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供稿單位：深圳市微能科技有限公司


摘要：本文著重介紹了微能高壓變頻器在京蘭三源水泥有限公司應(yīng)用情況，通過高壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行證明，水泥建材行業(yè)風(fēng)機(jī)采用微能高壓變頻器進(jìn)行節(jié)能改造效果顯著，運(yùn)行平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：微能高壓變頻器，水泥，節(jié)能改造

前言
    我國水泥總產(chǎn)量幾乎占到全球水泥生產(chǎn)總量的“半壁江山”，并且保持著很高的增長速度。有數(shù)據(jù)顯示，2006年4月份起水泥產(chǎn)量連續(xù)4個(gè)月超過1億噸，1至 7月水泥產(chǎn)量累計(jì)達(dá)到6.5億噸，同比增長20.7%。然而，在國內(nèi)水泥產(chǎn)能快速增長的背后，卻有著一個(gè)不容回避的問題，那就是水泥工業(yè)的高能耗，我國每噸水泥綜合能耗比世界先進(jìn)水平高15%以上，水泥工業(yè)節(jié)能形勢(shì)不容樂觀，迫在眉睫。

概況
    京蘭三源水泥有限公司隸屬京蘭集團(tuán)，成立于2005年5月,是鄂中地區(qū)最大的水泥生產(chǎn)企業(yè)，屬國家重點(diǎn)支持的水泥企業(yè)60強(qiáng)之一，居全國第 31位，全省第2位。 京蘭水泥公司目前擁有一條日產(chǎn)2000噸新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線和2條立窯生產(chǎn)線,年產(chǎn)“晶藍(lán)”牌系列水泥100多萬噸。
    水泥工業(yè)是耗能大戶，它面臨著節(jié)能降耗的艱巨任務(wù),特別是現(xiàn)今的新型干法水泥生產(chǎn)線，規(guī)模越來越大，節(jié)能空間也越來越大，全廠的風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量約占全廠總裝機(jī)功率的30－40%，耗電量約占整個(gè)廠用電量30%－40%；隨著輥式磨系統(tǒng)越來越多地被采用，風(fēng)機(jī)耗電占總耗電量的比重也越來越大。風(fēng)機(jī)的選型是按照滿負(fù)荷狀態(tài)設(shè)計(jì)的，而實(shí)際生產(chǎn)過程中隨工況和產(chǎn)量的變化，會(huì)引起風(fēng)量、風(fēng)壓隨機(jī)調(diào)整，眾所周知風(fēng)機(jī)是屬于平方率負(fù)載，如將風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)換成交流調(diào)速系統(tǒng)，通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，滿足風(fēng)機(jī)的不同工作狀態(tài)下的風(fēng)量和風(fēng)壓，就能把消耗在檔板和閥門上的能量節(jié)省下來，節(jié)能空間和效果是很可觀的，京蘭三源水泥有限公司是一條2000T/D的水泥生產(chǎn)線，其生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)為10kV/630kW，采用擋板（閥門）調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，風(fēng)機(jī)消耗功率大，節(jié)流損失較大。調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板控制風(fēng)量，由于擋板處于較高壓力下工作，易磨損，易造成管道內(nèi)風(fēng)量調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確，對(duì)生料磨系統(tǒng)工藝影響也較大。 其磨機(jī)系統(tǒng)簡易圖如下圖所示：





微能高壓變頻器介紹
1、微能高壓大功率變頻器由多個(gè)功率單元構(gòu)成多重化串聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)單元輸出固定的低壓電平，再由多個(gè)單元串聯(lián)疊加為所需的高壓，見下圖所示


     以10kV每相九個(gè)單元串聯(lián)為例,每相由九個(gè)相同的功率單元串聯(lián)而成，相電壓為5773V。每個(gè)功率單元輸出有效值Ve＝641V。多重化串聯(lián)結(jié)構(gòu)使用低壓器件實(shí)現(xiàn)了高壓輸出，不僅降低了對(duì)功率器件的耐壓要求，而且還使輸出波形得到了極大的改善。它對(duì)電網(wǎng)諧波污染非常小，輸入電流諧波畸變率小于4%，滿足 IEEE519-1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)；輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；輸出波形接近正弦波，不存在輸出諧波引起的電機(jī)發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，對(duì)普通異步電機(jī)不必加輸出濾波器就可以直接使用。
2、可靠性設(shè)計(jì)
    循環(huán)風(fēng)機(jī)關(guān)系整條線的生產(chǎn)，穩(wěn)定顯得至關(guān)重要，因此對(duì)可靠性的要求非常的高。為了保證設(shè)備的使用壽命，微能高壓大功率變頻器功率單元采用了冗余設(shè)計(jì)，每相功率單元采用9級(jí)串聯(lián)。 為了保證變頻器的可靠性，微能高壓大功率變頻器功率單元采用了自動(dòng)旁通設(shè)計(jì)，功率單元原理見下圖所示：


    當(dāng)單個(gè)功率單元故障后，變頻器會(huì)自動(dòng)旁通掉該功率單元，保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行功率單元自動(dòng)旁路功能可在線切掉故障單元并保證三相輸出電壓對(duì)稱，輸出電流平衡，最大限度地減小停機(jī)率，保證單元故障狀態(tài)不停機(jī)工作。同時(shí)為了保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，整套變頻器配備有手動(dòng)旁通裝置。如下圖所示：
變頻器異常時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，電機(jī)可以直接手


    動(dòng)切換到工頻運(yùn)行。工頻旁路由3個(gè)高壓隔離開關(guān)K1、K2、K3組成。變頻運(yùn)行時(shí)，K1合，K2處于變頻位置；工頻運(yùn)行時(shí)，K3合，K1、K2斷開。

成功應(yīng)用
    循環(huán)風(fēng)機(jī)高壓變頻器于2007年11月到現(xiàn)場(chǎng)，12月中旬安裝，1月送電調(diào)試，并配合生產(chǎn)進(jìn)行各種動(dòng)力實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)期間各種連鎖可靠，故障聲報(bào)警準(zhǔn)確，和 DCS系統(tǒng)連接方便、控制精度高。投入生產(chǎn)運(yùn)行后，通過實(shí)際生產(chǎn)期間對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)工頻啟動(dòng)運(yùn)行和變頻啟動(dòng)運(yùn)行的大量對(duì)比測(cè)試，循環(huán)風(fēng)機(jī)采用變頻啟動(dòng)運(yùn)行后具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，如下表所示：


   通過上面的數(shù)據(jù)我們不但看到了該設(shè)備不但可以每年節(jié)省70多萬元的經(jīng)濟(jì)效益，而且還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
安裝簡單，即將原高壓開關(guān)柜與電動(dòng)機(jī)之間插入安裝變頻器，對(duì)原有接線改動(dòng)不大。
操作使用方便，變頻器操作只有簡單的開機(jī)、停機(jī)和頻率調(diào)整。
能進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，且調(diào)速精度高，適用性強(qiáng)。
保護(hù)功能完善，故障率低，排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，可靠性高。
電動(dòng)機(jī)不需長期高速運(yùn)行，工作電流大幅度下降，節(jié)電效果顯著。
由于變頻器取代了液耦調(diào)速，消除了機(jī)械及液壓高故障率的缺陷，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用降低。
電動(dòng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。

結(jié)束語
    目前，水泥行業(yè)的競(jìng)爭非常激烈，但關(guān)鍵還是制造成本的競(jìng)爭，而拖動(dòng)風(fēng)機(jī)用的高壓電動(dòng)機(jī)在電機(jī)中占有很大的用電比重，通過微能高壓變頻器在京蘭水泥的應(yīng)用，增強(qiáng)了運(yùn)行的安全可靠性，提高了生料磨的產(chǎn)量，又達(dá)到較好的節(jié)能效果，是水泥廠節(jié)能改造的理想設(shè)備，具有很高的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：
1.《WIN-HV 使用說明書》


----摘自工控網(wǎng)