大連小野田水泥廠冷卻機(jī)EP羅茨風(fēng)機(jī)（電除塵風(fēng)機(jī)）為日本安川轉(zhuǎn)子繞線異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),，原有的運(yùn)行方式為電機(jī)全速運(yùn)行,，依靠調(diào)整出口擋風(fēng)板的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小,，由于企業(yè)自身電網(wǎng)容量有限,，電機(jī)不允許全壓直接啟動(dòng),，因此選用轉(zhuǎn)子繞線式異步電動(dòng)機(jī),，啟動(dòng)方式是轉(zhuǎn)子串水電" title="水電">水電阻啟動(dòng),，啟動(dòng)結(jié)束后再自動(dòng)短接轉(zhuǎn)子滑環(huán)，電機(jī)全速運(yùn)行（項(xiàng)目初期運(yùn)行時(shí),，是采用水電阻調(diào)速運(yùn)行方式,，但是投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)這種調(diào)速方式反而比風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)更加不經(jīng)濟(jì)，索性其只作為啟動(dòng)時(shí)使用）,，這樣的運(yùn)行方式存在如下弊端：
1.風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)反應(yīng)滯后,，調(diào)節(jié)速度慢，調(diào)節(jié)精度不高,。
依靠風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)執(zhí)行器來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)開(kāi)度，本身是一個(gè)不得已的舉措,，因風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)含有相當(dāng)一部分的機(jī)械機(jī)構(gòu),，受機(jī)械部分限制調(diào)節(jié)速度有限，調(diào)節(jié)精度亦受到影響,，往往對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)量控制不是很到位,，甚至滿足不了現(xiàn)場(chǎng)工藝的要求。
2.風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)浪費(fèi)電能,，不科學(xué),，不經(jīng)濟(jì)。
采用風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)固然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，投資較小,，但是在節(jié)能意識(shí)日益加強(qiáng)的今天顯然不合適，水泥廠初期投建的時(shí)候,，出于后續(xù)可能擴(kuò)建及運(yùn)行安全的角度,，電機(jī)及風(fēng)機(jī)的裕量選用較大，存在嚴(yán)重的大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象,。事實(shí)上,，電機(jī)額定電流為45A，而電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流平均僅為35A左右,，采用風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié),，人為改變了風(fēng)道的阻力曲線，大量的能源白白浪費(fèi)在了風(fēng)門(mén)上,，在能源日益緊缺的今天,，顯然已經(jīng)嚴(yán)重落伍,，改造勢(shì)在必行。
3.電機(jī)全速運(yùn)行受到考驗(yàn),，維護(hù)周期短,。
因電機(jī)全速運(yùn)行，電機(jī)軸承等機(jī)械部分磨損嚴(yán)重,，另外,，由于是轉(zhuǎn)子繞線式異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子的高速運(yùn)行對(duì)于其機(jī)械部分一樣有百害無(wú)一益,，轉(zhuǎn)子滑環(huán)上的碳刷磨損相當(dāng)嚴(yán)重,，更換周期短。
4.啟動(dòng)過(guò)程復(fù)雜,，水電阻裝置維護(hù)工作量大,。
由于企業(yè)自身電網(wǎng)容量有限，電機(jī)不允許全壓直接啟動(dòng),，因此選用轉(zhuǎn)子繞線式異步電動(dòng)機(jī),，啟動(dòng)方式是轉(zhuǎn)子串水電阻啟動(dòng)，啟動(dòng)結(jié)束后再自動(dòng)短接轉(zhuǎn)子滑環(huán),，這樣的啟動(dòng)方式附帶了很多電氣二次回路,，啟動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，而且本身水電阻裝置維護(hù)工作量就比較大,，只有在啟動(dòng)過(guò)程的20幾秒內(nèi)投入使用,，使用效率不高，然而卻不可缺,，顯然已經(jīng)屬于落后工藝,。
綜上所述，窯尾EP羅茨風(fēng)機(jī)改造勢(shì)在必行,，要想徹底改變現(xiàn)有工藝,，必須從源頭上下功夫，即通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的,，以此來(lái)滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝的要求。
二,、調(diào)速方式的選擇
目前,，大功率高壓異步電動(dòng)機(jī)的主要調(diào)速方式有以下幾種：串級(jí)調(diào)速" title="串級(jí)調(diào)速">串級(jí)調(diào)速、內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速,、液力耦合器調(diào)速及變頻調(diào)速等,。
1.串級(jí)調(diào)速—優(yōu)點(diǎn)是可以回收轉(zhuǎn)差功率，所以調(diào)速效率比較高,，但存在的問(wèn)題也很多：它不適合于現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子繞線式異步電機(jī),，必須更換電機(jī)：不能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),，啟動(dòng)過(guò)程非常復(fù)雜;啟動(dòng)電流大;調(diào)速范圍有限;響應(yīng)慢，不易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制;功率因數(shù)" title="功率因數(shù)">功率因數(shù)和效率低,，并隨著轉(zhuǎn)速的調(diào)低急劇下降;很難實(shí)現(xiàn)同PLC和DCS等控制系統(tǒng)的配合,，對(duì)提高裝置的整體自動(dòng)化程度和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制無(wú)益;同時(shí)因控制裝置比較復(fù)雜、諧波污染大對(duì)電網(wǎng)有較大干擾;進(jìn)一步限制了它的使用,，屬落后技術(shù),。
2.內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速—內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速是在串級(jí)調(diào)速基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它在普通繞線電動(dòng)機(jī)的定子繞組（稱(chēng)主繞組）同槽放置一套繞組（稱(chēng)調(diào)節(jié)繞組）而制造成的內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速電機(jī),，將該電動(dòng)機(jī)部分轉(zhuǎn)子能量取出以改變電動(dòng)機(jī)用以產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩,，使主繞組從電網(wǎng)吸收的能量下降來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。優(yōu)點(diǎn)：具有串級(jí)調(diào)速的全部?jī)?yōu)點(diǎn),，體積小,。缺點(diǎn)：需更換專(zhuān)用電機(jī)，滑環(huán)處理不當(dāng)容易出現(xiàn)事故;雖采用頻敏變阻器啟動(dòng),，但啟動(dòng)電流仍很大（3-4Ie）,對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊很大,，啟動(dòng)復(fù)雜;調(diào)速范圍很小;輸入功率因數(shù)和效率低;電機(jī)側(cè)由于可控硅的逆變衍生出大量的高次諧波，對(duì)電機(jī)的絕緣造成老化,，引起電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),、附加發(fā)熱和噪聲污染，所以電纜要求加粗使用;電機(jī)喘振現(xiàn)象無(wú)法消除,。仍屬于落后技術(shù),。
3.液力耦合器調(diào)速—屬低效調(diào)速方式,，調(diào)速范圍有限,，高速丟轉(zhuǎn)約5%-10%，低速轉(zhuǎn)差損耗大,，最高可達(dá)額定功率的15%,，因效率與轉(zhuǎn)速成正比，低速時(shí)效率極低,，精度低,、線性度差、響應(yīng)慢,、啟動(dòng)電流大,、裝置大，必須加裝在設(shè)備和電機(jī)之間,，不適合改造;無(wú)法軟啟動(dòng),，耦合器故障時(shí)，無(wú)法切換運(yùn)行,，維護(hù)復(fù)雜,、費(fèi)用大,，不能滿足提高裝置整體自動(dòng)化水平的需要。
4.高壓變頻調(diào)速—由于應(yīng)用了先進(jìn)的電力電子技術(shù),、計(jì)算機(jī)控制技術(shù),、現(xiàn)代通信技術(shù)和高壓電氣、電機(jī)拖動(dòng)等綜合性領(lǐng)域的學(xué)科技術(shù),，因此具有其他調(diào)速方式無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
?。?）變頻器采用液晶顯示數(shù)字界面，調(diào)整觸摸式面板,，可隨時(shí)顯示電壓,、電流、頻率,、電機(jī)轉(zhuǎn)速,，可非常直觀地顯示電機(jī)在任何時(shí)間的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
?。?）精確的頻率分辨率和高的調(diào)速精度,，完全可以滿足各種生產(chǎn)工藝工況的需要。
?。?）高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器具有國(guó)際通用的外部接口,，可以同可編程控制器（PLC）和工控機(jī)等各種儀表連接，并可以與原設(shè)備控制回路相連接,，構(gòu)成部分閉環(huán)系統(tǒng),，如與原DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和聯(lián)鎖控制。
?。?）具有電力電子保護(hù)和工業(yè)電氣保護(hù)功能,，保證變頻器和電機(jī)在正常運(yùn)行和故障時(shí)安全可靠。
?。?）電機(jī)可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),、軟制動(dòng);啟動(dòng)電流小，小于電機(jī)的額定電流;電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間可連續(xù)可調(diào),，減少了對(duì)電網(wǎng)的影響,。
（6）具有就地和異地操作功能,，另可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,。
（7）減少配件損耗,，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
通過(guò)對(duì)幾種調(diào)速方式的比較，最終,，大連小野田水泥廠決定采用高壓變頻器對(duì)EP風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造,，對(duì)比了國(guó)內(nèi)外的所有廠家，基于以下幾點(diǎn)原因,，選用了利德華福生產(chǎn)的高壓變頻器：
?、?lài)?guó)內(nèi)高壓變頻器廠家中業(yè)績(jī)最多;
②系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定;
?、廴形慕缑骘@示,，適合國(guó)內(nèi)用戶(hù);
④針對(duì)國(guó)內(nèi)用戶(hù)量身定做,，盡量考慮國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的綜合因素,，在其可靠性，安全性方面有其獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì);
?、輧?nèi)置PLC,，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應(yīng)多變的現(xiàn)場(chǎng)需要,。
三,、改造項(xiàng)目具體實(shí)施方案及過(guò)程
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，旁路柜采用了一拖一手動(dòng)方案,。此結(jié)構(gòu)是手動(dòng)旁路的典型方案,原理是由3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1,、QS2和QS3組成（見(jiàn)圖1，其中QF為原高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的斷路器）,。要求QS2和QS3不能同時(shí)閉合,，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí),，QS1和QS2閉合,，QS3斷開(kāi);工頻" title="工頻">工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合,，QS1和QS2斷開(kāi),。
優(yōu)點(diǎn)是:在檢修高壓變頻器時(shí),，有明顯斷電點(diǎn),，能夠保證人身安全，同時(shí)也可手動(dòng)使負(fù)載投入工頻電網(wǎng)運(yùn)行等,。
缺點(diǎn)：高壓變頻器故障時(shí),，不能自動(dòng)由變頻轉(zhuǎn)為工頻。
現(xiàn)場(chǎng)原有的水電阻裝置繼續(xù)保留,，高壓變頻器安裝后,，與原有的水電阻二次回路結(jié)合，取高壓變頻器的變頻狀態(tài)信號(hào)（QS1,QS2閉合后輸出變頻狀態(tài)信號(hào)）送至水電阻二次回路，該信號(hào)有效后通過(guò)原有水電阻二次回路,，直接短接電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán),，切除水電阻裝置，由高壓變頻器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng);取高壓變頻器工頻旁路信號(hào)（QS3閉合后輸出工頻旁路狀態(tài)信號(hào)）,，該信號(hào)有效后通過(guò)原有水電阻二次回路,，恢復(fù)高壓電機(jī)的串水電阻調(diào)速功能，以備高壓變頻器故障期間,，用戶(hù)仍可以通過(guò)原有啟動(dòng)回路啟動(dòng)設(shè)備工頻運(yùn)行,。
小野田水泥廠目前高壓網(wǎng)絡(luò)共有兩條線路，一用一備,，當(dāng)一條線路出現(xiàn)故障斷電時(shí),，可以在2秒鐘內(nèi)自動(dòng)切換為備用高壓線路，期間負(fù)荷高壓開(kāi)關(guān)并不分?jǐn)?，在進(jìn)行高壓變頻器改造前,，因風(fēng)機(jī)的慣性比較大，斷電2秒鐘,，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速稍有下降,，2秒鐘后即恢復(fù)全速運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝影響可以說(shuō)是微乎其微,，進(jìn)行高壓變頻器改造后,，這樣的切換對(duì)由功率器件組成的高壓變頻器而言則凸現(xiàn)隱患，這就需要高壓變頻器具備三秒不停機(jī)功能,，滿足現(xiàn)場(chǎng)要求?，F(xiàn)場(chǎng)配備的高壓變頻器為5級(jí)功率單元多電平串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其每個(gè)功率單元內(nèi)部的控制單元電源取自移相變壓器的二次側(cè),，當(dāng)高壓掉電瞬間,，該控制單元隨即失電，高壓變頻器主控器所有的控制指令無(wú)法通過(guò)功率單元控制單元作用于各個(gè)功率單元,，因此高壓變頻器將作為高壓失電作停機(jī)處理,。基于此種情況,，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)原有的高壓變頻器內(nèi)部控制邏輯進(jìn)行適當(dāng)修改,，即當(dāng)高壓電斷電瞬間，通過(guò)變頻器內(nèi)置PLC,，對(duì)高壓變頻器主控器進(jìn)行復(fù)位,，屏蔽所有功率單元在高壓掉電時(shí)所報(bào)的所有單元故障，直到高壓再次在3秒鐘內(nèi)正常,，功率單元帶電正常后,，記憶高壓斷電前的運(yùn)行頻率,，執(zhí)行飛車(chē)啟動(dòng)，因風(fēng)機(jī)慣性較大,，此過(guò)程對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速影響微乎其微,，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試期間，曾經(jīng)做過(guò)類(lèi)似的實(shí)驗(yàn),，高壓變頻器拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí),，在高壓開(kāi)關(guān)就地人為分?jǐn)喔邏洪_(kāi)關(guān)，三秒鐘內(nèi)再合開(kāi)關(guān),，高壓變頻器運(yùn)行正常,，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速稍有下降，結(jié)論表明,，這樣的處理方式完全滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求,。
???現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備名牌參數(shù)如下：?
????高壓變頻器參數(shù)
| 型號(hào) | HARSVERT-A06/045 | 輸入電壓 | 6kV |
| 出廠編號(hào) | 07028 | 額定功率 | 420kVA |
| ????額定電流 | 45A | 出廠日期 | 2007/3 |
| 型號(hào) | BST-0 | 額定電壓 | 6000V |
| 額定功率 | 330kW | 額定電流 | 42.8A |
| 額定轉(zhuǎn)速 | 590r/min | 功率因數(shù) | 0.8 |
| 制造廠 | 株式會(huì)社安川電機(jī) | 出廠日期 | 1995年 |
??????1．節(jié)能效果相當(dāng)明顯,，經(jīng)濟(jì)效益顯著
?????小野田水泥廠EP風(fēng)機(jī)變頻改造后,，取得了顯著的節(jié)能效果，改造前風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)的開(kāi)度經(jīng)常在40%左右,，電機(jī)全速運(yùn)行,，改造后，風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行,，因現(xiàn)場(chǎng)工況變化不是很大,，變頻調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常運(yùn)行在31赫茲左右，與調(diào)節(jié)檔板時(shí)的消耗功率大大減小,，節(jié)電效果與經(jīng)濟(jì)效益顯著,。變頻改造前后，電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表所示?
| 時(shí)間 | 調(diào)節(jié)方式 | 輸入電流（A） | 運(yùn)行頻率（Hz） | 電機(jī)平均功率（kW） |
| 改造前 | 風(fēng)門(mén) | 32 | 50 | 266 |
| 改造后 | 變頻調(diào)速 | 7.5 | 31 | 74 |
????2．改善工藝
?????現(xiàn)將改造前及改造后現(xiàn)場(chǎng)工況列表如下：?
| 改造前 | 改造后 | |
| 啟動(dòng)方式 | 串水電阻啟動(dòng) | 變頻軟啟動(dòng) |
| 風(fēng)機(jī)噪音 | 大 | 小 |
| 軸承溫升 | 高 | 低 |
| 調(diào)節(jié)反應(yīng)速度 | 快 | 慢 |
| 電機(jī)及風(fēng)機(jī)維護(hù)周期 | 短 | 長(zhǎng) |
????參考上述表格，可以看出：
????EP電除塵風(fēng)機(jī)變頻改造后,，取得的間接效果也是十分明顯的,，因?yàn)樽冾l調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常運(yùn)行在30赫茲左右，電機(jī)及風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度降低,，電機(jī)及風(fēng)機(jī)的軸溫降低,，噪音降低，整體維護(hù)周期大大縮短,；運(yùn)行人員在DCS側(cè)通過(guò)監(jiān)控界面很方便的調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行頻率,，高壓變頻器的頻率分辨率精確到0.01赫茲，調(diào)節(jié)及時(shí),，調(diào)節(jié)精度高,。
??????改造前用戶(hù)曾經(jīng)擔(dān)心電機(jī)降速后，自身冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,，電機(jī)散熱效果不好,，電機(jī)可能會(huì)有過(guò)熱的問(wèn)題，實(shí)際該問(wèn)題并沒(méi)有出現(xiàn),。因?yàn)殡姍C(jī)降速后,，雖然自身冷卻效果下降，但是電機(jī)降速后輸出功率大大降低（電機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比）,，事實(shí)表明,，改造后，電機(jī)的溫升不但沒(méi)有升高,，反而有所下降,。
???
五、結(jié)論?
?????
????節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策,，國(guó)家制定了“節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃”,，為落實(shí)此規(guī)劃目標(biāo)，國(guó)家發(fā)改委最近啟動(dòng)了十大重點(diǎn)節(jié)能工程,，作為耗能大戶(hù)的水泥行業(yè)是國(guó)家宏觀調(diào)控的重點(diǎn),，也是節(jié)能的重點(diǎn)行業(yè)，通過(guò)各種措施,，如果能把生產(chǎn)每噸水泥電耗控制在100kW·h內(nèi),，按我國(guó)水泥年產(chǎn)12億噸計(jì)算，如達(dá)到節(jié)能指標(biāo),，則每年可節(jié)約百萬(wàn)噸煤,，節(jié)電百億度，并且可使廢氣排放量降低,，有利于保護(hù)環(huán)境,，同時(shí)也降低了企業(yè)成本,。大連小野田水泥廠EP電除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造，達(dá)到了節(jié)電和改善工藝的效果,，取得了圓滿成功,。目前在我國(guó)，水泥行業(yè)相對(duì)于其它如冶金,、電力等行業(yè),，高壓變頻器改造的進(jìn)度相對(duì)緩慢，如果中國(guó)大多數(shù)水泥制造企業(yè)都能如大連小野田水泥廠,，合理,、深度挖掘自身潛力，那么有理由相信,，中國(guó)的天將會(huì)更藍(lán),，水會(huì)更清，節(jié)能型的和諧社會(huì)美好前景定會(huì)展現(xiàn)在我們的面前,！