一、前言

　　魯南中聯水泥有限公司原有兩條2300t/d熟料生產線為國家的“七五”重點建設項目，由于運行20多年之久，設備已趨于老化，使得設備的維護量和維護成本不斷增加，而且原燃材料消耗和電力消耗較高，致使生產成本逐年呈上升趨勢。為響應國家節能減排之號召，我公司于2009年底對2#2300t/d熟料生產線進行改造。其主機設備均為目前高效能設備，而且許多風機均采用了高壓變頻器、低壓變頻器、軟啟動器等節能降耗電氣產品，為2500t/d熟料生產線的高效低耗打下了堅實的基礎。2300t/d熟料生產線原窯尾高溫風機調速為液力耦合器調速，能耗較高，為提高生產效率降低消耗，通過綜合比較我們選用了HIVERT高壓變頻器，還有生料系統循環風機，均采用了HIVERT高壓變頻器。

　　二、魯南中聯水泥有限公司簡介

　　魯南中聯水泥有限公司的前身——魯南水泥廠作為國家的“七五”重點建設項目始建于1987年，是全國水泥行業中首家通過ISO9001質量體系、ISO14001環境管理體系、ISO10012計量體系三項國際認證的企業。1999年成為中國建材集團水泥業務平臺――中國聯合水泥有限責任公司旗下的核心企業，2006年3月公司在境外上市，根據集團公司進一步發展需要，為統一品牌，統一管理模式，2007年1月1日更名為魯南中聯水泥有限公司，也是中國聯合水泥山東運營管理區所在地。

　　公司在注重環境保護的前提下合理利用自然資源，崇尚“善用資源，服務建設”的發展理念，首家提出了“綠色水泥”的概念，充分利用科技手段，不斷加強資源利用的科研工作，廢渣替代粘土資源利用率100%，石灰石綜合利用率98%以上；不斷促進地方社會環境的改善，取得較好的經濟效益和社會效益。

　　三、變頻器應用的意義

　　水泥生產企業是國民經濟生產中的能源消耗大戶，它面臨著節能降耗的艱巨任務，所以必須通過各種途徑降低能耗，以獲得最佳的經濟效益和最高的勞動生產率。在一個日產5000噸水泥熟料的水泥廠，全廠的風機裝機容量約占全廠總裝機功率的34.8~37.7%，耗電量約占整個廠用電量30%~40%，因此做好風機電動機的降耗增效工作就顯得極為重要。

　　眾所周知，風機的選型是按照滿負荷狀態設計的，而實際生產過程中由于工況和產量的變化，系統所需求的風量也隨之變化，大部分風機采用調節進風口、出風口閥門的開度來實現，而該方法是以增加風阻、犧牲風機的效率來達到要求的。如果利用變頻調速技術改變設備的運行速度來調節風量的大小，既可以滿足生產要求，又能達到節約電能的效果。

　　四、高壓變頻器的發展及選型

　　1、高壓變頻器的發展

　　隨著電力電子技術、計算機技術和自動控制技術的發展，以變頻調速為代表的近代交流調速技術有了飛速的發展。交流變頻調速傳動克服了直流電機的缺點，發揮了交流電機本身固有的優點（結構簡單、堅固耐用、經濟可靠、動態響應好等），并且很好地解決了交流電機調速性能先天不足的問題。交流電機變頻調速是當今節約電能，改善生產工藝流程，提高產品質量，以及改善運行環境的一種主要手段。變頻調速以其高效率，高功率因數，以及優異的調速和啟制動性能等諸多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。

　　目前，在國內有大量的低壓變頻器廠商，其大部分為AC380V的中小功率產品，而能夠研制、生產、并提供服務的高壓變頻器廠商，僅有少數的具備科研能力或資金實力的個別企業（如：合康億盛公司）。隨著國內高壓變頻器行業的迅速發展，國產主流高壓變頻器在功能、可靠性等方面已經達到國際水平，在成本和服務方面則占據很大優勢，目前國產高壓變頻器占有率超過60%，極大的提高了我國工業的傳動水平，促進了各個行業的變頻節能改造。

　　2、變頻器的選型

　?。?）電壓等級

　　我國高壓電機常用電壓等級為6kV和10kV，另有少量3kV等級的高壓電機。絕大部分的高壓變頻器輸入都有一個隔離變壓器，所以變頻器輸入電壓通常能滿足不同電網電壓等級的要求。對于技改項目，本來電機工頻運行，由于通常不會更換電機，加裝變頻器后，要求變頻器的輸出電壓和電網電壓一致。

　?。?）電壓源型和電流源型

　　目前絕大部分的高壓變頻器均屬于交直交型變頻器，按中間直流環節所用儲能元件的不同，可分為電壓源型和電流源型。

　　電流源型變頻器的優點是能量可以回饋電網，可以實現四象限運行。電源側常采用三相橋式晶閘管整流電路，輸入電流的諧波較大，輸入功率因數一般較低，電網電壓波動較大時容易停機。

　　電壓源型高壓變頻器由于采用二極管不可控整流，輸入功率因數相對較高，且不易受電網電壓波動的影響，在電網條件比較差的應用場合。

　?。?）對電網諧波污染和輸入功率因數

　　對電網的諧波污染主要取決于整流電路的結構和特性，減少電網諧波污染的主要方式有兩種：多重化整流和PWM整流。單元串聯多電平高壓變頻器通常整流脈沖數較多，對電網諧波污染較小。為了減少對電網的諧波污染，電流源型變頻器通常采用18脈沖整流。三電平電壓源型變頻器至少需要12脈沖以上，要求高時可采用24脈沖。

　?。?）輸出波形及對電機適用性

　　輸出諧波對電機的影響主要有：引起電機附加發熱，導致電機的額外溫升，電機往往要降額使用，諧波還會引起電機轉矩脈動，噪音增加，所以檢測波形應穩定、諧波少。

　?。?）節電率

　　如風機或水泵，應用變頻器后節電率和變頻器本身關系不大，主要由改造前變頻器的運行工況決定。如原來擋板、閥門的開度等。

　　（6）旁路柜或切換柜（選配）

　　旁路柜或切換柜開關可根據用戶工況要求選用隔離刀閘、真空接觸器或兩者的組合方式。

　　旁路柜的作用是在變頻器退出運行后，將電機投入工頻電網運行，保證生產的連續性。

　　切換柜的作用是將變頻器輸出切換到不同電機。

　　五、HIVERT高壓變頻器在調試期間出現的問題及處理

　　1、出現過流故障報警（跳車）

　　原因分析：窯尾廢氣通過高溫風機給生料系統供風，由于高溫風機出風管道比較長而且角度較大，致使窯尾廢氣中存在的灰塵附著在出風管道壁上，粉塵積攢到一定程度就會發生塌料現象，瞬間粉塵就會進入高溫風機，增大了高溫風機的負荷，甚至出現風機倒轉，嚴重造成了點擊堵轉，致使高壓變頻器出現過流故障報警（跳車）。如圖1a示意圖所示。

　　解決措施：在高溫風機出風管道中間位置開一孔，下面焊接一錐形管道，當附著在高溫風機出風管道壁上的粉塵出現塌料時，粉塵就會通過管道進入地面小倉進行處理。如圖1b示意圖所示。

2、出現驅動單元故障

高溫風機高壓變頻器資料：功率單元型號：HPU690/250D1P，額定電流：250A，沒有旁路系統。高壓變頻器上電后運行1天左右有3個功率單元損壞，在變頻器的位置為A4、B4、C4，其中一個單元C4內部的IGBT炸裂，另外兩個功率單元沒有器件損壞，上電調試正常。

原因分析：

C4單元IGBT上面吸收板的螺絲松動，與IGBT正-負極接觸電阻增大，導致吸收板并沒有起到吸收作用從而使C4單元IGBT被擊穿而炸裂，懷疑是因為長途運輸過程中導致的螺絲松動。

另外兩個功率單元A4、B4驅動故障并不是器件損壞造成的，而是由于IGBT自身保護而動作，因為之前C4功率單元已經工作不正常導致三相輸出不平衡，由此引起了電流的波動，而IGBT自身有電流異常保護功能，當電流很大、周期又很短時（此時的電流波動超過了變頻器自身保護的反應時間，變頻器來不及進行保護）如果超出了IGBT的最高限值，為了避免IGBT損壞，則會發出報警信號并自動封鎖輸出，因此引起了變頻器的停機，但是變頻器的故障類型還是驅動故障，其實IGBT并沒有損壞。

解決措施：更換經過廠家做過檢測試驗的功率單元。

3、無故障現象和故障記錄，電機跳車

原因分析：在設備運行過程中，當外來干擾信號特別是脈沖信號，對高壓變頻器造成干擾，致使高壓變頻器誤動作而停車，即設備偷停。

解決措施：做好高壓變頻器信號線的接地，同時對DCS系統的輸入輸出信號線做好接地處理，減少因信號干擾造成的故障。