金肯變頻器在水泥廠的應用
一.變頻技術的發(fā)展概況：
隨著大功率整流器件制造工藝的進一步發(fā)展。商家生產(chǎn)的變頻器普遍采用全新的IGBT（絕緣柵型雙極型）管，它的一個突出優(yōu)點就是具有較高的切換頻率，即通斷時間短。高的切換頻率使電機帶大負載容量的能力得到提高，使電機制損減小。變頻器一般可分為交-直-交及交-交兩種。變頻器的可控功率范圍從0.2～1500kW，甚至到1700kW。從這一范圍來看，水泥生產(chǎn)線上要求調(diào)速的各工藝環(huán)節(jié)都能得到滿足。從應用情況來看，變頻調(diào)速器用于水泥生產(chǎn)企業(yè)有四個突出優(yōu)點：
?。?）可滿足調(diào)速的工藝要求，變頻調(diào)速器調(diào)速范圍均在10：1以上，而水泥生產(chǎn)工藝過程中調(diào)速范圍在10：1范圍內(nèi)即可完全滿足要求。
?。?）全球實現(xiàn)自動化控制，由于變頻器本身是由一個16（或32）位微處理器所控制，設有RS485（或422）、A/D輸入。D/A輸出接口，為自動控制（與上位機聯(lián)網(wǎng)）創(chuàng)造了充分的條件。
?。?）獲得可觀的節(jié)能效果。如在較大功率（15kW以上）風機、泵類的應用中尤為明顯，可節(jié)電1/4以上。
（4）降低工人的勞動強度，由于調(diào)整系統(tǒng)整體可靠性提高，故障率低，免維護周期較長，可減輕有關維護人員的工作量。
二.如何選用變頻調(diào)速器
變頻器與其它產(chǎn)品一樣，也具有較多的品牌及種類。在如何選用這個問題上當然需要了解價格、產(chǎn)品質(zhì)量，便更應了解變頻器的技術特性。按其控制方式的不同可分為通用型和工程型兩大類，除價格差異外，通用型變頻器在技術特性上與工程型變頻器存在較大差異。通用型變頻器一般采用U/f曲線控制方案，在電機高速運轉時，氣隙磁通φ基本恒定。則可滿足設備恒功率（或恒轉矩）的運行特性。但在低速時，由于氣隙磁通下降，故最大轉矩也下降，難以滿足恒功率要求，通用型變頻器一般采用給定閉環(huán)控制方式，動態(tài)響應速度相對較慢。而工程型變頻器則在其內(nèi)部通過檢測設有自動補償、自動限制的環(huán)節(jié)，在設備低速運轉時也可保持好的轉矩特性，可實現(xiàn)真正意義上的閉環(huán)控制。工程型變頻器通常有三種控制設定方式可選：
?。?）開環(huán)控制方式，同通用型；
?。?）帶轉差補償，即當負載突降時，則給定可自動補償；
?。?）裝機/裝柜型，功率45～200kW，需要附加電路及整體固定殼體，體積較為寵大，占用空間相相對較大；
?。?）柜型，控制功率45～1500kW，除具備裝機/裝柜型特點外，與之比較占用空間更大，選擇時可根據(jù)受控電機功率及現(xiàn)場安裝條件選用適合類型。從變頻器的電壓等級來看，有1AC230V；也有3AC208～230V、380～460V、500～575V、660～690V等級，應根據(jù)要求來做出正確的選擇。
從變頻范圍及精度要求而言，變頻器有FC（頻率控制），調(diào)速范圍1：25；VC（矢量控制），調(diào)速范圍1：100～1：1000；SC（伺服控制），調(diào)速范圍1：4000～1：10000；在水泥生產(chǎn)線上一般選用FC方式即可滿足生產(chǎn)要求。
兼顧上述四點要求的前提下，可根據(jù)生產(chǎn)的現(xiàn)場情況做出完全符合要求的正確選擇。
三變頻器在水泥廠生產(chǎn)線現(xiàn)場安調(diào)運行中的幾個問題
3.1變頻器現(xiàn)場安裝的技術措施
在安裝過程中，技術保障是首要的，特別需要注意的是要根據(jù)某個調(diào)速環(huán)節(jié)中變頻器的數(shù)量，集中（或分散）做好技術準備工作。在石灰石破碎喂料、各風機、水泵、回轉窯、窯尾生料喂料、窯頭喂煤、生料磨、水泥磨選粉機等調(diào)速環(huán)節(jié)，由于變頻器單臺裝置相對分散，相互之間的干擾小，不影響正常使用。但在某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如生、熟料配料系統(tǒng)等，要求多臺變頻器安裝在同一電控室的某一個控制屏內(nèi)。由于變頻器本身是一個強干擾源，正常工作時產(chǎn)生高次諧波，相互之間以及對主控設備（上位機系統(tǒng)）的干擾在所難免，而控制系統(tǒng)信號傳輸多為低態(tài)直流（0～5V）方式，必須采用有關抗干擾措施以保證系統(tǒng)正常工作。據(jù)筆者的經(jīng)驗，生產(chǎn)現(xiàn)場條件好的，除嚴格按照要求對于擾源做好屏蔽外，控制信號傳輸采用電流（4～20mA）方式，可有效降低干擾對系統(tǒng)的影響，滿足生產(chǎn)需求。生產(chǎn)現(xiàn)場條件差的，除必須用屏蔽作為與變頻器采樣及控制信號的連接線并對信號線屏蔽網(wǎng)做好單獨的專門接地，可有效抑制干擾，在實施上述措施后仍不可避免強干擾而影響系統(tǒng)正常使用的，應考慮更換變頻器。
3.2變頻器的安裝地點及距離問題
變頻器應用初期，安裝地點多在現(xiàn)場，就地控制生產(chǎn)機械：有集中控制要求的，則采用加遠程控制器的方式（控制線路距離可達1km以上）。但在水泥生產(chǎn)中，現(xiàn)場安裝則不可取。因為水泥生產(chǎn)線粉塵較大，調(diào)速機械大多安裝在室外或庫下，環(huán)境較其它行業(yè)相比更為惡劣，而操作人員一般集中的電控室，變頻器作為較為精密的儀器設備，生產(chǎn)現(xiàn)場時常無人且環(huán)境較差，對設備不利，故在水泥生產(chǎn)線上，變頻器應安裝在電控室內(nèi)。據(jù)變頻器產(chǎn)品手冊介紹：變頻器連接到電機的電纜長度要求不能超過50m，如果使用屏蔽電纜，則最長不能超過25m，這就必須要考慮變頻器到受控電機之間的距離問題。要解決這個問題，首要的方法是在超過50m的線路上串入電流值適合的出線電抗器（有些變頻器本身已串加此電抗器，與電機之間的連接電纜最長可達300m，但價格較高，且使用在不超過50m的場合下則顯浪費）。我廠在實際運用中，窯尾生料雙管喂料機與窯頭電控室的線路距離達180m，受控電機18.5kW，串加50A出線電抗器（特制）后使用正常。在超過50m線路上，2.2kW電機配3kW變頻器，3kW電機配3.7kW變頻器，這種選擇方式特別適合于多臺集中群控。安裝位置狹小擁擠、要求規(guī)范（如微機配料系統(tǒng)）等場合。
3.3變頻器的參數(shù)設置及調(diào)試
做好變頻器參數(shù)的設置及調(diào)試，是設備正常運轉的一個根本保障措施?，F(xiàn)場中出現(xiàn)的許多問題，往往是參數(shù)的設置問題，而與設備本身無關，由此可見合理正確設置參數(shù)很重要。
（1）基本參數(shù)的設置?；緟?shù)包括電機銘牌上的額定功率、電壓、電流、轉速、頻率等。
?。?）要根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求做好其它參數(shù)的設置。變頻器一般都有幾十上百個可設置的參數(shù)，實際運用中可采用大多數(shù)出廠設置，僅對少數(shù)作特殊設定即可滿足生產(chǎn)要求。如在要求重載啟動的環(huán)節(jié)，則必須設定起動提升參數(shù)，可以通過設置一個額外的電壓提升在電機額定電流0～250%的范圍內(nèi)提升起動電流，以達到設備順利起動。
隨著大功率整流器件制造工藝的進一步發(fā)展。商家生產(chǎn)的變頻器普遍采用全新的IGBT（絕緣柵型雙極型）管，它的一個突出優(yōu)點就是具有較高的切換頻率，即通斷時間短。高的切換頻率使電機帶大負載容量的能力得到提高，使電機制損減小。變頻器一般可分為交-直-交及交-交兩種。變頻器的可控功率范圍從0.2～1500kW，甚至到1700kW。從這一范圍來看，水泥生產(chǎn)線上要求調(diào)速的各工藝環(huán)節(jié)都能得到滿足。從應用情況來看，變頻調(diào)速器用于水泥生產(chǎn)企業(yè)有四個突出優(yōu)點：
?。?）可滿足調(diào)速的工藝要求，變頻調(diào)速器調(diào)速范圍均在10：1以上，而水泥生產(chǎn)工藝過程中調(diào)速范圍在10：1范圍內(nèi)即可完全滿足要求。
?。?）全球實現(xiàn)自動化控制，由于變頻器本身是由一個16（或32）位微處理器所控制，設有RS485（或422）、A/D輸入。D/A輸出接口，為自動控制（與上位機聯(lián)網(wǎng)）創(chuàng)造了充分的條件。
?。?）獲得可觀的節(jié)能效果。如在較大功率（15kW以上）風機、泵類的應用中尤為明顯，可節(jié)電1/4以上。
（4）降低工人的勞動強度，由于調(diào)整系統(tǒng)整體可靠性提高，故障率低，免維護周期較長，可減輕有關維護人員的工作量。
二.如何選用變頻調(diào)速器
變頻器與其它產(chǎn)品一樣，也具有較多的品牌及種類。在如何選用這個問題上當然需要了解價格、產(chǎn)品質(zhì)量，便更應了解變頻器的技術特性。按其控制方式的不同可分為通用型和工程型兩大類，除價格差異外，通用型變頻器在技術特性上與工程型變頻器存在較大差異。通用型變頻器一般采用U/f曲線控制方案，在電機高速運轉時，氣隙磁通φ基本恒定。則可滿足設備恒功率（或恒轉矩）的運行特性。但在低速時，由于氣隙磁通下降，故最大轉矩也下降，難以滿足恒功率要求，通用型變頻器一般采用給定閉環(huán)控制方式，動態(tài)響應速度相對較慢。而工程型變頻器則在其內(nèi)部通過檢測設有自動補償、自動限制的環(huán)節(jié)，在設備低速運轉時也可保持好的轉矩特性，可實現(xiàn)真正意義上的閉環(huán)控制。工程型變頻器通常有三種控制設定方式可選：
?。?）開環(huán)控制方式，同通用型；
?。?）帶轉差補償，即當負載突降時，則給定可自動補償；
?。?）裝機/裝柜型，功率45～200kW，需要附加電路及整體固定殼體，體積較為寵大，占用空間相相對較大；
?。?）柜型，控制功率45～1500kW，除具備裝機/裝柜型特點外，與之比較占用空間更大，選擇時可根據(jù)受控電機功率及現(xiàn)場安裝條件選用適合類型。從變頻器的電壓等級來看，有1AC230V；也有3AC208～230V、380～460V、500～575V、660～690V等級，應根據(jù)要求來做出正確的選擇。
從變頻范圍及精度要求而言，變頻器有FC（頻率控制），調(diào)速范圍1：25；VC（矢量控制），調(diào)速范圍1：100～1：1000；SC（伺服控制），調(diào)速范圍1：4000～1：10000；在水泥生產(chǎn)線上一般選用FC方式即可滿足生產(chǎn)要求。
兼顧上述四點要求的前提下，可根據(jù)生產(chǎn)的現(xiàn)場情況做出完全符合要求的正確選擇。
三變頻器在水泥廠生產(chǎn)線現(xiàn)場安調(diào)運行中的幾個問題
3.1變頻器現(xiàn)場安裝的技術措施
在安裝過程中，技術保障是首要的，特別需要注意的是要根據(jù)某個調(diào)速環(huán)節(jié)中變頻器的數(shù)量，集中（或分散）做好技術準備工作。在石灰石破碎喂料、各風機、水泵、回轉窯、窯尾生料喂料、窯頭喂煤、生料磨、水泥磨選粉機等調(diào)速環(huán)節(jié)，由于變頻器單臺裝置相對分散，相互之間的干擾小，不影響正常使用。但在某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如生、熟料配料系統(tǒng)等，要求多臺變頻器安裝在同一電控室的某一個控制屏內(nèi)。由于變頻器本身是一個強干擾源，正常工作時產(chǎn)生高次諧波，相互之間以及對主控設備（上位機系統(tǒng)）的干擾在所難免，而控制系統(tǒng)信號傳輸多為低態(tài)直流（0～5V）方式，必須采用有關抗干擾措施以保證系統(tǒng)正常工作。據(jù)筆者的經(jīng)驗，生產(chǎn)現(xiàn)場條件好的，除嚴格按照要求對于擾源做好屏蔽外，控制信號傳輸采用電流（4～20mA）方式，可有效降低干擾對系統(tǒng)的影響，滿足生產(chǎn)需求。生產(chǎn)現(xiàn)場條件差的，除必須用屏蔽作為與變頻器采樣及控制信號的連接線并對信號線屏蔽網(wǎng)做好單獨的專門接地，可有效抑制干擾，在實施上述措施后仍不可避免強干擾而影響系統(tǒng)正常使用的，應考慮更換變頻器。
3.2變頻器的安裝地點及距離問題
變頻器應用初期，安裝地點多在現(xiàn)場，就地控制生產(chǎn)機械：有集中控制要求的，則采用加遠程控制器的方式（控制線路距離可達1km以上）。但在水泥生產(chǎn)中，現(xiàn)場安裝則不可取。因為水泥生產(chǎn)線粉塵較大，調(diào)速機械大多安裝在室外或庫下，環(huán)境較其它行業(yè)相比更為惡劣，而操作人員一般集中的電控室，變頻器作為較為精密的儀器設備，生產(chǎn)現(xiàn)場時常無人且環(huán)境較差，對設備不利，故在水泥生產(chǎn)線上，變頻器應安裝在電控室內(nèi)。據(jù)變頻器產(chǎn)品手冊介紹：變頻器連接到電機的電纜長度要求不能超過50m，如果使用屏蔽電纜，則最長不能超過25m，這就必須要考慮變頻器到受控電機之間的距離問題。要解決這個問題，首要的方法是在超過50m的線路上串入電流值適合的出線電抗器（有些變頻器本身已串加此電抗器，與電機之間的連接電纜最長可達300m，但價格較高，且使用在不超過50m的場合下則顯浪費）。我廠在實際運用中，窯尾生料雙管喂料機與窯頭電控室的線路距離達180m，受控電機18.5kW，串加50A出線電抗器（特制）后使用正常。在超過50m線路上，2.2kW電機配3kW變頻器，3kW電機配3.7kW變頻器，這種選擇方式特別適合于多臺集中群控。安裝位置狹小擁擠、要求規(guī)范（如微機配料系統(tǒng)）等場合。
3.3變頻器的參數(shù)設置及調(diào)試
做好變頻器參數(shù)的設置及調(diào)試，是設備正常運轉的一個根本保障措施?，F(xiàn)場中出現(xiàn)的許多問題，往往是參數(shù)的設置問題，而與設備本身無關，由此可見合理正確設置參數(shù)很重要。
（1）基本參數(shù)的設置?；緟?shù)包括電機銘牌上的額定功率、電壓、電流、轉速、頻率等。
?。?）要根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求做好其它參數(shù)的設置。變頻器一般都有幾十上百個可設置的參數(shù)，實際運用中可采用大多數(shù)出廠設置，僅對少數(shù)作特殊設定即可滿足生產(chǎn)要求。如在要求重載啟動的環(huán)節(jié)，則必須設定起動提升參數(shù)，可以通過設置一個額外的電壓提升在電機額定電流0～250%的范圍內(nèi)提升起動電流，以達到設備順利起動。
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