變頻調速技術應用中應注意的問題
變頻調速技術現已被應用于各行各業，也應用于水泥廠中并取得了顯著的經濟效益。但從整體上看，在水泥行業的推廣較慢，一些企業采用變頻調速技術以后，也未獲得應有的節能效果。分析其中的原因，是沒有意識到技術創新的重要作用，對變頻調速技術的重要作用了解不夠；有些企業在應用中技術上還沒有過關。以下，筆者就推廣應用變頻調速技術應注意的幾個問題做一些論述。
1．提高認識
變頻調速技術具有調速范圍寬、傳動效率高、節電顯著等一系列優點，20世紀90年代以來，變頻器在技術性能上已有了很大的提高，推廣應用的條件已很成熟，在我國水泥行業應用取得了許多成功的經驗。湖南省瀟湘水泥集團有限責任公司于1993年6月1日在1號機立窯卸料電機應用變頻調速技術，將原15kW滑差電機換成11kW交流電機使用變頻器調速，減少電機配用功率4kW，電機工作電流由18.5A下降至11A，減少40.5％。運行過程中，調速性能好、故障率低、節能顯著。1993年12月該廠又在2號、3號立窯的卸料、生料喂料、預加水成球系統、回轉窯增濕塔噴霧等處采用了變頻調速技術，效果良好。目前，該廠凡要求調速的重要工藝環節，如回轉窯的窯頭喂煤、窯尾喂料、增濕塔自動噴霧、立窯的卸料和喂料、立窯風機、預加水成球系統、行車等，均采用了變頻調速技術，節能效果顯著。該廠共使用變頻器51臺，應用功率484.75kWh，減少電機配用功率245kW，年節電量263.3萬kWh，年節電費105萬元。同時將全廠生、熟料系統全部改用BPT型變頻調速微機配料系統，使出磨生料合格率提高20％以上，標準偏差減少0.3213。
據測算，以年10萬t機立窯水泥生產線為例，把生、熟料配料改用變頻調速微機配料秤，立窯喂料、卸料、預加水成球、風機上應用變頻調速器，全線共使用變頻調速器13臺，應用功率194kW，改造資金約65萬元，年節電量65萬kWh，節約電費26萬元，提高生料合格率20％以上，增加產量5000t，創效益10萬元，減少維修費用15萬元，共創效益51萬元，平均每噸水泥創效益5.1元。
因此，作為國家重點推廣的節能項目——變頻調速技術，值得水泥企業推廣使用，企業應制訂相應實施方案，做好該技術的引進工作。
2．合理選用
由于變頻器價格較貴，選用時一定要做詳細的技術經濟分析論證，對那些負荷較高且非變工況運行的設備不宜采用變頻器。
變頻器具有較多的品牌和種類，價格相差很大。要根據工藝環節的具體要求選擇性能較好、價格相對較低的品牌和種類，為此必須了解變頻器的技術特性。變頻器可以從不同的方面進行分類。
(1)按控制方式不同可分為通用型和工程型。通用型變頻器一般采用給定閉環控制方式，動態響應速度相對較慢，在電機高速運轉時也可滿足設備恒功率的運行特性，但在低速時難以滿足恒功率要求。工程型變頻器在其內部通過檢測設有自動補償、自動限制的環節，在設備低速運轉時也可保持較好的特性實現閉環控制。在水泥廠喂料、卸料、窯轉速等工藝環節，由于控制相對簡單，要求不高，為降低價格、便于維護，選擇通用性變頻器即可。
(2)按安裝形式不同可分為四種，可根據受控電機功率及現場安裝條件選用合適類型。一種是固定式(壁掛式)，功率多在37kW以下。第二種是書本型，功率從0.2～37kW，占用空間相對較小，安裝時可緊密排列。第三種是裝機/裝柜型，功率為45～200kW，需要附加電路及整體固定殼體，體積較為龐大，占用空間相對較大。第四種為柜型，控制功率為45～1500kW，除具備裝機/裝柜型特點外，與之比較占用空間更大。
(3)從變頻器的電壓等級來看，有1AC230V，也有3AC208～230V、380～460V、500～575V、660～690V等級，應根據要求做出正確的選擇。
(4)從變頻器的防護等級來看，有IP00的，也有IP54的，要根據現場環境情況作出相應的選擇。
(5)從調速范圍及精度而言，變頻器FC(頻率控制)，調速范圍1：25；VC(矢量控制)，調速范圍1：100～1：1000；SC(伺服控制)，調速范圍1：4000～1：1000；在水泥生產線上一般選用FC方式即可滿足生產要求。
變頻器選型時，應兼顧上述各點要求，根據生產現場的情況正確選擇合適的形式。變頻器的容量選擇，應滿足在最大工作電流時不超過變頻器的過載容量(電流)。在變頻器的選型時還應注意，相同設備配用的變頻器的規格應盡可能統一，便于備品備件的準備，便于維修管理。選用時還要考慮生產廠家售后服務質量情況。
3．正確安裝
水泥廠因生產線粉塵較大，調速機械大多安裝在室外或庫下，環境較其它行業相比較為惡劣，而操作人員一般集中在電控室，變頻器作為較精密的儀器設備，生產現場時常無人且環境較差，對設備不利。故在水泥生產線上，變頻器應安裝在電控室內。如要求多臺變頻器安裝在同一電控室的某一個控制屏內，則必須采用抗干擾的措施以保證系統正常工作。
變頻器控制線必須采用屏蔽電纜，并且在布線范圍內必須與動力線相距>0.1m，相交時必須轉90°角，千萬不要將控制線與動力線放在同一電纜托架(或線框)內，以避免變頻器控制信號受到干擾。變頻器負載輸出線也要采取屏蔽措施，選用鎧裝電纜，以避免變頻器對附近儀表產生干擾。部分變頻器頂部有散熱孔，灰塵和金屬物易于由此進入裝置內部，應采取防護措施，防止內部短路。在變頻器接線時要特別注意電源的輸入線和輸出線絕不能接錯，將電源輸入線接上變頻器輸出位置，會立刻損壞設備。
通常變頻器連接到電機的電纜長度要求不能超過50m，使用屏蔽電纜不能超過25m。這就必須要考慮變頻器到受控電機之間的距離問題，在水泥廠中一般會碰到超過規定距離的情況。通常解決的方法有兩個，其一是在超過規定距離的線路上串入電流值適合的出線電抗器；其二是加大變頻器功率一個等級，這種方式特別適合于多臺集中群控、安裝位置狹小擁擠、要求規范(如微機配料系統)等場合。
4．參數設置與調試
做好變頻器參數的設置及調試工作是設備正常運轉的一個根本保障措施。現場中出現的許多問題往往是參數的設置問題而與設備本身無關，由此可見，合理正確設置參數很重要。
在變頻調速器開機調試前必須根據負載的特點，將所有參數設定好，檢查無錯誤后方可開機運行。在啟動過程中，恒轉速過程及減速過程中，要特別注意變頻器輸出電流，認真觀察，如果第一次設定的參數不是十分理想，應逐步接近。
轉矩提升功能主要考慮負載啟動轉矩，在負載能平穩啟動的原則下，應盡量調低些，否則在低頻輕載時勵磁太大，容易引起電機嚴重過熱。
個別廠在使用變頻調速器之后，在某些頻率點出現機械共振，其原因是原來設備只是在50Hz工頻下運行，改變頻率后，則在0～50Hz之間無級變化，因此在某些頻率點上造成機械共振。調試時必須細心檢查是否存在機械共振問題，如果有，應采用頻率回避的方法，即跳過發生共振的頻率范圍，使變頻器不輸出發生共振的頻率。
在變頻調速器供電與工頻供電相互切換時，必須在變頻器輸出頻率為零時，方可切換變頻輸出，即變頻器不準無負載輸出和開路運行，也不允許帶負荷切換斷電。對于從工頻切回變頻供電的設備，必須在電動機斷電停轉后方可切換，以防止因電動機旋轉發電而造成變頻器的損壞。
綜上所述，變頻調速器是一種成熟的技術設備，是水泥廠節能改造的理想設備，具有很高的推廣價值，廣大水泥企業應提高認識，重視技術引進工作，加速變頻調速技術的推廣應用。在應用中，要合理選型，正確安裝，做好變頻器的參數設置與調試，以取得良好的使用效果。
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