摘要：本文綜述了高壓變頻器在水泥廠高溫風機上的應用情況，對改造過程、改造前后的耗電情況進行了對比，結果表明交流變頻調速器，以適用性強、可靠性高、操作方便等優勢，受到用戶的好評。
　　　　
　　一、前言
　　
　　高壓交流變頻調速技術是90年代迅速發展起來的一種新型電力傳動調速技術，主要用于交流電機的變頻調速，其技術和性能遠遠勝過以前采用的調速方式（如串級調速、液力耦合器調速、轉子水阻調速等）。高壓變頻以其顯著的節能效益、高的調速精度、寬的調速范圍、完善的保護功能、方便的通信功能，得到了廣大用戶的認可和市場的確認，成為企業電機節電方式的方案。山東水泥廠有限公司現有兩條熟料生產線，高溫風機的穩定運轉對熟料生產至關重要，對設備要求特別苛刻，因此在高壓變頻器的選用上非常謹慎，2007年2月15日我公司采用北京合康HIVERT-Y06/173高壓變頻器在我公司2#3#窯安裝調試，穩定運行至今，打破了洋品牌在高壓變頻安裝上的壟斷局面，為國產高壓變頻器贏得了榮譽。
　　
　　二、變頻前后耗電情況對比
　　
　　我公司于2006年起開始將高壓變頻器應用窯頭引風機、高溫風機、生料磨循環風機的節能改造，目前高壓變頻運轉穩定，平均節電率達到20%以上，取得了顯著的經濟效益。
　　
　　三、工況簡述
　　
　　旋窯是一個有一定斜度的圓筒狀物，預熱機來的料從窯尾進入到窯中，借助窯的轉動來促進料在旋窯內攪拌，使料互相混合、接觸進行反應，物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉動在窯內向前運動。窯內燃燒產生的余熱廢氣，在窯尾高溫風機的作用下，通過預熱器對進入窯尾前的生料進行預熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過高溫風機抽出進入廢氣處理（除塵及排出）。均化好的生料預熱后在回轉窯內煅燒成熟料，回轉窯內需要合適的氣壓及溫度，才能使煤粉有一定的懸浮時間進行充分燃燒，生料才能在窯內達到很好的熱處理。窯內因物料的堆積變化很大，所以瞬時氣壓變化頻繁。窯尾高溫風機一方面用來調整窯內氣壓，另一方面回轉窯內鍛燒后的高溫熟料出來有廢氣，廢氣帶灰，通過窯尾高溫風機引出由電收塵器將灰塵進行處理，再將廢氣排掉。
　　
　　我廠目前有二條干法懸窯生產線，日產為1700t、2300t，并擁有一臺7.5MW中、低溫余熱發電機組，2條窯生產線，高溫風機電機配置為6kV1250kW，在高溫風機的電機與風機之間，配有液力耦合器對風機進行調速，整個工藝過程主要是通過DCS的控制來調節液力耦合器的速度從而調整風機的風量，達到控制窯內負壓。在運行時仍靠風機擋板進行風量調節，當窯系統工況變化較大時，現場值班人員根據中控制室的指令對液力耦合器的勺桿進行手動調節，運行操作非常不便。2006年7～8月，公司分別對1700t窯生產線的窯頭引風機、2000t窯生料系統排風機進行了變頻調速改造，目前運行情況良好。而高溫風機變頻調節的耗電量還少于原液力耦合器調節的耗電量。
　　
　　經過對原系統進行分析，對原系統的風壓控制由原來的液力耦合器調節改為變頻器調節，即取消原液力耦合器，將電機與液力耦合器之間用一連接軸取代液力耦合器連通，而由變頻器對電機本身進行調速，調整窯尾預熱器（高溫風機入口）的壓力為工況要求值。變頻器設備接入用戶側高壓開關和擬改造電機之間，變頻器控制接入原有的DCS系統，由DCS系統來完成正常操作。
　　
　　四、可靠性
　　
　　經過對原系統進行分析，對原系統的風壓控制由原來的液力耦合器調節改為變頻器調節，即取消原液力耦合器，將電機與液力耦合器之間用一連接軸取代液力耦合器連通，而由變頻器對電機本身進行調速，zui后達到調整窯尾預熱器（高溫風機入口）的壓力為工況要求值。液力耦合器本身能耗達10%以上，而且需要油泵及冷卻水來輔助運行，故障率較高，特別是在夏季因耦合器產生熱量較大，需加入四組冷油器，用循環水強降溫，水消耗量大，資源浪費嚴重。
　　
　　變頻器設備接入用戶側高壓開關和擬改造電機之間，變頻器控制接入原有的DCS系統，由DCS系統來完成正常操作。為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時將電機切換至工頻狀態下運行，且切換方式為自動切換。變頻器故障時，電機自動切換到工頻運行，這時風機轉速會升高，風壓會發生很大變化，影響窯內物料的煅燒質量，故此時應及時在DCS上對高溫風機的風門進行及時調節，降低風機輸出風量至工況要求值。變頻器及其工頻旁路開關由變頻器整體配套提供。電機、高壓斷路保留了用戶原有設備。負載參數及運行工況，高溫風機配合康HIVERT系列高壓變頻器，其主要參數為：變頻器型號HIVERT-Y06/173，隔離變壓器容量1800KVA，旁路開關柜容量400A。
　　
　　五、改造過程簡述
　　
　　由于原電機控制為液力耦合器調速，為了安裝變頻器，必須重新設計變頻器房。根據現場環境，我們選擇在高壓配電室旁另建一變頻器房，此地方距高壓室較近，動力電纜敷設方便。由于現場灰塵較大，而變頻器為強迫風冷，設備內空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間通風設計上，設計了大面積進風窗，房間不另設其它窗口，基本上是密閉設計。通風窗采用過濾棉濾網，這樣使進入變頻器室內的空氣經過通風窗濾灰，進入變頻器室內的灰塵大大減小。　　
　　               進風窗一                               進風窗二                   進風窗三
　　
　　由于本變頻器功率較大，為保證足夠的通風冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨立安裝了一整體風罩，與各自的出風口連成整體，保證變頻器整體冷卻通風要求，即使在夏季高溫季節也不需開空調進行降溫。　　
　　      3#窯變頻及風道                                                                   2#窯變頻及風道
　　
　　為減小安裝成本，動力電纜保留了原高壓柜至電機的電纜，將電纜原接線由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設一根動力電纜，由于變頻器房緊鄰高壓室，此電纜長度較短。變頻改造后，由于需要取消原液力耦合器，我們按照液力耦合器的聯接尺寸設計制作了一套直接連接軸來代替液耦。連接軸的基座安裝尺寸、軸連接中心尺寸、軸徑尺寸、軸與電機及風機側的連接靠背輪均與原液耦一致，安裝時，僅需將原液耦拆除，將連接軸代替液力耦合器，現場僅作少量調整即可達到安裝要求，而不用對風機及電機作任何調整，安裝方便快捷。　　　　
　　安裝高壓變頻后，原繞線電機對滑環進行短接，廢除了原水電阻啟動器，每年對碳刷及水阻啟動器和電機的維護減少，綜合運行成本大幅度下降，且高壓變頻啟動時間任意可調，實現平滑啟動，對設備運行起了良好的保護。
　　
　　六、變頻改造總結
　　
　　根據我公司對水泥廠高溫風機的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結變頻器改造有以下優點。
　　
　　（1）安裝簡單，即將原高壓開關柜與電動機之間插入安裝變頻器，對原有接線改動不大。
　　
　　（2）操作使用方便，變頻器操作只有簡單的開機、停機和頻率調整。
　　
　　（3）能進行無級調速，調速范圍廣，且調速精度高，適用性強。
　　
　　（4）保護功能完善，故障率低，排風機啟動平穩，啟動電流小，可靠性高。
　　
　　（5）電動機不需長期高速運行，工作電流大幅度下降，節電*。
　　
　　（6）由于變頻器取代了液耦調速，消除了機械及液壓高故障率的缺陷，設備維護費用降低。
　　
　　（7）電動機運行振動及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。
　　
　　交流變頻調速器，以適用性強、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應用在調速、節電、軟啟動方面，對企業有很大的實用價值。合康公司高壓變頻器在我廠對兩條生產線的五臺電機進行了成功的改造，不僅節能效果明顯，提高了整個系統的工藝性能，同時也使兩條生產線大大提高了產量，得到車間的好評，并在我省水泥行業中產生了很大的影響。