1.前言 水泥企业是*民经济生产中的能源消耗大户，水泥行业已被列为**节约资源的重点*域之*。在*务院提出加快建设节约型社会的政策环境下，提高水泥行业的节约型制造和应用水平，建立节约型水泥工业体系意义重大。在当前*内外能源供需矛盾突出的情况下，水泥行业必须通过各种途径降低能耗，以获得*佳的经济效益和*高的劳动生产率。水泥生产中电动机负载电耗就占成本近30%，而拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重，对*条水泥生产线，其中有25%～30%的电能是用于拖动各种类型风机上，因此做好电动机的降耗增效工作就显得*为重要。 新疆伊犁南岗建材（集团）有限责任公司是以生产水泥、化工产品为主导的产业化集团。在2001年2月，经新疆兵团农四师批准，依法改制为伊犁南岗建材有限责任公司，由新疆伊力特实业股份有限公司、农四师73团、75团等11*单位共同投资在伊宁市边境经济合作区注册成立。注册资本1.73亿元。目前，水泥年生产能力将达200万吨。 2.英威腾CHH系列高压变频器技术特点 深圳市英威腾电气股份有限公司，提供的CHH100系列变频器除了具有*般厂*的高压变频器功能外，还有以下几方面的特点。 1）具有较强的功能，能够满足不同工况 CHH100系列高压变频器采用DSP系统与可编程系统巧妙的结合，控制系统高度集成化，设备器件主要采用进口器件，完成了比*般高压变频器的功能，具有300多个功能码，可以对启动特性、运�*Ｊ降裙δ芨菹殖」た鼋胁煌瓒āHH100系列高压变频器具有标准的RS485接口，可以通过RS485通讯接口（采用标准通信协议）与DCS进行连接，也可以通过硬接线的方式与DCS系统进行连接。多种接口方式选择可以DCS系统很方便的对变频调速系统进行监控。也可以进行不同参数设置，满足现场其它各种不同工况。 2）全面的保护功能 CHH100系列变频器的功率单元自身就有多达11种的故障保护;主控系统采用DSP+PFGA巧妙配合，电气部分对输出电压、输出电流、输入电压、输入电流都有全面*测，对变频器电源及电机都有过压、过流、过载、欠压、温度等具有多达二十几种超强综合保护功能，并且重要的保护定值可以根据现场不同的工况进行参数设定。内�*谆鞴鞅；ぷ爸茫行岣呱璞副；すδ芎拖低潮；すδ埽�*能够保证电源及电机的安全运行。 3）全面的参数记录 CHH100系列高压变频器显示多项运行参数过过程变量，包括每个模块的温度、母线电压都有*测与显示。具有故障、事故显示、记录功能，具有自诊断功能，所在信息可以通过通讯上传至DCS系统，异常时对变频器的状态都有全面的记录，以便现场人员更准确、更快捷地解决问题。 4）*大的电压、电流冗余量设计 深圳市英威腾电气股份有限公司生产的CHH100系列高压变频器，以安全、可靠、使用寿命长为*要设计原则，采用1700V高压IGBT，9*或6*串联，电压裕量为2.0倍左右。功率器件电压安全设计冗余量较高。 5）电机转速自动跟踪功能 CHH100系列高压变频器在主电源母线切换（10秒内）过程中，变频器能够自动跟踪电机的转速，当主电源恢复后变频器自动运行起来，保证了机组安全可靠运行。 6）功率模块自动旁路技术 模块自动旁路技术提高了系统的稳定性，CHH100系列高压变频器采用功率模块自动旁路技术，可在1ms内旁路故障模块，变频器降额并可长期运行，等适当时候停机处理。 7）良好的电压波动适应能力 CHH100系列高压变频器对电网电压在±15%范围内波动，变频器能满载输出;电网电压短时（30秒）下降至额定电压的65%时，可继续降额运行，不进行保护。 8）*有效的电磁干扰解决方案 深圳市英威腾电气股份有限公司生产的CHH100系列高压变频器在模块设计上，**采用后进线、前出线设计方案;结构方面和电气方面全面考虑电磁抗干扰措施，尤其是核*的控制板件，*有效保证变频器的可靠运行。 9）合理的散热系统 功率采用*立的散热风道，系统集中散热的方式，散热性能良好，满载长时间运行温升不超过25℃，良好的散热系统可以确保变频装置的高可靠性，并延长变频装置内部的器件使用寿命。 10）模块化设计 CHH100系列变频器，遵循模块化设计理念，功率单元采用模块化结构，各个相同的功率单元的结构、配置*相同，可以非常方便的互换，从而利于生产的标准化，以及维修的标准化。 11）*简洁操作、*快捷维护 深圳市英威腾电气股份有限公司生产的CHH100系列高压变频器具有人性化的接口设计、界面简洁清晰;操作方便，采用抽屉式模块设计，更换模块仅需5分钟;滤网更换方便、快捷。 3.原来用液力耦合器缺陷： 1.液力耦合器属于*种机械调速设备。液力耦合器的原理决定了液力耦合器有5-8%的速度损失。同时功率损失变为热量，使液压油温过高。需要大量冷却水冷却液压油。 2. 在实际运行中油温高于95℃以上，使冷却器的水易结垢堵塞，造成故障。 3. 由于液力耦合器是用液压油传递功率，因此速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差。 4. 液力耦合器整机效率低，功率因数低，调速精度差，调速本身的损耗大、维护量大、二次成本过高，所以节能效果不明显。 4.窑尾窑尾高温风机系统简介 新疆伊犁南岗建材（集团）有限责任公司水泥厂生产线为干法悬窑，其窑烧成系统流程简图如图1所示：
 图1 窑烧成系统流程简图 从预热器来的生料从窑尾进入到窑中，借助窑的转动来促进生料在旋窑内高温下混合、煅烧，物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。窑内燃烧产生的余热废气，在窑尾高温风机的作用下，通过预热器对进入窑尾前的生料进行预热均化，降温后的余热废气再通过高温风机抽出进入废气处（除尘及排出）。 5.窑尾高温风机改造过程简述 近两年，高压变频器发展迅猛，涌现出生产高压变频器的大小厂数十*。但是，各厂*的主拓扑结构都相差*几。通过各种途径的考察与比较，新疆伊犁南岗建材集团*终选择深圳英威腾电气股份有限公司的自主研发、生产的多单元串联的高─高形式的CHH100系列高压变频器， 在2008年11月在该项水泥厂的其中*条3#生产线的窑尾高温风机安装高压变频器, 进行变频节能改造，都取得良好的节能效果，下面对改造情况作*简单介绍。 1.为减小安装成本，动力电缆保留了原高压柜至电机的电缆，将电缆原接线由高压柜牵至高压变频器，再重新由高压柜到高压变频器敷设*根动力电缆，由于高压变频器房紧邻高压室，此电缆长度较短。 2.高压变频器具有远程和本机控制功能。本机控制时通过高压变频器控制柜上触摸屏可就地人工启动、停止高压变频器，可以调整电机转速、频率。远程控制放在控制室，设有操作台和上位机，由配电工操作控制。通过上位机配电工可以随时了解设备的运行情况，通过操作台可实现对高压变频器进行简单的远方操作。配电工可以根据工况自由选定高压变频器“手动/自动”调速运行。 3.系统要求控制的压力值由手操器给定（4～20mA电流信号），母管压力反馈信号经压力变送器*测后，再由DCS供给。压力比较和PID运算均由DCS完成，其变换出来信号作为变频器给定信号，以控制电动机转速，使管网的压力稳定在压力设定值上，达到自动跟踪管网压力的目的。同时，通过变频器的模拟量输出接口将管网压力、实际电压、电流、频率反馈到DCS监控系统上。变频器仍然作为*个执行机构，类似挡板特性，只是时间系数需要重新调整，这种调节方式比较简便合理，只需要DCS根据以往的工频调节方式增加变频调节回路，以前的工频挡板控制方式继续保留备用。 6.窑尾高温风机效益分析 1.改造项目参数: 电压:6000V; 电流:76A 额定功率:630KW 转速:990R/MIN 功率因数:0.85 2.改造项目分析计算: 由于现场对风机的风压没有特殊的要求，不考虑风压的情况下,没用高压变频之前（ 液力偶合装置）电压:6300V 运行电流:45A-50A 根据流量的对高压风机节能进行计算： 液力偶合装置时的功率P1=1.732UicosQ=1.732＊6300＊45＊0.85W=417KW 变频调速时,生产中电机转速为: 600r/min-700r/min变频器效率取97% 变频调速的功率F2=630＊（650/990）3/085/0.97=220KW 考虑其它方面的照明、冷却损耗约：P3=15 kW 变频器节约的电能：P4= P1-P2-P4=417-220-15=182KW *年按照7000小时计算： *年总的节电：W=182＊7000=127.4万度。 7.窑尾高温风机变频改造总结 根据我公司在山水水泥厂各个风机的高压变频器的安装及使用情况，总结高压变频器改造有以下优点： 1.安装简单，即将原高压开关柜与电动机之间插入安装高压变频器，对原有接线改动不大。 2.操作使用方便，高压变频器操作只有简单的开机、停机和频率调整。 3.能进行**调速，调速范围广，且调速精度高，适用性强。 4.保护功能完善，故障率低，排风机启动平稳，启动电流小，可靠性高。 5.电动机不需长期高速运行，工作电流大幅度下降，节电效果显著。 6.由于高压变频器取代了液耦调速，消除了机械及液压高故障率的缺陷，设备维护费用降低。 7.电动机运行振动及噪声明显下降，轴承温度也有很大的下降。 8.交流变频调速器，以适用性强、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用户的欢迎。它应用在调速、节电、软启动方面，对企业有很大的实用价值。我公司高压变频器在这个水泥厂对电机进行了成功的改造，其节能效果明显，且同时提高了整个系统的工艺性能，得到用户的好评，并在当地水泥行业中产生了很大的影响。 8.结束语 目前，水泥行业的竞争非常激烈，但关键还是制造成本的竞争，而电动机电耗就占成本近30%，而拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重，因此做好电动机的降耗增效工作就显得*为重要。高压变频器技术目前已经比较成熟，故障率较小，是水泥厂节能改造的理想设备，具有很高的应用价值。 |
工程案例
高压变频器在水泥厂引风机上的应用分析