[摘要]針對(duì)于大功率高壓變頻器在大功率風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能上廣泛的應(yīng)用，本文介紹了燒制煉鋼用活性灰的大型回轉(zhuǎn)窯用引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造的節(jié)能預(yù)測(cè)和在鋼廠在的實(shí)際應(yīng)用。在采用電機(jī)工頻拖動(dòng)的運(yùn)行的工況中，由于風(fēng)壓過(guò)大，檔板調(diào)節(jié)量不足對(duì)運(yùn)行工況造成的生產(chǎn)操作復(fù)雜與能源的浪費(fèi)狀況，所產(chǎn)生的應(yīng)用高壓變頻器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)運(yùn)行的實(shí)際需求。并預(yù)測(cè)調(diào)速運(yùn)行后能產(chǎn)生的效益。在高壓變頻器投入運(yùn)行后，對(duì)運(yùn)行工況的改善，能量節(jié)約的狀況進(jìn)行測(cè)量與匯總。 [關(guān)鍵詞] 高壓變頻器 節(jié)能 回轉(zhuǎn)窯 1、 引言： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持繼發(fā)展，國(guó)內(nèi)各類能源消耗逐漸增大，限于能源開(kāi)采能力與從國(guó)外進(jìn)口的限制，使我國(guó)的能源供應(yīng)十分緊張。但我國(guó)各行業(yè)的能源利用處于比較原始，能源浪費(fèi)還非常嚴(yán)重，如何高效利用能源已經(jīng)被國(guó)家擺在重要的戰(zhàn)略位置。 工業(yè)大型風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)都按20-30年的運(yùn)行期考慮，綜合風(fēng)機(jī)葉片，爐膛，風(fēng)道等損耗，密封的變化，風(fēng)動(dòng)介質(zhì)的擾動(dòng)的綜合因素，余量都選得較大。特別對(duì)于爐膛運(yùn)行用的風(fēng)機(jī)，在運(yùn)行后，由低溫空氣介質(zhì)變?yōu)楦邷乜諝饨橘|(zhì)，在同等的輸出風(fēng)量條件下，其要求的功率也隨之大幅下降。檔板的開(kāi)度經(jīng)常處于60%-40%之間運(yùn)行，使大量的電能都浪費(fèi)在的檔板截流，介質(zhì)擾動(dòng)，和風(fēng)壓損耗上。利用調(diào)速運(yùn)行的方式降低各類損耗，提高電能的利用率真，已經(jīng)是大型風(fēng)機(jī)節(jié)能高效運(yùn)行的首要選擇方式。 隨著現(xiàn)代變流技術(shù)的發(fā)展，硅元件制造工藝的提高，大功率、高電壓的電力電子器件制造愈加成熟，性能不斷提高，價(jià)格不斷下降。應(yīng)用大功率IGBT、CPLD、DSP制作的大功率高壓變頻器技術(shù)相應(yīng)成熟，價(jià)格逐步下降，已能將高壓變頻器高昂的價(jià)格降為企業(yè)能夠接受的價(jià)格門檻，在大型風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能調(diào)速的范圍高壓變頻器出現(xiàn)了大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用，本文專門介紹在鋼廠中的石灰回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)的高壓變頻技術(shù)改造的應(yīng)用。 2、華菱漣源鋼鐵集團(tuán)石灰車間石灰回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)簡(jiǎn)介： （1）、華菱漣源鋼鐵集團(tuán)田湖公司活性石灰車間，活化石灰生產(chǎn)線上的核心設(shè)備是石灰燒制回轉(zhuǎn)窯系率，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：
 圖1 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)示意圖 （2）、工作流程： 回轉(zhuǎn)窯處于備用 → 窯中加預(yù)熱木料 → 用煤油點(diǎn)火 → 窯中溫度升到額定 →引風(fēng)機(jī)運(yùn)行 → 噴煤粉 → 連續(xù)投料 → 連續(xù)出料 → 根據(jù)窯溫對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié) → 定時(shí)沖窯皮 → 根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃停料 → 停止噴煤 → 強(qiáng)風(fēng)冷卻窯體 →停止引風(fēng)機(jī) → 修窯 → 備用 （3）、引風(fēng)機(jī)設(shè)備型號(hào)： 風(fēng)機(jī)型號(hào)為GW-GR168D,額定壓力8000Pa。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)YKK450-2-4，功率500KW。 引風(fēng)機(jī)電機(jī)啟動(dòng)采用水阻啟動(dòng)器，啟動(dòng)器內(nèi)水溶液為兩噸，啟動(dòng)一次的溫升為30攝氏度。 （4）引風(fēng)機(jī)運(yùn)行流程： 在木料烘窯后期，啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，點(diǎn)燃煤粉，使木料充份燃燒，并將灰分吸出。當(dāng)窯內(nèi)溫度均衡后，降低出風(fēng)量，連續(xù)投料開(kāi)始。風(fēng)量采用檔板調(diào)節(jié)，正常時(shí)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的負(fù)壓為100-250Pa，運(yùn)行擋板開(kāi)度為25%左右。冷卻窯體時(shí)，運(yùn)行檔板開(kāi)度為90%。在冷卻完畢后，修窯初期，擋板開(kāi)度為10%，用于窯內(nèi)清灰。 3、引風(fēng)機(jī)電機(jī)定速拖動(dòng)的運(yùn)行簡(jiǎn)介： （1）引風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)： 引風(fēng)機(jī)的慣量力矩輸大，在廠內(nèi)的電網(wǎng)容量條件下，直接啟動(dòng)時(shí)電機(jī)的啟動(dòng)電流很高，將引起高壓電源進(jìn)線保護(hù)動(dòng)作，必須采用軟啟動(dòng)器進(jìn)行啟動(dòng)。每一次啟起引起水阻啟動(dòng)器溫升30至40攝氏度，當(dāng)連續(xù)三次啟動(dòng)時(shí)，將會(huì)使啟動(dòng)器內(nèi)水溶液沸騰，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)失敗。水阻器在沸騰后，需二天的時(shí)間方能冷卻至正常溫度。在操作在決定了電機(jī)每天的啟動(dòng)次數(shù)必須的二次之內(nèi)。 （2）引風(fēng)機(jī)運(yùn)行： 運(yùn)行中，由于電機(jī)的余量較大，常常將檔板調(diào)到25%左右運(yùn)行，在高轉(zhuǎn)速，低負(fù)荷的運(yùn)行工況下，風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，現(xiàn)場(chǎng)噪音極強(qiáng)，工作環(huán)境非常惡劣。當(dāng)擋板調(diào)到10%以下時(shí)，由于負(fù)壓過(guò)大，會(huì)引管道和前側(cè)高壓除塵器的喘振，危及設(shè)備運(yùn)行安全。 （3）石灰燒制期間的運(yùn)行： 回轉(zhuǎn)窯采用煤粉加熱，由于煤粉的灰度較大，在燃燒中灰分在窯壁上積累，俗稱窯皮。當(dāng)窯皮積累到一定程度時(shí)，將會(huì)影響出料。這時(shí)將停下煤槍，用水將窯皮炸開(kāi)，稱為沖窯皮。在沖窯皮時(shí)，引風(fēng)機(jī)擋板關(guān)至最低。 在上午出料，下午入料時(shí)，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行擋板開(kāi)度調(diào)至15%左右，晚間大火燒制時(shí)，引風(fēng)機(jī)擋板調(diào)至25%左右。 （4）引風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)量由擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)，檔板執(zhí)行機(jī)構(gòu)為大力矩電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在控制室內(nèi)進(jìn)行操作。 4、引風(fēng)機(jī)定速拖動(dòng)時(shí)的缺陷： （1）引風(fēng)機(jī)電能損耗嚴(yán)重： ●電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，每次啟動(dòng)水阻啟動(dòng)器的電能消耗約為正常運(yùn)行時(shí)一天耗電量。 ●正常運(yùn)行時(shí)，擋板開(kāi)度在25%左右，在擋板兩側(cè)風(fēng)壓較大，出現(xiàn)極大的節(jié)流損耗和風(fēng)壓損耗。 ●由于電機(jī)工作時(shí)負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電機(jī)額定，且風(fēng)機(jī)流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)定流量，在高速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量的擾動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行振動(dòng)較大，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率低。 ●由于啟動(dòng)次數(shù)的限制與啟動(dòng)時(shí)電能的消耗，在其它附屬設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行短時(shí)維修時(shí)，引風(fēng)機(jī)繼續(xù)保持運(yùn)行，由于風(fēng)量較大，散熱較快，不但是耗費(fèi)電能，同時(shí)為保持窯溫，還需經(jīng)常噴粉加溫，增大的煤粉的消耗量。 （2）工作環(huán)境惡劣： ●在進(jìn)行木料烘窯時(shí)，由于引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后風(fēng)量太大，引起木料燃燒過(guò)快，使窯內(nèi)加溫時(shí)間不夠。烘窯時(shí)，不運(yùn)行引風(fēng)機(jī)，不但點(diǎn)火費(fèi)油費(fèi)時(shí)，而且現(xiàn)場(chǎng)煙霧很大，環(huán)境變差，每次烘窯后車間都是遍地黑灰。 ●沖窯皮時(shí)，引風(fēng)機(jī)不停，使沖窯皮時(shí)危險(xiǎn)性加大，易出現(xiàn)灼傷事故。 ●在進(jìn)行修窯時(shí)，為防止系統(tǒng)喘振，引風(fēng)風(fēng)量較大，增加了工作的危險(xiǎn)程度。 ●引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)，噪音極大，使旁邊的電工室內(nèi)振動(dòng)和噪音都超標(biāo)，危害操作者的人身健康。 （3）對(duì)設(shè)備的危害： ●啟動(dòng)時(shí)電流較大，不但使廠內(nèi)電源產(chǎn)生波動(dòng)，耗電較大。同時(shí)對(duì)電機(jī)壽命降低。 ●運(yùn)行中振動(dòng)大，使電機(jī)軸承，風(fēng)機(jī)軸承磨損較大，且造成風(fēng)道，高壓除塵裝置的使用年限降低。 ●擋板內(nèi)外風(fēng)壓相差較大，使擋風(fēng)板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)電機(jī)磨損程度加快。 5、風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)的節(jié)能原理： （1）風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性： 離心式風(fēng)機(jī)，其屬于平方轉(zhuǎn)矩類型的負(fù)載，在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的特性曲線如右圖：。
圖2 離心式風(fēng)機(jī)特性曲線（β=90o） Ｈ—Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時(shí)，表示風(fēng)壓與風(fēng)量間的關(guān)系特性。 Ｎ—Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時(shí)，表示功率與風(fēng)量間的關(guān)系特性。 η—Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時(shí)，表示風(fēng)機(jī)的效率特性。 （2）風(fēng)機(jī)流量的確定： 風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，一定轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的離心壓力作用在一個(gè)截面上時(shí)，介質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)的通過(guò)量，就是我們所說(shuō)的流量，風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，通過(guò)風(fēng)機(jī)壓力與管網(wǎng)阻力的 共同作用，出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定的流量輸出，我們稱之為工況點(diǎn)，其特性曲線如右圖： 圖3 風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn) M —— 工況點(diǎn) R —— 管網(wǎng)的阻力曲線 H —— 風(fēng)機(jī)壓力曲線 （3）風(fēng)機(jī)流量的調(diào)節(jié)方法： ●通過(guò)改變管網(wǎng)阻力實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)輸出的調(diào)節(jié) 當(dāng)管網(wǎng)阻力發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變，風(fēng)壓隨之上升，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的 工況點(diǎn)將改變，風(fēng)機(jī)的輸出流量將隨之發(fā)生變化，其特性曲線如右圖： 圖4 管網(wǎng)阻力變化時(shí)的風(fēng)機(jī)流量特性曲線 在實(shí)際運(yùn)行中，是通過(guò)調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開(kāi)關(guān)程度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)擋板的開(kāi)度減小時(shí)，管網(wǎng)阻力隨之加大。擋板的三種開(kāi)度對(duì)應(yīng)R1、R2、R3三種阻力工況，則在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，其與風(fēng)機(jī)壓力特性曲線分別出現(xiàn)了M1、M2、M3三種工況點(diǎn)。三種工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三個(gè)流量Q1、Q2、Q3就是在轉(zhuǎn)速不變是，三種擋板開(kāi)度所對(duì)應(yīng)的三個(gè)流量。從中可以看出，調(diào)節(jié)擋板的開(kāi)度，即可以調(diào)整風(fēng)機(jī)輸出流量的多少。 ●通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié) 改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)機(jī)的壓力特性曲線隨之改變，當(dāng)管網(wǎng)阻力不變時(shí)，其特性曲線如右圖： 圖6 改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的特性曲線 當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速定為n1、n2、n3時(shí)，每個(gè)轉(zhuǎn)速都對(duì)應(yīng)其相應(yīng)的壓力特性曲線，在管網(wǎng)阻力R不變的情況下，工況點(diǎn)隨之改變?yōu)?/span>M1、M2，其對(duì)應(yīng)的流量變?yōu)?/span>Q1、Q2。 在實(shí)際中，采用高壓變頻器，內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速電機(jī)，液力耦合器等方法達(dá)到對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而在管網(wǎng)阻力不變的情況下調(diào)節(jié)流量。 （4）風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行與風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行在輸出同等風(fēng)量時(shí)的比較： 當(dāng)風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為n1，擋板全開(kāi)管網(wǎng)壓力為R1，額定流量為Q1時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的二種方法，將輸出流量改變?yōu)?/span>Q2，其運(yùn)行工況的差異如右圖所示： 圖7 管網(wǎng)阻力與風(fēng)機(jī)速度調(diào)節(jié)流量時(shí)的工況點(diǎn)差異 從圖中可以看出，在輸出同等流量的情況下，用擋板調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)是M3，運(yùn)行時(shí)壓力為Hf。用速度調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)是M2，運(yùn)行時(shí)壓為H2。 （5）兩種風(fēng)量調(diào)節(jié)方法消耗能量的差異： 從上面可以看出，調(diào)節(jié)擋板與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的最大差異在于風(fēng)壓，兩種運(yùn)行方式風(fēng)機(jī)吸收軸功率的差異為： 根據(jù)風(fēng)機(jī)功率消耗的相擬性理論，得出結(jié)論： 用擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量與用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風(fēng)量對(duì)比，隨著實(shí)際輸出流量與風(fēng)機(jī)額定流量差值的加大，其能量的消耗差異也呈平方比例系數(shù)加大。 6、風(fēng)機(jī)調(diào)速改造方案的調(diào)研： （1）液力耦合器調(diào)速方案： 優(yōu)點(diǎn)： ●液力耦合器價(jià)格便宜。 ●操作簡(jiǎn)單，維修方便。 ●水冷卻系統(tǒng)不需單獨(dú)安裝，可以直接使用回轉(zhuǎn)窯的水冷系統(tǒng)。 缺點(diǎn)： ●調(diào)速效率低，節(jié)能效果差。 ●機(jī)械傳動(dòng)方式，運(yùn)行故障率高，且需定時(shí)加液力油。 ●安裝時(shí)需加在電機(jī)與風(fēng)機(jī)中間，則要重作電機(jī)基礎(chǔ)，期間將造成生產(chǎn)停頓。 ●當(dāng)在運(yùn)行中液力耦合器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，只能停產(chǎn)修理。 （2）串級(jí)調(diào)速電機(jī)調(diào)速方案： 優(yōu)點(diǎn)： ●價(jià)格宜中。 ●可以安裝于原電機(jī)基礎(chǔ)上。 ●調(diào)速時(shí)效率高。 缺點(diǎn)： ●需更換電機(jī)。 ●調(diào)速范圍窄，最低速只到額定的50%。 ●電機(jī)為繞線式，需每年更換碳刷。 （3）高壓變頻器調(diào)速方案： 優(yōu)點(diǎn)： ●全范圍調(diào)速，啟動(dòng)時(shí)間可以根據(jù)工況自行設(shè)定。 ●運(yùn)行效率高，功率因數(shù)高。 ●技術(shù)先進(jìn)，在低速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)溫升低，噪音低，增加電機(jī)壽命。 ●可以頻繁啟動(dòng)，保持啟動(dòng)電流在電機(jī)額定電流之內(nèi)。 缺點(diǎn)： ●價(jià)格較貴。 ●操作參數(shù)較多，需對(duì)操作人員培訓(xùn)。 （4）采用調(diào)速運(yùn)行后節(jié)能效果計(jì)算： ●設(shè)備參數(shù) 引風(fēng)機(jī)型號(hào)為GW-GR168D （IDF），其性能參數(shù)為： 異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YKK450-2-4，其性能參數(shù)為
  ●回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時(shí)的風(fēng)機(jī)參數(shù) 2005年2月1日—3月2日回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)的測(cè)試結(jié)果如下：
 ●利用相似理論分析回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)調(diào)速的運(yùn)行數(shù)據(jù) 風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行后的運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系式為： Qa = QA n / n0 Pa = PA( n / n0 )2( ρ / ρ0 ) Qb = QB n / n0 Pb = PB( n / n0 )2( ρ / ρ0 ) 為了方便計(jì)算，近似認(rèn)為性能曲線成線性關(guān)系，即： ( Pc – Pb )/ (Qc –Qb ) = ( Pa – Pb )/ (Qa –Qb ) 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與運(yùn)行電流：
●根據(jù)原運(yùn)行數(shù)據(jù)和以上公式計(jì)算后得出調(diào)速運(yùn)行工作狀態(tài)：
 （5）調(diào)速運(yùn)行后的效益估算： ●根據(jù)以上計(jì)算出的調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)，定速運(yùn)行單位電耗 280.32Kw.h，調(diào)速運(yùn)行后單位電耗61.8Kw.h，每小時(shí)節(jié)電達(dá)212.52Kw.h ●以上為在理想狀況下的單位節(jié)能，在實(shí)際運(yùn)用中，考慮到設(shè)箅的效率轉(zhuǎn)換，調(diào)速裝置的損耗，還應(yīng)乘以0.85的額外消耗系數(shù)，實(shí)際單位節(jié)電按180 Kw.h進(jìn)行計(jì)算。 ●以正常年工作300天計(jì)算，其節(jié)電總量為：1，296，000Kw.h。 ●以電價(jià)每Kw.h費(fèi)用0.57元計(jì)算,年節(jié)約電量應(yīng)達(dá)738,720元。 （6）最終選擇方案： 經(jīng)過(guò)對(duì)以上對(duì)調(diào)速方案的論證，節(jié)能效果的計(jì)算。并對(duì)進(jìn)行了上述三種方案改造過(guò)的廠家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，并結(jié)合回轉(zhuǎn)窯實(shí)際流程的要求，綜合以上因素，選用高壓變頻器調(diào)速方案作為石灰車間回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)調(diào)速改造方案。 7、高壓變頻器性能參數(shù)： （1）高壓變頻器的類型： ●高—低—高三電平高壓變頻器 ●功率器件直接串聯(lián)變頻器 ●多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器 ●SGCT器件串聯(lián)電流型變頻器 （2）變頻器類型的選擇： ●我們?cè)谶x擇時(shí)除了考慮一些常規(guī)的性能指標(biāo)外，還著重注意：設(shè)計(jì)上是否相對(duì)有其特點(diǎn)，選用的元件是否穩(wěn)定、成熟；產(chǎn)生的諧波分量是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；電源短時(shí)中斷恢復(fù)時(shí)對(duì)其影響程度；個(gè)別元件故障時(shí)能保持短時(shí)間的運(yùn)行等功能。 ●在以上類型中，SGCT器件串聯(lián)電流型變頻器最為先進(jìn)，但是國(guó)內(nèi)無(wú)法生產(chǎn)，均為國(guó)外產(chǎn)品，其中加拿大羅克韋爾公司的PowerFlexM7000系列的變頻器性能優(yōu)秀，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，但是價(jià)格過(guò)于昂貴。 ●在國(guó)內(nèi)，多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器屬于最為先進(jìn)，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)考察中，其運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果良好，功率因數(shù)高。經(jīng)過(guò)多方比較，決定采用多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器。 （3）多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器性能： 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)多電平單無(wú)串聯(lián)疊加電壓源型變頻器廠家的情況，并進(jìn)行了比較，最后選擇了哈爾濱九洲電氣股份有限公司。其產(chǎn)品特點(diǎn)： ●調(diào)速范轉(zhuǎn)寬，可以從零轉(zhuǎn)速到工頻轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。 ●在大電機(jī)上能實(shí)現(xiàn)小電流的軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)的方式可以根椐現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行調(diào)整。 ●頻率的調(diào)整是根據(jù)電機(jī)在低頻下的壓頻比系數(shù)進(jìn)行電壓和頻率的輸出，在低轉(zhuǎn)速下，電機(jī)不僅是發(fā)熱量低，而且輸入電壓低，將使電機(jī)絕緣老化速度降低。 ●串聯(lián)多重化疊加技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正意義的高-高電力變換，無(wú)需降壓升壓變換，降低了裝置的損耗，提高了可靠性，解決了高壓電力變換的困難。串聯(lián)多重化疊加技術(shù)的應(yīng)用還為實(shí)現(xiàn)純正弦波、消除電網(wǎng)諧波污染開(kāi)辟了嶄新的途徑。 ●高功率因數(shù)，達(dá)0.95以上，無(wú)需另加功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，避免了因無(wú)功帶來(lái)的罰款。 ●效率高，高達(dá)96%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可控硅大功率調(diào)速裝置。 ●符合IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，完全無(wú)需任何濾波裝置。 ●對(duì)電機(jī)不產(chǎn)生諧波污染，有效降低了電機(jī)的發(fā)熱量，噪聲與采用工頻供電時(shí)相近。 ●轉(zhuǎn)矩脈沖很低，不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)等機(jī)械設(shè)備的共振，同時(shí)也減少了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損。 ●輸出波形完美，失真度小于1% 。 ●電動(dòng)機(jī)的電應(yīng)力強(qiáng)度與采用工頻供電時(shí)相近，無(wú)需配備特殊電動(dòng)機(jī)。 ●與電機(jī)的連接不受電纜長(zhǎng)度的限制。 ●采用大規(guī)模門陣列CPLD電路，實(shí)現(xiàn)了PWM控制的高度實(shí)時(shí)性、快速性和準(zhǔn)確性。 ●兩光纖實(shí)時(shí)傳送技術(shù)，獲得了國(guó)家發(fā)明專利，使得控制單元與功率單元之間的通訊更加迅速、可靠。 ●特別設(shè)計(jì)的H橋逆變電路，已獲得了國(guó)家專利，為系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性提供了保障。 ●完善的功率單元旁通技術(shù)，已獲得了國(guó)家專利，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 控制部分采用高性能的DSP和FPGA芯片，使得控制系統(tǒng)的性能大大提高，實(shí)現(xiàn)恒定V/F和恒轉(zhuǎn)矩控制，提升特性可任意設(shè)定，滿足各種機(jī)械啟動(dòng)及運(yùn)行的要求。 ●優(yōu)秀的DSP軟件數(shù)學(xué)模型，使得系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和效率大大提高 8、設(shè)備安裝系統(tǒng)調(diào)試 2005年3月，高壓變頻器在在灰車間安裝。 （1）系統(tǒng)回路： ●在系統(tǒng)回路中，加旁路系統(tǒng)，當(dāng)變頻器故障時(shí)即可通過(guò)路繼續(xù)運(yùn)行引風(fēng)機(jī)。 ●保持原有高壓開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)定。 ●將水阻啟動(dòng)器嵌入旁路系統(tǒng)，用于旁路運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)。 ●根據(jù)以上的需求，的經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，其主回路如右圖： 圖8 引風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)圖 （2）變頻器安裝流程： ●根據(jù)變頻器安裝要求，做變頻器基礎(chǔ)。 ●安裝變頻器。 ●做高壓聯(lián)屏電纜 ●接控制連鎖線 ●接入控制電源電纜 ●控制回路調(diào)試完成后，連接主回電纜。 （3）調(diào)試流程： ● 相關(guān)變頻器工作的一、二次設(shè)備安裝、組態(tài)完畢； ● 變頻器柜內(nèi)變壓器耐壓試驗(yàn)、直流電阻測(cè)量合格； ● 6KV電纜、變頻器閘刀柜內(nèi)支持瓷瓶、避雷器等試驗(yàn)合格； ● 檢查各接線正確、緊固； ● 變頻器參數(shù)設(shè)置正確； ● 引風(fēng)機(jī)等機(jī)務(wù)設(shè)備具備試車條件。 ● 閘刀閉鎖功能試驗(yàn)： 主要檢查出線閘刀和旁路閘刀的機(jī)械閉鎖功能；“高壓允許合閘”閉鎖功能；防止帶負(fù)荷拉合閘刀功能。 ● 靜態(tài)調(diào)試： 將變頻器控制電源送上，引風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)處于試驗(yàn)狀態(tài)。檢查“本機(jī)控制”（數(shù)字鍵盤控制）、“遠(yuǎn)方控制”（液晶觸摸屏控制，遠(yuǎn)方控制箱控制）時(shí)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作狀態(tài)及變頻器面板、觸摸屏畫面上的各種狀態(tài)顯示是否正確對(duì)應(yīng)。 ● 動(dòng)態(tài)調(diào)試： 引風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)、變頻器柜將正式通電。分別檢查“工頻旁路”狀態(tài)以及“變頻控制”狀態(tài)下，在變頻器面板和遠(yuǎn)方控制箱上操作引風(fēng)機(jī)、變頻器的啟、停、調(diào)是否正常，轉(zhuǎn)速、電流是否正確；在“工頻旁路”狀態(tài)時(shí)與“變頻控制”狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)向是否一致；在“變頻控制”時(shí)人為模擬故障保護(hù)動(dòng)作、信號(hào)是否正確。 ● 帶負(fù)荷試驗(yàn)： 主要了解正常運(yùn)行工況下引風(fēng)機(jī)、變頻器的風(fēng)量、電流、轉(zhuǎn)速（頻率）；檢查變頻器額定輸出電流時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速、變頻器頻率。 9、 回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造后的運(yùn)行： 石灰車間回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)于2005年3月18日用高壓變頻器調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速方法投入生產(chǎn)。 （1）石灰回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行參數(shù)變化： ●變頻器啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定為120秒，在啟動(dòng)中電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，電機(jī)電流保持在60A電流之內(nèi)。 ●在回轉(zhuǎn)窯用木料烘窯時(shí)，引風(fēng)機(jī)電機(jī)在8赫茲的頻率下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)極為安靜，此時(shí)的風(fēng)量正可滿足木材充分燃燒，且不會(huì)使燃燒速度過(guò)快。 ●最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電機(jī)在25赫茲運(yùn)行，風(fēng)機(jī)振動(dòng)大大減輕，在旁邊的電工室內(nèi)已感不到明顯的風(fēng)機(jī)震動(dòng)。 ●在進(jìn)行沖窯皮或進(jìn)行短時(shí)維修時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行于2赫茲或停止，不但引風(fēng)機(jī)電量消耗減少，同時(shí)風(fēng)量減小，使回轉(zhuǎn)窯溫度下降速度變慢，在比較短時(shí)間內(nèi)完成的不必進(jìn)行噴煤加溫。 ●通過(guò)變頻器頻率的精確調(diào)整，使入料和出料時(shí)窯溫保持在最佳狀態(tài)。 （2）引風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行后的電量消耗： ●6月17日到6月23日變頻運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
 ●高壓變頻改造后，引風(fēng)機(jī)在滿足回轉(zhuǎn)窯負(fù)壓的情況下，風(fēng)機(jī)電流明顯減少，由25A-35A降為11A-23.5A變頻器輸入電流則降到6A 以下，風(fēng)機(jī)平均每小時(shí)電耗也由280.32Kw.h降到54.5Kw.h，節(jié)電率為80.1%。 （3）高壓變頻運(yùn)行后，相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行變化： ●避免了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害，對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 ●提高了引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制能力。 ●減少了引風(fēng)機(jī)和高壓除塵器的振動(dòng)。 ●由于轉(zhuǎn)速的降低,對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長(zhǎng)。 ●擋風(fēng)板保持全開(kāi)狀態(tài)，降低了磨損，且大力矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作次數(shù)減少，故障率降低。 10 石灰車間回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能與效益： 1）引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間： ●石灰車間回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)為十二天一個(gè)生產(chǎn)周期，十天進(jìn)行活性石灰生產(chǎn)，二天進(jìn)行修窯。 ●引風(fēng)機(jī)月運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間： 24小時(shí)×30天×10天/12天 = 600小時(shí) ●引風(fēng)機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間： 600小時(shí)×11月 = 6600小時(shí) ●引風(fēng)機(jī)運(yùn)行單耗節(jié)約量： 280.32Kw.h -54.5Kw.h =225.82 Kw.h ●引風(fēng)機(jī)月節(jié)約電量： 225.82 × 600 = 135492 Kw.h ●引風(fēng)機(jī)年節(jié)約電量： 225.82×6600 =1490412 Kw.h ●石灰車間電價(jià)是每Kw.h花費(fèi)0.57元 ●引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行每小時(shí)節(jié)約電費(fèi)： 225.82 × 0.57 =128.72元 ●引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行每月節(jié)約電費(fèi)： 135492 × 0.57 =77230.44 元 ●引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行年節(jié)約電費(fèi)： 1490412 × 0.57 =849534元 11、 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)高壓變頻器通過(guò)在活性石灰回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用，其在應(yīng)用變頻調(diào)速運(yùn)行的用電量和定速運(yùn)行的用電量的差異，顯示出的在我國(guó)企業(yè)中老式風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式所造成的能源浪費(fèi)相當(dāng)觸目驚心。 國(guó)外的一些經(jīng)濟(jì)學(xué)家說(shuō)過(guò)，中國(guó)是在能源緊缺的情況下大量地浪費(fèi)能源，同時(shí)外國(guó)將高壓變頻器這種現(xiàn)代電力電子產(chǎn)品對(duì)我國(guó)以高昂進(jìn)行推銷，獲得高額的利潤(rùn)。 國(guó)產(chǎn)的高壓變頻器在中等功率開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)成熟，可以和國(guó)外的產(chǎn)品一比高下。當(dāng)隨著我國(guó)在大功率與超大功率高壓變頻上不斷取得進(jìn)展，其價(jià)格將進(jìn)一步趨于合理，預(yù)示高壓變頻器這種現(xiàn)代電力電子的高科技產(chǎn)品將在我國(guó)能源高效利用的領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。 參考文獻(xiàn)： [1] 張永惠 高壓變頻調(diào)速器技術(shù)的比較 變頻器世界 [2] 馬文星 液力傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì) 化學(xué)工業(yè)出版社 [3] 謝毓城 電力變壓器手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 王喜魁 泵與風(fēng)機(jī) 中國(guó)電力出版社 [5] 梁昊 最新變頻器國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施與設(shè)計(jì)選型使用技術(shù)手冊(cè) [6] 孫錫生 煅燒活性石灰的各種窯型及優(yōu)缺點(diǎn) 中國(guó)金屬學(xué)會(huì)第十屆煉鋼年會(huì) [7] 邢玉祿 活性石灰粉鐵水脫硫的研究 第一屆全國(guó)爐外處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 作者簡(jiǎn)介 丁兆國(guó) （1969-） 男 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè) 高壓變頻項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 李 （1977-） 男 哈爾濱工程大學(xué)畢業(yè) 高壓變頻項(xiàng)目研發(fā)員 | 
