摘要：本文通過引入應用到泰國糖廠壓榨機上的英威騰 GD5000高壓變頻器，從三個方面（工藝改進，產量增加，節能）講述變頻器應用的可行性和經濟性。
1.介紹
甘蔗精制糖的工藝過程，一般包括：糖汁萃取、清洗、蒸餾、結晶、凈化和干燥。詳細內容如下圖：
糖汁萃取 清洗 蒸餾 結晶 凈化 干燥
圖1. 制糖工藝過程
糖汁萃取是整個過程中的重要組成部分。按照有關的數據分析，萃取率每提高1％，糖的總回收率會增加0.88％-0.92％。現如今，萃取技術趨向于提高甘蔗預壓，來增加壓榨機的產能，通過使用壓力進料輥，以提高壓榨機的進料速度。在壓榨的過程中，影響萃取率因素有很多，比如：
1.蔗渣中的糖損失，在甘蔗壓榨時，甘蔗汁從蔗渣分離。但蔗渣充滿纖維，會引起壓榨機出口膨脹并吸收部分甘蔗汁。同時由于壓榨機工作效率，糖不能100％從甘蔗中壓出。
2.甘蔗的破碎，尤其是在預壓時，甘蔗破碎和形狀是確保整個碾碎系統質量的關鍵點。有了良好的破碎，甘蔗汁就很容易被壓出，萃取效果會增加。
3.蔗渣的水分含量，降低蔗渣中的水分含量是增加萃取的方法。
4.切碎機的材料均勻性，來自切碎機的蔗層厚度的均勻性對提高萃取率非常重要。如果蔗層太厚，由于壓榨不完全，蔗渣造成浪費；如果太薄，由于蔗渣的含水量過高，則會降低萃取率。
5.壓輥機械磨損，在壓榨后段，機械磨損越來越嚴重，導致增加壓輥之間的間隙，從而降低了萃取率。
總之，當使用壓送輥（即齒狀進料輥）方法時，在進料和預壓過程中會使用傳統的恒速控制方法。它會導致來自切碎機的蔗層厚度轉化有大概10％的不合格，并致使甘蔗汁的平均萃取率低于95.4％。更低的萃取率表示甘蔗汁的更多損失，導致更低的生產輸出。蔗層太厚將導致壓送輥被卡住，嚴重影響生產。
當使用速度控制壓榨機時，如果蔗層厚度不夠厚，電機速度將會降低。壓榨過程將停止并等候，直到達到合格厚度，確保完全壓榨并增加平均萃取率0.2％以上。同時由于降速降流，實現了節能目標。
2.項目分析
技術升級使得一家領先的泰國糖廠已經把產能提高到了10000噸/日，超過160萬噸/年。
下面是升級后的產線圖：
進料口 切碎機 傳輸帶 預碾碎 初始碾碎 多級碾碎 出汁
圖2. 壓榨產線圖
升級部分是預壓設備。在升級之前的問題如下：使用工頻驅動的預壓設備，由于固定頻率和速度，會導致較低的糖分萃取率，并且壓榨機很容易就會被卡住。升級后，采用變頻驅動控制。
詳細參數列表如下：
表1 預壓電機參數
圖3 現場加載和設備
3.系統配置
據在現場需求，預壓變頻驅動器由變壓器柜，供電設備柜和控制柜組成。控制柜面板上設有本地/遠程按鈕、緊急停止按鈕和電源頻率/變頻指示燈。
變頻驅動器采用英威騰GD5000逆變器。通過遠程控制臺可以監控系統狀態和壓榨機速度，操作人員在控制室就可以很便利地根據生產需求來調整壓榨機運行速度，而且為提高生產效率提供了極大的優勢。
圖4 現場應用
4.應用和優勢
升級之后，優點如下，
1. 軟啟動，啟動時間和啟動方法可以根據現場情況進行調整。
2. 更高的功率因數。0.95以上，無需使用功率因數補償裝置，并且更加精煉。
3. 對電機無諧波污染，有效地降低了電機的熱量。
4. 非常低的轉矩脈沖，不會造成電機和其它機械設備之間的共振，并降低傳輸的機械磨損。
5. 完美的輸出波形，失真度小于4％。
6. 減少由于蔗層太厚造成壓榨機卡住或停機的現象。同時提高經濟效益。 {$page$}
7. 提高萃取率。根據測量和計算，平均萃取率可提高0.2％。目前保守估計為0.1％，甘蔗550,000噸/年，糖13.5％，86％的收獲率。增加的糖產量計算方法：550,000噸*13.5%*0.1%*86%=63.85噸。就按2700元/噸的價格，63.85噸*2700元/噸=172000元。這意味著企業可以多賺取172000元。
8. 節能效果顯著。5臺壓榨機，總功率容量為2000kW。根據測量和計算，每噸甘蔗的功耗從33.02度下降至31.22度，達到相應糖廠的合理功耗水平。每噸1.8度的話，以550,000噸/年來計算，每年可以節能：550,000噸/年*1.8度/噸=990,000度。按0.5元/度的價格計算：800,000度*0.5元/度=400,000元。
9. 降低停機維護的損失，同時節省大量的維護成本。
5.結論
對于使用壓榨機的糖廠，升級到交流變頻器，不僅可以改進工藝，提高生產效率，而且提高了萃取率和糖的產量。同時它具有顯著的節能效果。升級后的變頻器系統工作正常，顧客滿意。
參考資料
[1] GD5000系列高壓變頻調速系統手冊。 深圳市英威騰電氣股份有限公司。<