水泥企業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中能源消耗大戶，水泥行業(yè)已被列為國(guó)家節(jié)約資源重點(diǎn)領(lǐng)域之一。國(guó)務(wù)院提出加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)政策環(huán)境下，提高水泥行業(yè)節(jié)約型制造和應(yīng)用水平，建立節(jié)約型水泥工業(yè)體系意義重大。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外能源供需矛盾突出情況下，水泥行業(yè)必須各種途徑降低能耗，以獲最佳經(jīng)濟(jì)效益和最高勞動(dòng)生產(chǎn)率。水泥生產(chǎn)中電動(dòng)機(jī)負(fù)載電耗就占成本近30％，而拖動(dòng)風(fēng)機(jī)用高壓電動(dòng)機(jī)電機(jī)中占有很大比重，對(duì)一條水泥生產(chǎn)線，其中有25%～30%電能是用于拖動(dòng)各種類型風(fēng)機(jī)上，做好電動(dòng)機(jī)降耗增效工作就顯極為重要。

　　新型干法水泥生產(chǎn)線旋窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生余熱廢氣，窯尾高溫風(fēng)機(jī)作用下，預(yù)熱器對(duì)進(jìn)入窯尾前生料進(jìn)行預(yù)熱均化，降溫后余熱廢氣再高溫風(fēng)機(jī)抽出進(jìn)入廢氣處理（除塵及排出）。均化好生料預(yù)熱后回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒成熟料，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)需要合適氣壓及溫度，才能使煤粉有一定懸浮時(shí)間進(jìn)行充分燃燒，生料才能窯內(nèi)達(dá)到很好熱處理。窯內(nèi)因物料堆積變化很大，瞬時(shí)氣壓變化頻繁。窯尾高溫風(fēng)機(jī)用來(lái)調(diào)整窯內(nèi)氣壓，另回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鍛燒后高溫熟料出來(lái)有廢氣，廢氣帶灰，窯尾高溫風(fēng)機(jī)引出由電收塵器將灰塵進(jìn)行處理，再將廢氣排掉。其工藝上要求控制窯尾預(yù)熱器壓力，DCS控制來(lái)對(duì)高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)一般采用調(diào)速控制。前些年一般采用液力耦合器、繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串水阻等方式進(jìn)行調(diào)速，而目前基本發(fā)展趨勢(shì)是90年代迅速發(fā)展起來(lái)并近幾年成熟高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)技術(shù)和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)以前采用調(diào)速方式，大量成功現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用并顯示其巨大節(jié)能效益后，高壓變頻器器成為國(guó)家水泥節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)備。我國(guó)2007年10月25日頒布、2008年5月1日起執(zhí)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《GB50443-2007 水泥廠節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》中第4.3.5條規(guī)定：“窯尾高溫風(fēng)機(jī)應(yīng)采用變頻調(diào)速裝置”。

　　高壓變頻器現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，廣州智光電氣股份有限公司ZINVERT系列高壓變頻器從2005年起開(kāi)始應(yīng)用于水泥行業(yè)電機(jī)節(jié)能改造，至今已成功用于幾十條水泥生產(chǎn)線窯尾高溫風(fēng)機(jī)、窯頭風(fēng)機(jī)、生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、水泥磨風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī)節(jié)能改造，創(chuàng)造了顯著節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益，取了許多成功改造經(jīng)驗(yàn)。本文特別對(duì)ZINVERT系列高壓變頻器5000t/d高溫風(fēng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2、高壓變頻器窯尾高溫循環(huán)風(fēng)機(jī)應(yīng)用主要問(wèn)題與應(yīng)對(duì)措施

2．1高溫風(fēng)機(jī)管道“塌料”問(wèn)題導(dǎo)致電機(jī)過(guò)流跳停問(wèn)題

　　窯尾高溫風(fēng)機(jī)是保證水泥生產(chǎn)線窯內(nèi)負(fù)壓重要負(fù)載，工頻運(yùn)行、采用液力耦合器調(diào)速高溫風(fēng)機(jī)，也常見(jiàn)管道“塌料”導(dǎo)致高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)過(guò)負(fù)荷跳閘，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。而變頻器裝置電力電子器件過(guò)負(fù)荷能力限制，以上塌料造成高溫風(fēng)機(jī)過(guò)負(fù)荷導(dǎo)致變頻器保護(hù)停機(jī)現(xiàn)象如無(wú)專業(yè)技術(shù)是不可避免，將給水泥生產(chǎn)線造成更多損害。
高溫風(fēng)機(jī)“塌料”導(dǎo)致過(guò)負(fù)荷是旋窯水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中預(yù)熱器管壁上粉塵粘附到一定厚度時(shí)就會(huì)坍塌脫落，造成管道內(nèi)粉塵濃度增大，阻力增加，負(fù)壓升高，使排風(fēng)機(jī)負(fù)荷增加或垂直煙道或預(yù)熱器內(nèi)清結(jié)皮或有物料塌料時(shí)，同樣也會(huì)造成氣流波動(dòng)，使排風(fēng)管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風(fēng)機(jī)過(guò)負(fù)荷停機(jī)，該現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)對(duì)高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)造成損壞。實(shí)際使用過(guò)程中“塌料”現(xiàn)象，會(huì)不定期導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行電流極短時(shí)間內(nèi)超出正常電流數(shù)倍，如使用目前國(guó)內(nèi)外一般廠家通用型高壓變頻器，可能導(dǎo)致變頻器運(yùn)行過(guò)程中頻繁跳機(jī)，直接影響高溫風(fēng)機(jī)與水泥生產(chǎn)線正常運(yùn)行。

　　廣州智光電氣股份有限公司作為目前國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)高壓變頻器專業(yè)生產(chǎn)制造商，其研制ZINVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)從2005年投入水泥生產(chǎn)線變頻改造，特別針對(duì)高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行工藝情況進(jìn)行了大量研究分析并針對(duì)性研制出針對(duì)性專業(yè)技術(shù)。技術(shù)研發(fā)技術(shù)人員深入應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，了解掌握現(xiàn)場(chǎng)工藝情況，總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，推出了針對(duì)水泥生產(chǎn)線窯尾高溫風(fēng)機(jī)專用變頻器技術(shù)，采用自主研發(fā)“瞬態(tài)尖峰負(fù)荷差分控制技術(shù)”，從設(shè)備硬件設(shè)計(jì)、控制軟件設(shè)計(jì)等多方面對(duì)高溫風(fēng)機(jī)不定期尖峰負(fù)荷運(yùn)行進(jìn)行全方位針對(duì)性設(shè)計(jì)改進(jìn)。具有這種技術(shù)ZINVERT系列高壓變頻器成為“高溫風(fēng)機(jī)專用變頻器”，有效避免了其他廠家通用高壓變頻器運(yùn)行中“塌料”所導(dǎo)致反復(fù)跳機(jī)，與工頻液耦運(yùn)行相比也降低了跳機(jī)可能性，使安裝了廣州智光高溫風(fēng)機(jī)專用變頻器水泥生產(chǎn)線達(dá)到節(jié)能又增效，降低電機(jī)、風(fēng)機(jī)設(shè)備故障率，為水泥企業(yè)保證生產(chǎn)安全性、經(jīng)濟(jì)性作出技術(shù)與設(shè)備保證。ZINVERT系列高壓變頻器目前已多條5000t/d旋窯生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)到實(shí)際應(yīng)用，基本解決了高溫風(fēng)機(jī)變頻器“塌料”導(dǎo)致跳閘停運(yùn)、生產(chǎn)中斷問(wèn)題，大大高溫風(fēng)機(jī)停運(yùn)對(duì)生產(chǎn)造成影響，降低電機(jī)設(shè)備故障率，取節(jié)能、增效巨大效益，到用戶普遍認(rèn)可。

2．2 高溫風(fēng)機(jī)變頻電源波動(dòng)與運(yùn)行可靠性問(wèn)題

　　水泥行業(yè)連續(xù)生產(chǎn)性質(zhì)決定了用于水泥廠用高壓變頻器需要有很高可靠性，保證安全生產(chǎn)。Zinvert系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用主流功率單元串聯(lián)技術(shù)方案，而功率器件直接串聯(lián)，避免了器件直接串聯(lián)帶來(lái)均壓?jiǎn)栴}，本質(zhì)上保證了系統(tǒng)可靠性。同時(shí)，產(chǎn)品具有對(duì)電網(wǎng)電壓適應(yīng)范圍寬（－65％～115％Un）、單元故障自動(dòng)旁路、工頻旁路、瞬時(shí)停電再啟動(dòng)功能、包括相間短路保護(hù)功能完善保護(hù)功能等技術(shù)提高起動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速精度同時(shí)，提高了抗電網(wǎng)波動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)能力，大大提高了可靠性，Zinvert系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)幾十條生產(chǎn)線運(yùn)行證明國(guó)產(chǎn)高壓變頻調(diào)速技術(shù)成熟。

2．3 變頻器應(yīng)用諧波與干擾影響問(wèn)題

　　這是變頻器輸入諧波對(duì)電網(wǎng)影響，變頻器輸入電流諧波較大(比如傳統(tǒng)電流源型變頻器)，會(huì)產(chǎn)生如下危害：供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，可能導(dǎo)致大面積停電。測(cè)量?jī)x器儀表誤差增大，影響計(jì)量精度和控制性能。影響其它電力電子裝置，電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及通信設(shè)備正常工作。諧波使電機(jī)，變壓器和電容器等用電設(shè)備損耗增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)過(guò)熱或燒損。Zinvert系列高壓變頻器采用輸入多重化移相整流技術(shù)、單元級(jí)聯(lián)多電平輸出技術(shù)，輸入、輸出電流諧波失真極小，滿足IEEE滿足IEEE519-1992和GB/T14549-93標(biāo)準(zhǔn)要求，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)、電機(jī)產(chǎn)生超標(biāo)諧波污染。大、中型水泥廠自動(dòng)化水平高，大多數(shù)采用自動(dòng)化儀表和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)用電系統(tǒng)諧波要求很高，Zinvert系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)方面有很大優(yōu)勢(shì)。

　　諧波影響問(wèn)題另是外部諧波對(duì)高壓變頻器影響，旋窯旋轉(zhuǎn)采用直流電機(jī)，可能產(chǎn)生較大諧波，必須采取相應(yīng)治理措施，以保證高壓變頻器輸入電壓穩(wěn)態(tài)總諧波含量THD不超過(guò)10%，其中任何奇次諧波均不超過(guò)5%,任何偶次諧波均不超過(guò)2%,短時(shí)(持續(xù)時(shí)間小于30s)出現(xiàn)任意一次諧波含量不超過(guò)10%。否則對(duì)母線其他設(shè)備、高壓變頻器等均可能造成運(yùn)行中影響與損害。還有為避免干擾，變頻器控制線須采用屏蔽電纜，單端接，布線時(shí)注意與動(dòng)力線距離，避免控制線與動(dòng)力線并行敷設(shè)同一電纜托架(或線框)內(nèi)；變頻器負(fù)載輸出線需采取屏蔽鎧裝電纜，單端接，以避免變頻器對(duì)附近儀表產(chǎn)生干擾。

2．4 變頻器應(yīng)用環(huán)境與散熱問(wèn)題

　　水泥現(xiàn)場(chǎng)粉塵較大，環(huán)境相對(duì)惡劣，作為電子與電力電子設(shè)備，產(chǎn)生約3～4％損耗發(fā)熱需要散熱，而一般采用風(fēng)冷散熱，水泥生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)高壓變頻器一般應(yīng)安裝配電室內(nèi)，或?qū)ｉT建造房屋。并加強(qiáng)防塵設(shè)計(jì)和日常維護(hù)，定期進(jìn)行濾網(wǎng)清潔。ZINVERT系列高壓變頻器采用國(guó)內(nèi)獨(dú)一無(wú)二單元與柜體結(jié)構(gòu)專利設(shè)計(jì)，器件布局結(jié)構(gòu)合理，散熱器與風(fēng)道設(shè)計(jì)提高散熱效率，柜體采用前后進(jìn)風(fēng)方式提高風(fēng)速、減小體積，環(huán)境適應(yīng)能力大大提高，經(jīng)受了南方夏季炎熱天氣、春季潮濕空氣影響，特別經(jīng)受了水泥廠惡劣環(huán)境考驗(yàn)。

3、5000t/d生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)高壓變頻應(yīng)用案例與節(jié)能情況簡(jiǎn)介

3．1 ZINVERT系列高壓變頻器5000t/d旋窯生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)投運(yùn)業(yè)績(jī)

　　ZINVERT系列高壓變頻器目前已多條5000t/d旋窯生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)到實(shí)際應(yīng)用，下表是ZINVERT系列高壓變頻器5000t/d生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)變頻改造投產(chǎn)業(yè)績(jī)表。

區(qū)　　　　　水泥廠　　電壓（kV）　　功率（kW）　　高壓變頻器型號(hào)
安徽和德　　　三獅　　　　10　　　　　　2500　　　ZINVERT-A9H3125/10Y
浙江五通　　　三獅　　　　6　　　　　　2500　　　　ZINVERT-A8H3125/06Y
浙江長(zhǎng)興　　　眾盛　　　　6　　　　　　2500　　　　ZINVERT-A8H3125/06Y
浙江長(zhǎng)興　　　錦龍　　　　10　　　　　　2500　　　　ZINVERT-A9H3125/10Y
內(nèi)蒙古鄂爾多斯蒙西　　　　10　　　　　　3200　　　　ZINVERT-A9H4000/10Y

　　下面以三獅水泥5000t/d水泥生產(chǎn)線窯尾高溫風(fēng)機(jī)變頻改造為例說(shuō)明高溫風(fēng)機(jī)高壓變頻器改造方案及節(jié)能效果。

3．2 ZINVERT系列高壓變頻器5000t/d旋窯生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)方案簡(jiǎn)介

　　10kV高壓動(dòng)力電源經(jīng)變頻裝置刀閘K1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)刀閘K2送至電動(dòng)機(jī)；高壓動(dòng)力電源還可經(jīng)刀閘K2切換至工頻側(cè)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，即可馬上斷開(kāi)輸入側(cè)高壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)及刀閘K1，將變頻裝置隔離，切換刀閘K2至工頻側(cè)，工頻電源下起動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。刀閘K1、K2之間具有閉鎖和防止誤操作功能。

 
　　ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主控制部分以新型電機(jī)控制專用雙DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為控制核心，輔以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷瑢?shí)現(xiàn)SPWM波形控制及各種信號(hào)檢測(cè)、分析判斷和處理?？刂破骱凸β蕟卧渲g光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，可有效避免電磁干擾，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。同時(shí)控制系統(tǒng)具有豐富模擬、數(shù)字接口，可用于與用戶中控DCS連接和擴(kuò)展，以滿足現(xiàn)場(chǎng)各種運(yùn)行與控制需要。用戶后臺(tái)可以監(jiān)控變頻各種狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和頻率設(shè)定調(diào)節(jié)。

3．3 ZINVERT系列高壓變頻器5000t/d旋窯生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)改造節(jié)電效益：

　　三獅和德進(jìn)行變頻改造同時(shí)，也進(jìn)行低溫余熱發(fā)電建設(shè)，變頻投運(yùn)后，余熱鍋爐也開(kāi)始投入。數(shù)據(jù)記錄，變頻改造前，高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行功率為2600kW，變頻裝置和余熱鍋爐投入后，高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行43Hz，運(yùn)行功率約為2350kW。變頻投入運(yùn)行后，減小輸入功率為：250kW。按平均每天運(yùn)行24小時(shí)，電價(jià)0.5元/度，一年運(yùn)行300天保守計(jì)算，每年可以節(jié)約電費(fèi)約為：V=250×24×300×0.5 = 90（萬(wàn)元）。下表為和德三獅5000t/d生產(chǎn)線窯尾高溫風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造前后運(yùn)行與節(jié)能情況。

　　高溫風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速其他效果：

　　采用變頻調(diào)速控制后，其他方面效益也是明顯，如：

(1) 改善了工藝，調(diào)速精度到保證，提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定并可提高產(chǎn)量。投入變頻器后可以平滑穩(wěn)定調(diào)整風(fēng)量風(fēng)壓，提高了效率；變頻改造前產(chǎn)量約為340t/h，改造后可達(dá)350—360t/h，曾高達(dá)380t/h。ZINVERT高壓變頻器特殊技術(shù)，減少避免了塌料產(chǎn)生停機(jī)，使生產(chǎn)線設(shè)備利用率到保證，保證了順產(chǎn)，進(jìn)一步提高了產(chǎn)量。
(2) 設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降：采用變頻調(diào)節(jié)后，避免了原來(lái)采用液力耦合器調(diào)節(jié)需經(jīng)常進(jìn)行油路、漏油維護(hù)（平均每年節(jié)約維護(hù)費(fèi)用十幾萬(wàn)元），若打壞齒輪一次維護(hù)費(fèi)用要幾十萬(wàn)元，并導(dǎo)致停產(chǎn)損失；高壓變頻器一年多運(yùn)行實(shí)踐證明，其可靠性到證明，避免液力耦合器維修導(dǎo)致生產(chǎn)線停產(chǎn)發(fā)生。

(3) 延長(zhǎng)電機(jī)等設(shè)備使用壽命。采用變頻調(diào)速后，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟制動(dòng)，幾乎不產(chǎn)生沖擊，避免液力耦合器啟動(dòng)時(shí)4～7倍沖擊電流，可大大延長(zhǎng)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子軸及軸承等電氣與機(jī)械壽命。