淺談窯尾風機驅動電機電控裝置的改進辦法

　　大連金山水泥制造有限公司的日產千噸熟料水泥生產線窯尾排風機驅動電機系160KW、8極，380V低壓供電。原設計為軟啟動器起動后全壓運行，依靠風機入口百葉窗式調節(jié)閥來調節(jié)風量的大小。經長期反復測試，發(fā)現(xiàn)由于電機處于全壓運行，風量雖可以自如調節(jié)，但電機的運行電流卻變化較小，即驅動電機的輸出功率幾乎恒定。為了有效地實現(xiàn)節(jié)能降耗，公司決定對其驅動裝置實施技術改造。

　　經可行性分析論證，我們選用了目前較先進、技術也較成熟的變頻器驅動裝置。與軟啟動器相比，主要有兩個顯著優(yōu)點：1）、啟動電流小，實現(xiàn)真正意義上的“軟起動”。軟啟動器起動電流一般是電機額定電流的4倍左右，而變頻器起動電流 通常小于額定電流。2）、在運行中變頻器控制是采用調頻調壓方式，其功率是隨風量負荷的變化而變化的，從而有效地降低了能耗。這一改造過程主要難度在控制接口部分，必須按中控窯DCS系統(tǒng)的要求來設計控制接口電路；并且要保留原軟啟動器作為備用啟動裝置，適當增加轉換控制電路，可以根據實際需要方便地進行切換。根據原軟起電控接口（見圖一）及變頻器電控接口，設計了新的控制接口方案如圖二所示。

(圖一)軟啟、變頻控制原理圖

(圖二)變頻控制原理圖

　　改造完成投入運行后，從節(jié)能降耗角度看取得了良好的節(jié)能經濟效益：在正常生產運行狀態(tài)下其供電電流由原190A下降為110A，每年可直接節(jié)電380*(190-110)*1.732*24(小時)*340(天)=429647KWH，僅此一項每年即可節(jié)約電費429647*0.6(元)=25.8萬元之多，這還沒考慮每次起動過程中的節(jié)電量。同時，由于變頻器實現(xiàn)了真正意義上的“軟起動”，對風機和電動機的使用壽命和安全運行狀態(tài)等都有著諸多的好處。然而，隨之而來又出現(xiàn)了新的問題。由于變頻器的參數保護既完善又比較靈敏，所以無論是在起動還是在運行中，都會偶然出現(xiàn)變頻器“跳停”的情況發(fā)生。這樣既給工藝操作帶來麻煩，同時更給工藝設備帶來了巨大的安全隱患?！疤！睍r中控員一旦不能及時發(fā)現(xiàn)并采取妥善的措施，將會造成窯頭、窯尾、預熱器等噴火、噴料及堵料等情況發(fā)生，甚至出現(xiàn)人員傷亡和設備的損壞等事故。因此必須進一步完善改造。經過觀察分析認為導致變頻器“跳?！钡囊蛩赜幸韵聨c：

　　1）、供電電網電壓的瞬間波動；

　　2）、同一母排上其它較大容量設備的起停等；

　　3）、工藝負荷的急劇變化影響；

　　4）、雷電干擾；

　　5）、附近較大電磁場的干擾等。

　　起初，我們試圖從變頻器參數上做文章，如適當地增大“過流”、“過壓”保護參數值，降低保護參數的靈敏度等，但均無明顯改善。經向變頻器商家咨詢得知，目前已研制出了能故障重置多次并能迅速自動跟蹤的最新型控制板，價格也較低。鑒于此當即決定予以更換。

　　換板是必須的，但要徹底地解決問題需考慮其“跳?！奔爸仄鸶櫟忍匦浴，F(xiàn)分析如下：

　　首先，“跳停”屬于瞬間的誤動作，而后極短的時間內（一般不超過0.1秒），導致跳停的參數便恢復正常。

　　其次，看變頻器的重起跟蹤特性。其工作過程如下：變頻器一旦受到干擾等誤動作跳停之后，其內部立即反復檢測，當檢測參數正常時，便自動進行重新起動并自動實現(xiàn)頻率跟蹤，設最多可自動跟蹤3次（以3秒鐘為限，如果在3秒中內參數仍未恢復到正常值，則重起失敗，停機）。也就是說在更換新控制板后變頻器仍然還存在跳停動作，只不過是能夠馬上自動再起動并跟蹤原頻率而已。但由于這一過程時間極短，故對工藝狀況幾無影響。

　　最后，中控運行特性。DCS系統(tǒng)的一個顯著特點是連鎖保護比較完善。它在傳統(tǒng)的硬件保護基礎上又施加了“軟”連鎖保護。即中控操作時，“備妥”信號是充要前提條件：啟動過程中，自有“備妥”信號正常的情況下，中控才可實現(xiàn)驅動操作；隨著“驅動”信號的發(fā)出后，“起動”信號允許稍有一點延時（1秒）到達。在這個過程中，若“備妥”信號中斷或者是“起動”信號沒在允許的延時時間內到達計算機系統(tǒng)，啟動都將失??；同樣，啟動完畢后進入運行狀態(tài)的同時，“運行”信號也必須按時到達計算機系統(tǒng)。如果在運行過程中“備妥”和“運行”兩信號中有任何一個丟失或中斷，計算機系統(tǒng)都將執(zhí)行中斷程序，從而使設備停機。由以上分析可以看出，如果是傳統(tǒng)的現(xiàn)場操作，更換新型板就完全可以解決變頻器“跳停”問題。但對于新型中控窯來說是不行的，對此解決方案有二：

　　一、軟件方案。在設備啟動和運行應用程序上增加一部分延時程序--即增加部分“軟延時斷開繼電器”其延時時間要大于變頻器3次自動重起和頻率跟蹤時間。

　　二、硬件方案。在變頻器的起動、運行信號輸出線路上增加并聯(lián)的延時斷開繼電器，也要考慮適當的延時時間。

　　其實，兩個方案都是為了使在變頻器“跳?！痹賹崿F(xiàn)重新起動和頻率跟蹤的這一段時間內，系統(tǒng)始終有“備妥”等信號而不發(fā)出中斷指令。從而保證變頻器不跳停，也即保證風機的連續(xù)運行。我廠采用第一種方案，延時時間為10秒，自改造至今已經運行一年多了，從未再出現(xiàn)“跳停”的情況。為安全高效生產提供了可靠地保障。這里還要說明一點的是雖然增設了延時器，但由于延時時間極短，所以即使設備當真出現(xiàn)了故障，保護功能亦能夠滿足需要、可靠地動作停機，保證設備的安全。