變頻調(diào)速技術應用中應注意的問題

1．提高認識 

　　變頻調(diào)速技術具有調(diào)速范圍寬、傳動效率高、節(jié)電顯著等一系列優(yōu)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(yè)應用取得了許多成功的經(jīng)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(diào)速技術，將原15kW滑差電機換成11kW交流電機使用變頻器調(diào)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(diào)速性能好、故障率低、節(jié)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(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯增濕塔噴霧等處采用了變頻調(diào)速技術，效果良好。目前，該廠凡要求調(diào)速的重要工藝環(huán)節(jié)，如回轉(zhuǎn)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(tǒng)、行車等，均采用了變頻調(diào)速技術，節(jié)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(jié)電量263.3萬kWh，年節(jié)電費105萬元。同時將全廠生、熟料系統(tǒng)全部改用BPT型變頻調(diào)速微機配料系統(tǒng)，使出磨生料合格率提高20％以上，標準偏差減少0.3213。
　　據(jù)測算，以年10萬t機立窯水泥生產(chǎn)線為例，把生、熟料配料改用變頻調(diào)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(diào)速器，全線共使用變頻調(diào)速器13臺，應用功率194kW，改造資金約65萬元，年節(jié)電量65萬kWh，節(jié)約電費26萬元，提高生料合格率20％以上，增加產(chǎn)量5000t，創(chuàng)效益10萬元，減少維修費用15萬元，共創(chuàng)效益51萬元，平均每噸水泥創(chuàng)效益5.1元。
　　因此，作為國家重點推廣的節(jié)能項目——變頻調(diào)速技術，值得水泥企業(yè)推廣使用，企業(yè)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(jīng)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(jù)工藝環(huán)節(jié)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(huán)控制方式，動態(tài)響應速度相對較慢，在電機高速運轉(zhuǎn)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(nèi)部通過檢測設有自動補償、自動限制的環(huán)節(jié)，在設備低速運轉(zhuǎn)時也可保持較好的特性實現(xiàn)閉環(huán)控制。在水泥廠喂料、卸料、窯轉(zhuǎn)速等工藝環(huán)節(jié)，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(jù)受控電機功率及現(xiàn)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(jù)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(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況作出相應的選擇。

　　(5)從調(diào)速范圍及精度而言，變頻器FC(頻率控制)，調(diào)速范圍1：25；VC(矢量控制)，調(diào)速范圍1：100～1：1000；SC(伺服控制)，調(diào)速范圍1：4000～1：1000；在水泥生產(chǎn)線上一般選用FC方式即可滿足生產(chǎn)要求。

　　變頻器選型時，應兼顧上述各點要求，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)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(guī)格應盡可能統(tǒng)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(chǎn)廠家售后服務質(zhì)量情況。

3．正確安裝 

　　水泥廠因生產(chǎn)線粉塵較大，調(diào)速機械大多安裝在室外或庫下，環(huán)境較其它行業(yè)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(chǎn)現(xiàn)場時常無人且環(huán)境較差，對設備不利。故在水泥生產(chǎn)線上，變頻器應安裝在電控室內(nèi)。如要求多臺變頻器安裝在同一電控室的某一個控制屏內(nèi)，則必須采用抗干擾的措施以保證系統(tǒng)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(nèi)必須與動力線相距>0.1m，相交時必須轉(zhuǎn)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(nèi)，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(chǎn)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(nèi)部，應采取防護措施，防止內(nèi)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(guī)定距離的情況。通常解決的方法有兩個，其一是在超過規(guī)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(guī)范(如微機配料系統(tǒng))等場合。

4．參數(shù)設置與調(diào)試 

　　做好變頻器參數(shù)的設置及調(diào)試工作是設備正常運轉(zhuǎn)的一個根本保障措施?，F(xiàn)場中出現(xiàn)的許多問題往往是參數(shù)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(shù)很重要。
　　在變頻調(diào)速器開機調(diào)試前必須根據(jù)負載的特點，將所有參數(shù)設定好，檢查無錯誤后方可開機運行。在啟動過程中，恒轉(zhuǎn)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(shù)不是十分理想，應逐步接近。
　　轉(zhuǎn)矩提升功能主要考慮負載啟動轉(zhuǎn)矩，在負載能平穩(wěn)啟動的原則下，應盡量調(diào)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(diào)速器之后，在某些頻率點出現(xiàn)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(diào)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(fā)生共振的頻率范圍，使變頻器不輸出發(fā)生共振的頻率。
　　在變頻調(diào)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(zhuǎn)后方可切換，以防止因電動機旋轉(zhuǎn)發(fā)電而造成變頻器的損壞。

5．結(jié)語 

　　綜上所述，變頻調(diào)速器是一種成熟的技術設備，是水泥廠節(jié)能改造的理想設備，具有很高的推廣價值，廣大水泥企業(yè)應提高認識，重視技術引進工作，加速變頻調(diào)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(shù)設置與調(diào)試，以取得良好的使用效果。