高壓變頻器在生料磨循環(huán)風機上的應用

　　河南省同力鶴壁水泥有限公司成立于1995年，現(xiàn)有2條日產(chǎn)2500噸水泥熟料新型干法生產(chǎn)線，年產(chǎn)水泥200萬噸。公司注意挖掘自身潛力，強化節(jié)能意識，并付諸于實施，于2006年12月就對二期生料磨循環(huán)風機進行高壓變頻改造，取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。   

　　一、生料磨循環(huán)風機改高壓變頻器拖動的必要性

　　我公司二期生料磨循環(huán)風機為沈陽電機股份有限公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子繞線異步電機（YRKK630-6，10kV，1000kW)拖動，原有的運行方式為電機全速運行，啟動方式是轉(zhuǎn)子串水電阻啟動，啟動結(jié)束后自動短接轉(zhuǎn)子滑環(huán)，電機全速運行，這樣的運行方式存在如下弊端：

　　1.風機調(diào)節(jié)反應滯后，調(diào)節(jié)速度慢，調(diào)節(jié)精度不高。
　　依靠風門調(diào)節(jié)執(zhí)行器來調(diào)節(jié)風門開度，受機械部分限制調(diào)節(jié)速度有限，調(diào)節(jié)精度亦受影響，往往對現(xiàn)場的風量控制不是很到位。并且，隨使用年限增加，擋板開度指示出現(xiàn)偏差，造成調(diào)節(jié)的誤差增加。

　　2.風門調(diào)節(jié)浪費電能，不科學，不經(jīng)濟。
　　電機額定電流為70A，而電機實際運行電流平均為60A左右，閥門開啟僅為70%左右，采用風門調(diào)節(jié)，人為改變了風道的阻力曲線，大量的能源白白浪費在風門上。

　　3.電機全速運行受到考驗，電機和風機維護周期短。 
　　因電機全速運行，電機軸瓦和風機等機械部分磨損較快，轉(zhuǎn)子滑環(huán)的碳刷磨損也較快，更換周期短。

　　二、調(diào)速方式的選擇
　　大功率高壓異步電動機的主要調(diào)速方式有以下幾種：串級調(diào)速、內(nèi)反饋斬波調(diào)速、液力耦合器調(diào)速及變頻調(diào)速等。高壓變頻調(diào)速較其他調(diào)速方式有以下無法比擬的優(yōu)點：

　　1.變頻器采用液晶顯示數(shù)字界面，可隨時顯示電壓、電流、頻率和電機轉(zhuǎn)速，可以非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態(tài)和故障信息。
　　2.精確的頻率分辨率和很高的調(diào)速精度，完全可以滿足各種生產(chǎn)工藝工況的需要。
　　3.具有電力電子保護和工業(yè)電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時安全可靠。
　　4.電機可實現(xiàn)軟啟動、軟制動；啟動電流小，減輕了對機械負載的沖擊；電機啟動的時間連續(xù)可調(diào)，減少了對電網(wǎng)的影響。
　　5.具有就地和遠程操作功能。
　　6.減少配件損耗，延長設(shè)備使用壽命，提高勞動生產(chǎn)效率。

　　當時，通過對國內(nèi)外廠家的比較，我公司選用了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A10/090高壓變頻器。

　　三、改造項目具體實施方案和過程
　　根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，旁路柜采用了一拖一自動方案，此結(jié)構(gòu)是自動旁路的典型方案。基本原理是：使用了3個高壓隔離開關(guān)（GS1、GS2和GS3)和3個高壓真空接觸器（KM1、KM2和KM3)組成（如圖1，GF為原高壓開關(guān)柜內(nèi)的斷路器）要求KM1和KM2不能與KM3同時閉合，在電氣控制回路和PLC程序上實現(xiàn)互鎖，變頻正常啟動時，KM1先閉合，KM2后閉合，正常停車時KM2先斷開，KM1后斷開；當變頻運行期間變頻器報重故障時自動投入旁路運行（參數(shù)可設(shè)），KM1和KM2同時斷開后KM3閉合，轉(zhuǎn)入工頻運行；變頻器出現(xiàn)故障短時不可修復，直接工頻啟動時，手動合上KM3即可。

　　現(xiàn)場原有的水電阻裝置繼續(xù)保留，變頻啟動時，取KM1的合閘信號直接短接電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)，由高壓變頻器對電機實現(xiàn)軟啟動；變頻運行報重故障時自動旁路，KM1和KM2斷開，水電阻短接接觸器斷開，KM3合閘信號啟動水電阻裝置正常投入運行（僅啟動，啟動完畢后仍短接轉(zhuǎn)子）；當工頻直接啟動時，KM3合閘信號直接啟動水電阻實現(xiàn)軟啟動功能。KM3合閘信號（旁路運行信號）直接進DCS，提示中控進行閥門調(diào)節(jié)風量。

圖1：高壓變頻器工頻旁路原理

　　現(xiàn)場設(shè)備銘牌如下：

　　四、改造效果

　　1.節(jié)能效果相當明顯，經(jīng)濟效益顯著。
　　我公司二期生料磨循環(huán)風機變頻改造后，取得了顯著的節(jié)能效果，改造前風機風門的開啟經(jīng)常在70%左右，電機全速運行；變頻改造后，風機變速運行，風門全開。因現(xiàn)場工況變化不是很大，變頻調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常運行在42Hz左右，與調(diào)節(jié)檔板時的消耗功率大大減少，節(jié)電效果與經(jīng)濟效益顯著，變頻改造前后，電機的運行數(shù)據(jù)如下表所示：  

　　改造后，生料循環(huán)風機的節(jié)能率為：（832-658）/832=20.9%，該生料循環(huán)風機年運行時間按280天，每度電按0.5元計算，年節(jié)省電費：（832-658）×24×280×0.5=584640元。

　　2.改善工藝。
　　改造前及改造后現(xiàn)場工況列表如下：

　　參考上述表格，可以看出：
　　二期生料循環(huán)風機變頻改造后，取得的間接效果也十分明顯，由于變頻調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常運行在42Hz（生產(chǎn)時），電機及風機轉(zhuǎn)速降低，電機及風機的軸溫降低，噪音和振動降低，電機碳刷消耗量減少，整體維護周期大大延長。操作人員在DCS側(cè)通過監(jiān)控界面很方便的調(diào)節(jié)電機的運行頻率，調(diào)節(jié)及時，調(diào)節(jié)精度高，由于電機變頻改造后轉(zhuǎn)速降低，輸出功率大大降低，電機的溫升也沒有升高。

　　五、總結(jié)
　　由此可見，利德華福生產(chǎn)的該套HARSVERT-A10/090高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在我公司二期生料循環(huán)風機上取得了良好的使用效果，該設(shè)備安裝方便，運行穩(wěn)定可靠，維護量小（定期清濾網(wǎng)和緊線），在迄今二年多的運行過程中，故障率很低，系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠，節(jié)能效果顯著，為我公司的正常生產(chǎn)和節(jié)能降耗做出了巨大貢獻。

　　我作為電氣維護管理人員，對利德華福高壓變頻器的使用有以下切身體會：

　　1.系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、高效。
　　2.全中文界面顯示，參數(shù)設(shè)置簡單明確，方便操作。
　　3.適應國內(nèi)電壓不穩(wěn)的國情，在其可靠性、安全性等方面具有獨到的優(yōu)勢。
　　4.內(nèi)置PLC，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應多變的現(xiàn)場需要。
　　5.監(jiān)控、保護、記錄查詢等功能實用、可靠、方便。

　　6.該公司非常重視售前、售中和售后服務工作，有著一支訓練有素、專業(yè)技術(shù)能力強、服務及時的技術(shù)支持工程師隊伍，能隨時響應并滿足用戶的各種要求，客戶24小時可以跟技術(shù)服務人員取得聯(lián)系，獲得技術(shù)支持和幫助。

　　7.該公司的技術(shù)研發(fā)能力強，不斷完善產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，產(chǎn)品升級和改進后主動為客戶提供免費升級服務（一年內(nèi)）。

　　8.該公司經(jīng)常主動地對客戶定期進行產(chǎn)品質(zhì)量詢訪和跟蹤，每半年主動為客戶進行一次免費設(shè)備巡查，協(xié)助客戶搞好設(shè)備維護。

　　9.處理故障及時、有效，售后技術(shù)服務人員業(yè)務素質(zhì)高，態(tài)度好，能急客戶所急，想客戶所想，替用戶考慮周全，服務周到，以用戶的滿意為目標搞好技術(shù)支持保障工作。