velocidade, controlo de vetor sem sensor de velocidade,e tecnologia multi-nível da série de unidades de potênciaOferece excelente qualidade de potência e proteção do motor e foi reconhecido como um produto de marca famosa da China. Suas características específicas incluem:

• Controle DSP de alta velocidade:Rapidez de cálculo mais rápida e controlo mais preciso.
• Iniciação do voo:Capacidade de reconhecer a velocidade do motor e de arrancar directamente.
• Reinicialização em rotação:Função automática após recuperação rápida após falha de energia.
• Equalização automática da tensão da linha:Assegura uma tensão de saída equilibrada durante falhas da unidade.
• Detecção da tensão da unidade de CC:Otimiza o controlo da tensão, reduz os harmônicos e melhora a precisão.
• Condensadores eletrolíticos de longa duração:Utilizando tecnologia patenteada, a vida útil é aumentada em 1 vez.
• Estrutura de arrefecimento de elevada fiabilidade:Baixa tensão IGBT e ampla gama de sobrevoltagem.
• Proteção contra curto-circuito súbito de fase a fase:Proteção imediata dos equipamentos durante curto-circuitos.
• Função de limitação da corrente:Previne a protecção contra sobrecorrência e reduz o tempo de inatividade.
• Reinicialização automática de falha:Recuperação automática após sobrecorrente devido a alterações repentinas de carga.

V Efeitos após a modificação

A modificação da prensa foi bem recebida pelos usuários devido à operação e manutenção simplificadas e a um ambiente de trabalho melhorado com redução de trabalho e emissões de vapor.

Após modificação e colocação em serviço, o sistema oferece as seguintes vantagens:

• Iniciação suave:Tempo e modo de arranque ajustáveis com base nas condições no local.
• Fator de potência elevado:Atinge 0,95 ou superior, eliminando a necessidade de compensação adicional.
• Não há poluição harmónica:Reduz eficazmente o aquecimento do motor.
• Pulsação de torque baixo:Minimiza a ressonância mecânica e o desgaste dos mecanismos de transmissão.
• Forma de onda de saída perfeita:Taxa de distorção inferior a 4%.
• Redução da interferência e do tempo de inatividade:Reduz as paralisações causadas pela espessura excessiva da camada de cana.
• Melhoria da taxa de extracção:A expectativa é de um aumento superior a 0,2%, estimado de forma conservadora em 0,1%, com potencial para aumentar as receitas anuais em 119 000 yuans.
• Economia energética significativa:Reduzido o consumo de energia por tonelada de cana de 33,02 kWh para 31,22 kWh, resultando em uma economia anual de 342.000 yuans.
• Redução dos custos de manutenção:Redução do tempo de inatividade e despesas de manutenção.

VI Conclusão

Esta modificação do motor de frequência variável não só economizou energia, mas também melhorou a automação do sistema, reduziu o desgaste do equipamento, permitiu o controle de velocidade baseado na demanda,diminuiu a intensidade de trabalho dos trabalhadoresA FGI continuará a prosseguir o crescimento e a inovação na indústria dos motores de frequência variável, a considerar proativamente as necessidades dos utilizadores,e contribuir para a modernização e transformação dos equipamentos elétricos industriais no Paquistão.

Base de produção: norte da secção média da estrada Jincheng, zona de desenvolvimento económico, condado de Wenshang

Centro de I&D: n.o 21, Gongye North Road, Baoshan Sub-distrito, distrito de Licheng, cidade de Jinan

Email: overseas@fengguang.com

Página web:www.fengguang.com.