高壓變頻器在活化石灰回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)的應(yīng)用(二)

1、通過改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)對風(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)，其特性曲線如圖：當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速定為n1、n2、n3時(shí)，每個轉(zhuǎn)速都對應(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)镸1、M2，其對應(yīng)的流量變?yōu)镼1、Q2。在實(shí)際中，采用高壓變頻器，內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)，液力耦合器等方法達(dá)到對風(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，擋板全開管網(wǎng)壓力為R1，額定流量為Q1時(shí)，通過調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的二種方

2、法，將輸出流量改變?yōu)镼2，其運(yùn)行工況的差異如圖所示：       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

3、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)問題時(shí)，只能停產(chǎn)修理。（2）串級調(diào)速電機(jī)調(diào)速方案：優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格宜中?？梢园惭b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

4、低，噪音低，增加電機(jī)壽命。可以頻繁啟動，保持啟動電流在電機(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)型號為GW-GR168D （IDF），其性能參數(shù)為：項(xiàng)    目參數(shù)風(fēng)機(jī)流量（m3/H）145658風(fēng)機(jī)全壓（Pa）8000軸 功 率（KW）403介質(zhì)密度（Kg/m3）0.577轉(zhuǎn)    速（r/min）1480 異步電動機(jī)型號為YKK450-2-4，其性能參數(shù)為項(xiàng)    目參數(shù)額定功率（KW）500額定電壓（V）6000額定電

5、流（A）59.5額定轉(zhuǎn)速（r/min）1490 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)的測試結(jié)果如下：序號名    稱單位引風(fēng)機(jī)1累計(jì)工作時(shí)間h3142風(fēng)門開度%15-253窯內(nèi)負(fù)壓Pa100-2004風(fēng)機(jī)電流A25-355累計(jì)電耗Kw.h880206平均每小時(shí)電耗Kw.h280.32       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 / n0Pa = PA( n / n0  )2( /

6、 0 )Qb = QB n / n0Pb = PB( n / n0  )2( / 0 )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：Ia = IA( n / n0  )3     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)：  序號名稱單位#1引風(fēng)機(jī)1運(yùn)行頻率Hz302風(fēng)門開度%1003窯內(nèi)負(fù)壓Pa2126.734介質(zhì)密度Kg/m30.3245風(fēng)機(jī)電流A8.416風(fēng)機(jī)單位電耗Kw.h61.8 （5）調(diào)速運(yùn)

7、行后的效益估算：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：我們在選擇時(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)對其影響程度；個別元件故障時(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)，但是國內(nèi)無法生產(chǎn)，均為國外產(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，且對現(xiàn)場適應(yīng)能力強(qiáng)，但是價(jià)格過于昂貴。在國

8、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：通過對國內(nèi)生產(chǎn)多電平單無串聯(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，啟動時(shí)間和啟動的方式可以根椐現(xiàn)場工況進(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

9、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)諧波污染開辟了嶄新的途徑。高功率因數(shù)，達(dá)0.95以上，無需另加功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，避免了因無功帶來的罰款。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，不對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，完全無需任何濾波裝置。對電機(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)也減少了傳動機(jī)構(gòu)的磨損。輸出波形完美，失真度小于1%

10、。電動機(jī)的電應(yīng)力強(qiáng)度與采用工頻供電時(shí)相近，無需配備特殊電動機(jī)。與電機(jī)的連接不受電纜長度的限制。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)，已獲得了國家專利，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性?？刂撇糠植捎酶咝阅艿腄SP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

11、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)即可通過路繼續(xù)運(yùn)行引風(fēng)機(jī)。保持原有高壓開關(guān)保護(hù)設(shè)定。將水阻啟動器嵌入旁路系統(tǒng)，用于旁路運(yùn)行時(shí)啟動引風(fēng)機(jī)。根據(jù)以上的需求，的經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，其主回路如圖：                    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

12、。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)的開關(guān)動作狀態(tài)及變頻器面板、

13、觸摸屏畫面上的各種狀態(tài)顯示是否正確對應(yīng)。 動態(tài)調(diào)試：引風(fēng)機(jī)開關(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)動作、信號是否正確。 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)。   

14、（1）       石灰回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行參數(shù)變化： 變頻器啟動時(shí)間設(shè)定為120秒，在啟動中電機(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，且不會使燃燒速度過快。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。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)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)序號名稱單位 1累計(jì)運(yùn)行時(shí)間h1442運(yùn)行頻率Hz10-253風(fēng)機(jī)電流A11-23.54變頻器輸入電流A6A以下5累計(jì)電耗Kw.h78486平均每小時(shí)電耗Kw.h54.511、 結(jié)束語    通過高壓變頻器通過在活性石灰回轉(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