濰鋼煉鐵廠(chǎng)風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)

         一、前言 

             濰鋼團(tuán)體公司煉鐵廠(chǎng)現(xiàn)有4座高爐2條燒結(jié)生產(chǎn)線(xiàn)，高爐冶煉是連續(xù)不中斷作業(yè)，同時(shí)又是用電耗能大戶(hù)。隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的出臺(tái)，為了節(jié)約能源減少污染排放，節(jié)能改造勢(shì)在必行。高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)是90年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)，到我公司推廣節(jié)能設(shè)備的有多家公司，因此在高壓變頻器的選用上非常謹(jǐn)慎，2008年1月我廠(chǎng)采用北京合康億盛公司產(chǎn)的10kV和6kV變頻器用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速，其技術(shù)和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)以前采用的調(diào)速方式（如串級(jí)調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、轉(zhuǎn)子水阻調(diào)速等）。我公司選用的合康高壓變頻器在煉鐵廠(chǎng)4號(hào)高爐熱風(fēng)爐1＃助燃風(fēng)機(jī)、爐前除塵風(fēng)機(jī)、原料除塵風(fēng)機(jī)、1＃2＃噴煤收塵風(fēng)機(jī)、1＃燒結(jié)機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)共6臺(tái)設(shè)備進(jìn)行第一期節(jié)能改造，并在5月份陸續(xù)安裝調(diào)試完成，穩(wěn)定運(yùn)行至今。使我公司成為國(guó)產(chǎn)高壓變頻器的品牌基地。本文只論述3臺(tái)整理完數(shù)據(jù)的變頻器，其余3臺(tái)還在檢測(cè)中。

         二、工況簡(jiǎn)述

             我公司4＃高爐熱風(fēng)爐是為1300m3高爐配套的內(nèi)頂燃式熱風(fēng)爐，格子磚為蓄熱載體，以燃燒高爐煤氣為主，燃燒制度為兩燒一送，拱頂?shù)臏囟瓤蛇_(dá)到1300℃，煙道溫度在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到300℃，為高爐送風(fēng)的溫度為1100℃左右。助燃風(fēng)機(jī)的作用是抽取大氣中的空氣，引進(jìn)熱風(fēng)爐中為其助燃。風(fēng)機(jī)型號(hào)為9-28-14D,全壓40800－12000Pa，電機(jī)型號(hào)YKK450-4 10kV 400kW ,燒爐需用風(fēng)量10萬(wàn)m3/h  風(fēng)壓：4kPa  換爐時(shí)6kPa，風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度在30％，改造前通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度和放散閥開(kāi)度滿(mǎn)足工藝要求，在調(diào)整過(guò)程中輕易產(chǎn)生喘震現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備危害性大，并且風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪音大，電機(jī)低負(fù)載率功率因數(shù)低耗能大。

             高爐出鐵時(shí)會(huì)有大量的黃煙，并伴有廢氣和灰塵，4＃高爐是1300 m3，天天出11爐鐵水，每次大約50分鐘，間隔30分鐘，通過(guò)爐前除塵風(fēng)機(jī)引出由布袋除塵進(jìn)行處理。改造前通過(guò)調(diào)整液力耦合器轉(zhuǎn)速控制布袋除塵箱體壓差調(diào)整除塵效果，出鐵時(shí)高轉(zhuǎn)速，不出鐵時(shí)低轉(zhuǎn)速。為了保護(hù)電機(jī)設(shè)備，進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度50％，設(shè)備利用率大大降低。

             為高爐生產(chǎn)所供的原料，進(jìn)爐前需篩分，4＃高爐供料系統(tǒng)大小料倉(cāng)18個(gè)，因篩分產(chǎn)生的揚(yáng)塵點(diǎn)近百個(gè)。原料除塵風(fēng)機(jī)的作用是把上料過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵集中收集處理。改造前電機(jī)電流大溫度高風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥開(kāi)度只能在50％，限制了除塵效果。
我廠(chǎng)4＃高爐年產(chǎn)百萬(wàn)噸以上，為節(jié)能減排，2008年5月首先對(duì)熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)、爐前和原料除塵風(fēng)機(jī)所配置的10kV400kW、10kV1120kW、10kV1000kW電機(jī)進(jìn)行變頻改造，目前運(yùn)行情況良好，而且調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、省時(shí)省力，耗電量比改造前明顯減少。

         三、變頻前后耗電情況對(duì)比

             我廠(chǎng)于2008年5月起開(kāi)始將高壓變頻器應(yīng)用在4號(hào)高爐1＃助燃風(fēng)機(jī)、爐前除塵風(fēng)機(jī)、原料除塵風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造，目前高壓變頻運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，均勻節(jié)電率達(dá)到30%以上，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。表一是我廠(chǎng)安裝高壓變頻前后數(shù)據(jù)對(duì)比。（注：其它3臺(tái)的數(shù)據(jù)還在檢測(cè)中）

表一 淮鋼團(tuán)體煉鐵廠(chǎng)安裝高壓變頻前后數(shù)據(jù)對(duì)比

         四、可靠性

             經(jīng)過(guò)對(duì)4號(hào)高爐爐前除塵原系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)原系統(tǒng)的風(fēng)壓、風(fēng)量控制由原來(lái)的液力耦合器調(diào)節(jié)改為變頻器調(diào)節(jié)，由變頻器對(duì)電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到工況要求值。液力耦合器本身能耗達(dá)10%左右，而且需要油泵及冷卻水來(lái)輔助運(yùn)行，故障率較高，維護(hù)本錢(qián)高，特別是在夏季因耦合器產(chǎn)生熱量較大，需加進(jìn)四組冷油器，用循環(huán)水強(qiáng)降溫，水消耗量大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。原料除塵系統(tǒng)沒(méi)有液力耦合器，只有進(jìn)風(fēng)閥。直接由變頻器對(duì)電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速。變頻器設(shè)備接進(jìn)用戶(hù)側(cè)高壓開(kāi)關(guān)和擬改造電機(jī)之間，變頻器控制分為遠(yuǎn)程和就地操縱。為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時(shí)將電機(jī)切換至工頻狀態(tài)下運(yùn)行，且切換方式為手動(dòng)切換。電機(jī)、高壓斷路保存了用戶(hù)原有設(shè)備。我們保存了原操縱系統(tǒng)，變頻器故障時(shí)，電機(jī)手動(dòng)切換到工頻運(yùn)行后，操縱工按照改造前的操縱達(dá)到工況要求。變頻器及其工頻旁路開(kāi)關(guān)由變頻器整體配套提供。改造后操縱簡(jiǎn)單，避免了因操縱失誤引發(fā)的事故。進(jìn)風(fēng)閥全開(kāi)，減少風(fēng)道的振動(dòng)，通過(guò)變頻調(diào)速后啟動(dòng)制動(dòng)平穩(wěn)，沒(méi)有大電流的波動(dòng)，不對(duì)設(shè)備產(chǎn)生沖擊，延長(zhǎng)使用壽命，降低了故障率。

 
爐前出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

             針對(duì)4高爐助燃風(fēng)機(jī)特殊工藝要求：3座熱風(fēng)爐兩燒一送，約2小時(shí)換爐一次，換爐操縱時(shí)間約10分鐘，這期間需要頻繁開(kāi)關(guān)多個(gè)閥門(mén)，重要的是控制好風(fēng)壓、風(fēng)量。所以改造過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)操縱箱除保存緊急停機(jī)按鈕和必要的信號(hào)指示外，其余頻率給定、電流顯示、故障指示接進(jìn)上位機(jī)通過(guò)PLC控制，進(jìn)步了可靠性。進(jìn)風(fēng)閥全開(kāi)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足工藝要求，喘震現(xiàn)象完全消除，噪音降低改善了四周環(huán)境。
 

4號(hào)高爐助燃風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

         五、改造過(guò)程簡(jiǎn)述

             為了展設(shè)電纜方便，根據(jù)我廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際情況，我們把助燃風(fēng)機(jī)變頻柜安置在4＃高爐10kV開(kāi)關(guān)站，在原料和出鐵場(chǎng)除塵高配室四周新建一變頻器專(zhuān)用房來(lái)安放出鐵場(chǎng)除塵變頻柜和原料除塵變頻柜。機(jī)旁操縱箱就安置在電機(jī)平臺(tái)下面，非常方便。為減小安裝本錢(qián)，動(dòng)力電纜保存了原高壓柜至電機(jī)的電纜，將電纜原接線(xiàn)由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設(shè)一根動(dòng)力電纜，由于變頻器房與高壓室間隔一段間隔，從變頻器到電機(jī)電纜需作一中間接頭。其余控制聯(lián)鎖信號(hào)電纜新放，這樣施工過(guò)程獨(dú)立，減少對(duì)接時(shí)間，工作量不大。

 
原料除塵風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

             由于現(xiàn)場(chǎng)灰塵較大，而變頻器為強(qiáng)迫風(fēng)冷，設(shè)備內(nèi)空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間透風(fēng)設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)了大面積專(zhuān)用進(jìn)風(fēng)窗。透風(fēng)窗采用專(zhuān)用過(guò)濾棉濾網(wǎng)，這樣使進(jìn)進(jìn)變頻器室內(nèi)的空氣經(jīng)過(guò)透風(fēng)窗濾灰，進(jìn)進(jìn)變頻器室內(nèi)的灰塵大大減少。由于使用的變頻器功率較大，為保證足夠的透風(fēng)冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨(dú)立安裝了一整體風(fēng)罩，與各自的出風(fēng)口連成整體，保證變頻器整體冷卻透風(fēng)要求，即使在夏季高溫季節(jié)也不需開(kāi)空調(diào)進(jìn)行降溫。
 

專(zhuān)門(mén)制作的風(fēng)道

         六、變頻改造總結(jié)

             根據(jù)我廠(chǎng)對(duì)部分風(fēng)機(jī)的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結(jié)變頻器改造有以下優(yōu)點(diǎn)。
    1、安裝簡(jiǎn)單，即將原高壓開(kāi)關(guān)柜與電動(dòng)機(jī)之間插進(jìn)安裝變頻器，對(duì)原有接線(xiàn)改動(dòng)不大。
    2、操縱使用方便，變頻器操縱只有簡(jiǎn)單的開(kāi)機(jī)、停機(jī)和頻率調(diào)整。
    3、能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，且調(diào)速精度高，適用性強(qiáng)。
    4、保護(hù)功能完善，故障率低，排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，可靠性高。
    5、電動(dòng)機(jī)不需長(zhǎng)期高速運(yùn)行，工作電流大幅度下降，解決了電機(jī)溫升高的題目，節(jié)電效果明顯。
    6、由于變頻器取代了液耦調(diào)速，消除了機(jī)械及液壓高故障率的缺陷，設(shè)備維護(hù)用度降低。
    7、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。

       ,水簾廠(chǎng)家;      交流變頻調(diào)速器，以適用性強(qiáng)、可靠性高、操縱使用方便等性能，受到用戶(hù)的歡迎。它應(yīng)用在調(diào)速、節(jié)電、軟啟動(dòng)方面，對(duì)企業(yè)有很大的實(shí)用價(jià)值。合康公司高壓變頻器對(duì)我廠(chǎng)部分風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行了成功的改造，節(jié)能效果明顯，進(jìn)步了整個(gè)系統(tǒng)的工藝性能，得到車(chē)間負(fù)壓風(fēng)機(jī)哪家好的好評(píng)，我們二期、三期的高壓變頻器改造正在計(jì)劃中。

         　　水泥企業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的能源消耗大戶(hù)，水泥行業(yè)已被列為國(guó)家節(jié)約資源的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。在國(guó)務(wù)院提出加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的政策環(huán)境下，進(jìn)步水泥行業(yè)的節(jié)約型制造和應(yīng)用水平，建立節(jié)約型水泥產(chǎn)業(yè)體系意義重大。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外能源供需矛盾突出的情況下，水泥行業(yè)必須通過(guò)各種途徑降低能耗，以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。水泥生產(chǎn)中電動(dòng)機(jī)負(fù)載電耗就占本錢(qián)近30%，而拖動(dòng)風(fēng)機(jī)用的高壓電動(dòng)機(jī)在電機(jī)中占有很大的比重，對(duì)一條水泥生產(chǎn)線(xiàn)，其中有25%～30%的電能是用于拖動(dòng)各種類(lèi)型風(fēng)機(jī)上，因此做好電動(dòng)機(jī)的降耗增效工作就顯得極為重要。

         　　新疆伊犁南崗建材（團(tuán)體）有限責(zé)任公司是以生產(chǎn)水泥、化工產(chǎn)品為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)化團(tuán)體。在2001年2月，經(jīng)新疆兵團(tuán)農(nóng)四師批準(zhǔn)，依法改制為伊犁南崗建材有限責(zé)任公司，由新疆伊力特實(shí)業(yè)股份有限公司、農(nóng)四師73團(tuán)、75團(tuán)等11家單位共同投資在伊寧市邊境經(jīng)濟(jì)合作區(qū)注冊(cè)成立。注冊(cè)資本1.73億元。目前，水泥年生產(chǎn)能力將達(dá)200萬(wàn)噸。

         2.英威騰CHH系列高壓變頻器技術(shù)特點(diǎn)

         　　深圳市英威騰電氣股份有限公司，提供的CHH100系列變頻器除了具有一般廠(chǎng)家的高壓變頻器功能外，還有以下幾方面的特點(diǎn)。

         　　1）具有較強(qiáng)的功能，能夠滿(mǎn)足不同工況

         　　CHH100系列高壓變頻器采用DSP系統(tǒng)與可編程系統(tǒng)巧妙的結(jié)合，控制系統(tǒng)高度集成化，設(shè)備器件主要采用進(jìn)口器件，完成了比一般高壓變頻器的功能，具有300多個(gè)功能碼，可以對(duì)啟動(dòng)特性、運(yùn)行模式等功能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行不同設(shè)定。CHH100系列高壓變頻用具有標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口，可以通過(guò)RS485通訊接口（采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議）與DCS進(jìn)行連接，也可以通過(guò)硬接線(xiàn)的方式與DCS系統(tǒng)進(jìn)行連接。多種接口方式選擇可以DCS系統(tǒng)很方便的對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。也可以進(jìn)行不同參數(shù)設(shè)置，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)其它各種不同工況。

         　　2）全面的保護(hù)功能

         　　CHH100系列變頻器的功率單元自身就有多達(dá)11種的故障保護(hù);主控系統(tǒng)采用DSP+PFGA巧妙配合，電氣部分對(duì)輸出電壓、輸出電流、輸進(jìn)電壓、輸進(jìn)電流都有全面檢測(cè)，對(duì)變頻器電源及電機(jī)都有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、欠壓、溫度等具有多達(dá)二十幾種超強(qiáng)綜合保護(hù)功能，并且重要的保護(hù)定值可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的工況進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。內(nèi)置雷擊過(guò)流保護(hù)裝置，有效進(jìn)步設(shè)備保護(hù)功能和系統(tǒng)保護(hù)功能,濕簾冷風(fēng)機(jī)，完全能夠保證電源及電機(jī)的安全運(yùn)行。

         　　3）全面的參數(shù)記錄

         　　CHH100系列高壓變頻器顯示多項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)過(guò)過(guò)程變量，包括每個(gè)模塊的溫度、母線(xiàn)電壓都有檢測(cè)與顯示。具有故障、事故顯示、記錄功能，具有自診斷功能，所在信息可以通過(guò)通訊上傳至DCS系統(tǒng)，異常時(shí)對(duì)變頻器的狀態(tài)都有全面的記錄，以便現(xiàn)場(chǎng)職員更正確、更快捷地解決題目。

         　　4）最大的電壓、電流冗余量設(shè)計(jì)

         　　深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的CHH100系列高壓變頻器，以安全、可靠、使用壽命長(zhǎng)為首要設(shè)計(jì)原則，采用1700V高壓IGBT，9級(jí)或6級(jí)串聯(lián)，電壓裕量為2.0倍左右。功率器件電壓安全設(shè)計(jì)冗余量較高。

         　　5）電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)跟蹤功能

         　　CHH100系列高壓變頻器在主電源母線(xiàn)切換（10秒內(nèi)）過(guò)程中，變頻器能夠自動(dòng)跟蹤電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)主電源恢復(fù)后變頻器自動(dòng)運(yùn)行起來(lái)，保證了機(jī)組安全可靠運(yùn)行。

  ,水簾空調(diào);       　　6）功率模塊自動(dòng)旁路技術(shù)

         　　模塊自動(dòng)旁路技術(shù)進(jìn)步了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，CHH100系列高壓變頻器采用功率模塊自動(dòng)旁路技術(shù)，可在1ms內(nèi)旁路故障模塊，變頻器降額并可長(zhǎng)期運(yùn)行，等適當(dāng)時(shí)候停機(jī)處理。

         　　7）良好的電壓波動(dòng)適應(yīng)能力

         　　CHH100系列高壓變頻器對(duì)電網(wǎng)電壓在±15%范圍內(nèi)波動(dòng)，變頻器能滿(mǎn)載輸出;電網(wǎng)電壓短時(shí)（30秒）下降至額定電壓的65%時(shí)，可繼續(xù)降額運(yùn)行，不進(jìn)行保護(hù)。

         　　8）最有效的電磁干擾解決方案

         　　深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的CHH100系列高壓變頻器在模塊設(shè)計(jì)上，獨(dú)家采用后進(jìn)線(xiàn)、前出線(xiàn)設(shè)計(jì)方案;結(jié)構(gòu)方面和電氣方面全面考慮電磁抗干擾措施，尤其是核心的控制板件，最有效保證變頻器的可靠運(yùn)行。

         　　9）公道的散熱系統(tǒng)

         　　功率采用獨(dú)立的散熱風(fēng)道，系統(tǒng)集中散熱的方式，散熱性能良好，滿(mǎn)載長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫升不超過(guò)25℃，良好的散熱系統(tǒng)可以確保變頻裝置的高可靠性，并延長(zhǎng)變頻裝置內(nèi)部的器件使用壽命。

         　　10）模塊化設(shè)計(jì)

         　　CHH100系列變頻器，遵循模塊化設(shè)計(jì)理念，功率單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)相同的功率單元的結(jié)構(gòu)、配置完全相同，可以非常方便的互換，從而利于生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，以及維修的標(biāo)準(zhǔn)化。

         　　11）最簡(jiǎn)潔操縱、最快捷維護(hù)

         　　深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的CHH100系列高壓變頻用具有人性化的接口設(shè)計(jì)、界面簡(jiǎn)潔清楚;操縱方便，采用抽屜式模塊設(shè)計(jì)，更換模塊僅需5分鐘;濾網(wǎng)更換方便、快捷。

         3.原來(lái)用液力耦合器缺陷：

         　　1.液力耦合器屬于一種機(jī)械調(diào)速設(shè)備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有5-8%的速度損失。同時(shí)功率損失變?yōu)闊崃�，使液壓油溫過(guò)高。需要大量冷卻水冷卻液壓油。

         　　2. 在實(shí)際運(yùn)行中油溫高于95℃以上，使冷卻器的水易結(jié)垢堵塞，造成故障。

         　　3. 由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩(wěn)定、功率因數(shù)低、調(diào)速精度差。

         　　4. 液力耦合器整機(jī)效率低，功率因數(shù)低，調(diào)速精度差，調(diào)速本身的損耗大、維護(hù)量大、二次本錢(qián)過(guò)高，所以節(jié)能效果不明顯。

         4.窯尾窯尾高溫風(fēng)機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

         　　新疆伊犁南崗建材（團(tuán)體）有限責(zé)任公司水泥廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)為干法懸窯，其窯燒成系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖如圖1所示：

圖1 窯燒成系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖

         　　從預(yù)熱器來(lái)的生料從窯尾進(jìn)進(jìn)到窯中，借助窯的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)促進(jìn)生料在旋窯內(nèi)高溫下混合、煅燒，物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動(dòng)在窯內(nèi)向前運(yùn)動(dòng)。窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的余熱廢氣，在窯尾高溫風(fēng)機(jī)的作用下，通過(guò)預(yù)熱器對(duì)進(jìn)進(jìn)窯尾前的生料進(jìn)行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過(guò)高溫風(fēng)機(jī)抽出進(jìn)進(jìn)廢氣處理（除塵及排出）。

         5.窯尾高溫風(fēng)機(jī)改造過(guò)程簡(jiǎn)述

         　　近兩年，高壓變頻器發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)出生產(chǎn)高壓變頻器的大小廠(chǎng)數(shù)十家。但是，各廠(chǎng)家的主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都相差無(wú)幾。通過(guò)各種途徑的考察與比較，新疆伊犁南崗建材團(tuán)體終極選擇深圳英威騰電氣股份有限公司的自主研發(fā)、生產(chǎn)的多單元串聯(lián)的高─高形式的CHH100系列高壓變頻器， 在2008年11月在該項(xiàng)水泥廠(chǎng)的其中一條3#生產(chǎn)線(xiàn)的窯尾高溫風(fēng)機(jī)安裝高壓變頻器, 進(jìn)行變頻節(jié)能改造，都取得良好的節(jié)能效果，下面對(duì)改造情況作一簡(jiǎn)單介紹。

         　　1.為減小安裝本錢(qián)，動(dòng)力電纜保存了原高壓柜至電機(jī)的電纜，將電纜原接線(xiàn)由高壓柜牽至高壓變頻器，再重新由高壓柜到高壓變頻器敷設(shè)一根動(dòng)力電纜，由于高壓變頻器房緊鄰高壓室，此電纜長(zhǎng)度較短。

         　　2.高壓變頻用具有遠(yuǎn)程和本機(jī)控制功能。本機(jī)控制時(shí)通過(guò)高壓變頻器控制柜上觸摸屏可就地人工啟動(dòng)、停止高壓變頻器，可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率。遠(yuǎn)程控制放在控制室，設(shè)有操縱臺(tái)和上位機(jī)，由配電工操縱控制。通過(guò)上位機(jī)配電工可以隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)操縱臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)方操縱。配電工可以根據(jù)工況自由選定高壓變頻器“手動(dòng)/自動(dòng)”調(diào)速運(yùn)行。

         　　3.系統(tǒng)要求控制的壓力值由手操器給定（4～20mA電流信號(hào)），母管壓力反饋信號(hào)經(jīng)壓力變送器檢測(cè)后，再由DCS供給。壓力比較和PID運(yùn)算均由DCS完成，其變換出來(lái)信號(hào)作為變頻器給定信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定在壓力設(shè)定值上，達(dá)到自動(dòng)跟蹤管網(wǎng)壓力的目的。同時(shí)，通過(guò)變頻器的模擬量輸出接口將管網(wǎng)壓力、實(shí)際電壓、電流、頻率反饋到DCS監(jiān)控系統(tǒng)上。變頻器仍然作為一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，類(lèi)似擋板特性，只是時(shí)間系數(shù)需要重新調(diào)整，這種調(diào)節(jié)方式比較簡(jiǎn)便公道，只需要DCS根據(jù)以往的工頻調(diào)節(jié)方式增加變頻調(diào)節(jié)回路，以前的工頻擋板控制方式繼續(xù)保存?zhèn)溆谩?/p>

         6.窯尾高溫風(fēng)機(jī)效益分析

         　　1.改造項(xiàng)目參數(shù):

         　　電壓:6000V; 電流:76A 額定功率:630KW 轉(zhuǎn)速:990R/MIN 功率因數(shù):0.85

         　　2.改造項(xiàng)目分析計(jì)算:

         　　由于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓沒(méi)有特殊的要求，不考慮風(fēng)壓的情況下,沒(méi)用高壓變頻之前（ 液力偶合裝置）電壓:6300V 運(yùn)行電流:45A-50A 根據(jù)流量的對(duì)高壓風(fēng)機(jī)節(jié)能進(jìn)行計(jì)算：

         　　液力偶合裝置時(shí)的功率P1=1.732UicosQ=1.732＊6300＊45＊0.85W=417KW

         　　變頻調(diào)速時(shí),生產(chǎn)中電機(jī)轉(zhuǎn)速為: 600r/min-700r/min變頻器效率取97%

         　　變頻調(diào)速的功率F2=630＊（650/990）3/085/0.97=220KW

         　　考慮其它方面的照明、冷卻損耗約：P3=15 kW

         　　變頻器節(jié)約的電能：P4= P1-P2-P4=417-220-15=182KW

         　　一年按照7000小時(shí)計(jì)算：

         　　一年總的節(jié)電：W=182＊7000=127.4萬(wàn)度。

         7.窯尾高溫風(fēng)機(jī)變頻改造總結(jié)

         　　根據(jù)我公司在山水水泥廠(chǎng)各個(gè)風(fēng)機(jī)的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結(jié)高壓變頻器改造有以下優(yōu)點(diǎn)：

         　　1.安裝簡(jiǎn)單，即將原高壓開(kāi)關(guān)柜與電動(dòng)機(jī)之間插進(jìn)安裝高壓變頻器，對(duì)原有接線(xiàn)改動(dòng)不大。

         　　2.操縱使用方便，高壓變頻器操縱只有簡(jiǎn)單的開(kāi)機(jī)、停機(jī)和頻率調(diào)整。

         　　3.能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，且調(diào)速精度高，適用性強(qiáng)。

         　　4.保護(hù)功能完善，故障率低，排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，可靠性高。

         　　5.電動(dòng)機(jī)不需長(zhǎng)期高速運(yùn)行，工作電流大幅度下降，節(jié)電效果明顯。

         　　6.由于高壓變頻器取代了液耦調(diào)速，消除了機(jī)械及液壓高故障率的缺陷，設(shè)備維護(hù)用度降低。

         　　7.電動(dòng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。

         　　8.交流變頻調(diào)速器，以適用性強(qiáng)、可靠性高、操縱使用方便等性能，受到用戶(hù)的歡迎。它應(yīng)用在調(diào)速、節(jié)電、軟啟動(dòng)方面，對(duì)企業(yè)有很大的實(shí)用價(jià)值。我公司高壓變頻器在這個(gè)水泥廠(chǎng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行了成功的改造，其節(jié)能效果明顯，且同時(shí)進(jìn)步了整個(gè)系統(tǒng)的工藝性能，得到用戶(hù)的好評(píng)，并在當(dāng)?shù)厮�泥行業(yè)中產(chǎn)生了很大的影響。

         8.結(jié)束語(yǔ)

         　　目前，水泥行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，但關(guān)鍵還是制造本錢(qián)的競(jìng)爭(zhēng)，而電動(dòng)機(jī)電耗就占本錢(qián)近30%，而拖動(dòng)風(fēng)機(jī)用的高壓電動(dòng)機(jī)在電機(jī)中占有很大的比重，因此做好電動(dòng)機(jī)的降耗增效工作就顯得極為重要。高壓變頻器技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，故障率較小，是水泥廠(chǎng)節(jié)能改造的理想設(shè)備，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

    記者從金風(fēng)科技獲悉，近日由內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院與金風(fēng)科技合作進(jìn)行的RTDS平臺(tái)直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī)建模仿真獲得成功。有關(guān)專(zhuān)家稱(chēng)，這表明由金風(fēng)科技自主研發(fā)的永磁風(fēng)電機(jī)組具有優(yōu)異的低電壓穿越能力，對(duì)于推動(dòng)“電網(wǎng)友好”風(fēng)電發(fā)展意義重大。

    據(jù)先容，RTDS(RealTimeDigitalSimulator)即實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀，是一種專(zhuān)門(mén)用于研究電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)現(xiàn)象的裝置。此次建模仿真在不到一周的時(shí)間里將金風(fēng)科技1.5MW直驅(qū)永磁機(jī)組的實(shí)際控制系統(tǒng)與RTDS平臺(tái)進(jìn)行了成功對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī)并網(wǎng)實(shí)時(shí)在線(xiàn)模擬。

    “這意味著通過(guò)簡(jiǎn)單的操縱，就可以對(duì)直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī)在復(fù)雜電力系統(tǒng)因風(fēng)機(jī)并網(wǎng)而產(chǎn)生的題目進(jìn)行科學(xué)的分析和研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)并網(wǎng)特性的持續(xù)優(yōu)化�！眱�(nèi)蒙古電科院有關(guān)專(zhuān)家表示，“此舉將大大進(jìn)步電力系統(tǒng)的安全保障，降低通過(guò)實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)�！�

　　水泥廠(chǎng)風(fēng)機(jī)水泵變頻改造方案

    變頻器用于水泥生產(chǎn)過(guò)程,具有明顯的節(jié)能效果,是目前最先進(jìn)的節(jié)能調(diào)整設(shè)備｡變頻調(diào)速電氣傳動(dòng)由于其在性能上的優(yōu)異表現(xiàn),性?xún)r(jià)比的不斷提高,也正快速取代傳統(tǒng)的調(diào)速方式,成為水泥行業(yè)調(diào)速控制的主｡

    一､概述

    風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)負(fù)載都是根據(jù)滿(mǎn)負(fù)荷工作需用量來(lái)選型,實(shí)際應(yīng)用中大部分時(shí)間并非工作于滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài),由于交流電機(jī)調(diào)速很困難｡常用擋風(fēng)板､回流閥或開(kāi)/停機(jī)時(shí)間,來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量,同時(shí)大電機(jī)在工頻狀態(tài)下頻繁開(kāi)/停比較困難,電力沖擊較大,勢(shì)必造成電能損耗和開(kāi)/停機(jī)時(shí)的電流沖擊｡采用變頻器直接控制風(fēng)機(jī)､泵類(lèi)負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法,當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)行時(shí),理論上其消耗的功率為額定功率的(80%)2次方,即51.2%,去除機(jī)械損耗電機(jī)銅､鐵損等影響｡節(jié)能效率也接近40%,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制,節(jié)能效率將進(jìn)一步提高｡由于變頻器可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟停､軟起,避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊,減少電動(dòng)機(jī)故障率,延長(zhǎng)使用壽命,同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗｡

    二､交流變頻調(diào)速系統(tǒng)（變頻器）的特點(diǎn):

    1､效率高，提高功率因素，節(jié)約能源：在相同的情況下.變頻器驅(qū)動(dòng)比一般直流傳動(dòng)方式能提高效率5%左右,比電動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組供電的直流傳動(dòng)方式提高效率15%左右,比其它交流調(diào)速方式提高效率20%以上,節(jié)能效果顯，變頻器用于風(fēng)機(jī)水泵上調(diào)速控制,甚至可節(jié)約電能50%以上｡

    2､ED2003系列風(fēng)機(jī)水泵型變頻器具有和直流調(diào)速系統(tǒng)相同的調(diào)速平滑､方便､超載力矩和起動(dòng)力矩大等優(yōu)點(diǎn)｡目前較先進(jìn)的變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:100,超載能力可達(dá)120%､60秒｡

    3､系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度均優(yōu)于工頻傳動(dòng)指標(biāo)和水平｡

    4､工/變頻轉(zhuǎn)換電路,保障系統(tǒng)的安全可靠

    5､提高了運(yùn)行可靠性.減少了維修工作量，降低了運(yùn)行成本，降低了水泥產(chǎn)品成本及提高了產(chǎn)品品質(zhì)｡

    三､節(jié)能原理

    羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)能

    羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是不受風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速限制的,不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變｡而風(fēng)量則與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的,即Q=KN

    Q:表示風(fēng)量N:表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速K:為系數(shù)

    從公式可知,風(fēng)量調(diào)節(jié),完全由變頻器改變電機(jī)頻率達(dá)到無(wú)級(jí)變速,起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果｡根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工藝，風(fēng)機(jī)的最低頻15HZ,通常在35HZ左右,有個(gè)別時(shí)刻50HZ滿(mǎn)風(fēng)量運(yùn)行,由于立窯工藝基本是一致的,因此在不同的立窯風(fēng)量調(diào)節(jié)量是基本相同的,凡立窯應(yīng)用變頻技術(shù)都可以獲40%左右的節(jié)能效果｡
   
　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)個(gè)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降成正比即N%=△N%,雖然不同于一般風(fēng)機(jī)､水泵節(jié)電率更高,但因它的功率較大,而且只要爐墻不壞,是連續(xù)24小時(shí)工作的,并開(kāi)動(dòng)時(shí)間亦很長(zhǎng)｡因此節(jié)電潛力大,節(jié)電效果好｡

    羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后,改變了過(guò)去以調(diào)節(jié)出口(進(jìn)口)閥門(mén)開(kāi)度方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式,勞動(dòng)強(qiáng)度減輕,調(diào)節(jié)的及時(shí)性好,提高了產(chǎn)品的合格率,能耗明顯下降｡

    離心式風(fēng)機(jī)､泵類(lèi)設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比：Q∝N

    壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比：H∝N²

    功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比：P∝N³