高壓變頻器在生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

摘要：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(wàn)噸。2006年12月，公司對(duì)二期生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行高壓變頻改造，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞：生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、高壓變頻器 節(jié)能
　　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(wàn)噸。公司注意挖掘自身潛力，強(qiáng)化節(jié)能意識(shí)，并付諸于實(shí)施，于2006年12月就對(duì)二期生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行高壓變頻改造，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
一、生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)改高壓變頻器拖動(dòng)的必要性
　　我公司二期生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)為沈陽(yáng)電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子繞線異步電機(jī)（YRKK630-6，10kV，1000kW)拖動(dòng)，原有的運(yùn)行方式為電機(jī)全速運(yùn)行，啟動(dòng)方式是轉(zhuǎn)子串水電阻啟動(dòng)，啟動(dòng)結(jié)束后自動(dòng)短接轉(zhuǎn)子滑環(huán)，電機(jī)全速運(yùn)行，這樣的運(yùn)行方式存在如下弊端：
1.風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)反應(yīng)滯后，調(diào)節(jié)速度慢，調(diào)節(jié)精度不高。
　　依靠風(fēng)門調(diào)節(jié)執(zhí)行器來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)門開度，受機(jī)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)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(fēng)門調(diào)節(jié)浪費(fèi)電能，不科學(xué)，不經(jīng)濟(jì)。
　　電機(jī)額定電流為70A，而電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流平均為60A左右，閥門開啟僅為70%左右，采用風(fēng)門調(diào)節(jié)，人為改變了風(fēng)道的阻力曲線，大量的能源白白浪費(fèi)在風(fēng)門上。
3.電機(jī)全速運(yùn)行受到考驗(yàn)，電機(jī)和風(fēng)機(jī)維護(hù)周期短。
　　因電機(jī)全速運(yùn)行，電機(jī)軸瓦和風(fēng)機(jī)等機(jī)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(dòng)機(jī)的主要調(diào)速方式有以下幾種：串級(jí)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(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
　　1.變頻器采用液晶顯示數(shù)字界面，可隨時(shí)顯示電壓、電流、頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以非常直觀地顯示電機(jī)在任何時(shí)間的實(shí)時(shí)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(hù)和工業(yè)電氣保護(hù)功能，保證變頻器和電機(jī)在正常運(yùn)行和故障時(shí)安全可靠。
　　4.電機(jī)可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)；啟動(dòng)電流小，減輕了對(duì)機(jī)械負(fù)載的沖擊；電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間連續(xù)可調(diào)，減少了對(duì)電網(wǎng)的影響。
　　5.具有就地和遠(yuǎn)程操作功能。
　　6.減少配件損耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
　　當(dāng)時(shí)，通過對(duì)國(guó)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(xiàng)目具體實(shí)施方案和過程
　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，旁路柜采用了一拖一自動(dòng)方案，此結(jié)構(gòu)是自動(dòng)旁路的典型方案。基本原理是：使用了3個(gè)高壓隔離開關(guān)（GS1、GS2和GS3)和3個(gè)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(shí)閉合，在電氣控制回路和PLC程序上實(shí)現(xiàn)互鎖，變頻正常啟動(dòng)時(shí)，KM1先閉合，KM2后閉合，正常停車時(shí)KM2先斷開，KM1后斷開；當(dāng)變頻運(yùn)行期間變頻器報(bào)重故障時(shí)自動(dòng)投入旁路運(yùn)行（參數(shù)可設(shè)），KM1和KM2同時(shí)斷開后KM3閉合，轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行；變頻器出現(xiàn)故障短時(shí)不可修復(fù)，直接工頻啟動(dòng)時(shí)，手動(dòng)合上KM3即可。
　　現(xiàn)場(chǎng)原有的水電阻裝置繼續(xù)保留，變頻啟動(dòng)時(shí)，取KM1的合閘信號(hào)直接短接電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)，由高壓變頻器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)；變頻運(yùn)行報(bào)重故障時(shí)自動(dòng)旁路，KM1和KM2斷開，水電阻短接接觸器斷開，KM3合閘信號(hào)啟動(dòng)水電阻裝置正常投入運(yùn)行（僅啟動(dòng)，啟動(dòng)完畢后仍短接轉(zhuǎn)子）；當(dāng)工頻直接啟動(dòng)時(shí)，KM3合閘信號(hào)直接啟動(dòng)水電阻實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能。KM3合閘信號(hào)（旁路運(yùn)行信號(hào)）直接進(jìn)DCS，提示中控進(jìn)行閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量。

圖1：高壓變頻器工頻旁路原理

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備銘牌如下：

高壓變頻器銘牌		電機(jī)銘牌
型號(hào)	HARSVERT-A10/090	型號(hào)	YRKK630-6
出廠編號(hào)	05037	制造廠	沈陽(yáng)電機(jī)有限公司
額定功率	1600kVA	額定功率	1000kW
額定電流	90A	額定電壓	10kV
額定輸入電壓	10kV	額定電流	70A
輸出最大電壓	10kV	額定轉(zhuǎn)速	960R/M

四、改造效果
1.節(jié)能效果相當(dāng)明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
　　我公司二期生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻改造后，取得了顯著的節(jié)能效果，改造前風(fēng)機(jī)風(fēng)門的開啟經(jīng)常在70%左右，電機(jī)全速運(yùn)行；變頻改造后，風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行，風(fēng)門全開。因現(xiàn)場(chǎng)工況變化不是很大，變頻調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常運(yùn)行在42Hz左右，與調(diào)節(jié)檔板時(shí)的消耗功率大大減少，節(jié)電效果與經(jīng)濟(jì)效益顯著，變頻改造前后，電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表所示：

時(shí)間?	調(diào)節(jié)方式	輸入電流（A)	運(yùn)行頻率（Hz)	電機(jī)平均功率（kW)
改造前	風(fēng)門	60	50	832
改造后	變頻調(diào)速	40	42	658

　　改造后，生料循環(huán)風(fēng)機(jī)的節(jié)能率為：（832-658）/832=20.9%，該生料循環(huán)風(fēng)機(jī)年運(yùn)行時(shí)間按280天，每度電按0.5元計(jì)算，年節(jié)省電費(fèi)：（832-658）×24×280×0.5=584640元。
2.改善工藝。
改造前及改造后現(xiàn)場(chǎng)工況列表如下：

	改造前	改造后
啟動(dòng)方式	串水電阻啟動(dòng)	變頻軟啟動(dòng)
風(fēng)機(jī)噪音振動(dòng)	較大	小
軸承溫升	較高	低
電機(jī)和風(fēng)機(jī)維護(hù)周期	短	長(zhǎng)

參考上述表格，可以看出：
　　二期生料循環(huán)風(fēng)機(jī)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(yùn)行在42Hz（生產(chǎn)時(shí)），電機(jī)及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，電機(jī)及風(fēng)機(jī)的軸溫降低，噪音和振動(dòng)降低，電機(jī)碳刷消耗量減少，整體維護(hù)周期大大延長(zhǎng)。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(jī)的運(yùn)行頻率，調(diào)節(jié)及時(shí)，調(diào)節(jié)精度高，由于電機(jī)變頻改造后轉(zhuǎn)速降低，輸出功率大大降低，電機(jī)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(fēng)機(jī)上取得了良好的使用效果，該設(shè)備安裝方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)量小（定期清濾網(wǎng)和緊線），在迄今二年多的運(yùn)行過程中，故障率很低，系統(tǒng)運(yùn)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(xiàn)。
我作為電氣維護(hù)管理人員，對(duì)利德華福高壓變頻器的使用有以下切身體會(huì)：
　　1.系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、高效。
　　2.全中文界面顯示，參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單明確，方便操作。
　　3.適應(yīng)國(guó)內(nèi)電壓不穩(wěn)的國(guó)情，在其可靠性、安全性等方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。
　　4.內(nèi)置PLC，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應(yīng)多變的現(xiàn)場(chǎng)需要。
　　5.監(jiān)控、保護(hù)、記錄查詢等功能實(shí)用、可靠、方便。
　　6.該公司非常重視售前、售中和售后服務(wù)工作，有著一支訓(xùn)練有素、專業(yè)技術(shù)能力強(qiáng)、服務(wù)及時(shí)的技術(shù)支持工程師隊(duì)伍，能隨時(shí)響應(yīng)并滿足用戶的各種要求，客戶24小時(shí)可以跟技術(shù)服務(wù)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(qiáng)，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(jí)和改進(jìn)后主動(dòng)為客戶提供免費(fèi)升級(jí)服務(wù)（一年內(nèi)）。
　　8.該公司經(jīng)常主動(dòng)地對(duì)客戶定期進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量詢?cè)L和跟蹤，每半年主動(dòng)為客戶進(jìn)行一次免費(fèi)設(shè)備巡查，協(xié)助客戶搞好設(shè)備維護(hù)。
　　9.處理故障及時(shí)、有效，售后技術(shù)服務(wù)人員業(yè)務(wù)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(wù)周到，以用戶的滿意為目標(biāo)搞好技術(shù)支持保障工作。