变频调速技术应用中应注意的问题

1．提高认识 

　　变频调速技术具有调速范围宽、传动效率高、节电显著等一系列优点，20世纪90年代以来，变频器在技术性能上已有了很大的提高，推广应用的条件已很成熟，在我国水泥行业应用取得了许多成功的经验。湖南省潇湘水泥集团有限责任公司于1993年6月1日在1号机立窑卸料电机应用变频调速技术，将原15kW滑差电机换成11kW交流电机使用变频器调速，减少电机配用功率4kW，电机工作电流由18.5A下降至11A，减少40.5％。运行过程中，调速性能好、故障率低、节能显著。1993年12月该厂又在2号、3号立窑的卸料、生料喂料、预加水成球系统、回转窑增湿塔喷雾等处采用了变频调速技术，效果良好。目前，该厂凡要求调速的重要工艺环节，如回转窑的窑头喂煤、窑尾喂料、增湿塔自动喷雾、立窑的卸料和喂料、立窑风机、预加水成球系统、行车等，均采用了变频调速技术，节能效果显著。该厂共使用变频器51台，应用功率484.75kWh，减少电机配用功率245kW，年节电量263.3万kWh，年节电费105万元。同时将全厂生、熟料系统全部改用BPT型变频调速微机配料系统，使出磨生料合格率提高20％以上，标准偏差减少0.3213。
　　据测算，以年10万t机立窑水泥生产线为例，把生、熟料配料改用变频调速微机配料秤，立窑喂料、卸料、预加水成球、风机上应用变频调速器，全线共使用变频调速器13台，应用功率194kW，改造资金约65万元，年节电量65万kWh，节约电费26万元，提高生料合格率20％以上，增加产量5000t，创效益10万元，减少维修费用15万元，共创效益51万元，平均每吨水泥创效益5.1元。
　　因此，作为国家重点推广的节能项目——变频调速技术，值得水泥企业推广使用，企业应制订相应实施方案，做好该技术的引进工作。

 2．合理选用

　　由于变频器价格较贵，选用时一定要做详细的技术经济分析论证，对那些负荷较高且非变工况运行的设备不宜采用变频器。
　　变频器具有较多的品牌和种类，价格相差很大。要根据工艺环节的具体要求选择性能较好、价格相对较低的品牌和种类，为此必须了解变频器的技术特性。变频器可以从不同的方面进行分类。

　　(1)按控制方式不同可分为通用型和工程型。通用型变频器一般采用给定闭环控制方式，动态响应速度相对较慢，在电机高速运转时也可满足设备恒功率的运行特性，但在低速时难以满足恒功率要求。工程型变频器在其内部通过检测设有自动补偿、自动限制的环节，在设备低速运转时也可保持较好的特性实现闭环控制。在水泥厂喂料、卸料、窑转速等工艺环节，由于控制相对简单，要求不高，为降低价格、便于维护，选择通用性变频器即可。

　　(2)按安装形式不同可分为四种，可根据受控电机功率及现场安装条件选用合适类型。一种是固定式(壁挂式)，功率多在37kW以下。第二种是书本型，功率从0.2～37kW，占用空间相对较小，安装时可紧密排列。第三种是装机/装柜型，功率为45～200kW，需要附加电路及整体固定壳体，体积较为庞大，占用空间相对较大。第四种为柜型，控制功率为45～1500kW，除具备装机/装柜型特点外，与之比较占用空间更大。

　　(3)从变频器的电压等级来看，有1AC230V，也有3AC208～230V、380～460V、500～575V、660～690V等级，应根据要求做出正确的选择。

　　(4)从变频器的防护等级来看，有IP00的，也有IP54的，要根据现场环境情况作出相应的选择。

　　(5)从调速范围及精度而言，变频器FC(频率控制)，调速范围1：25；VC(矢量控制)，调速范围1：100～1：1000；SC(伺服控制)，调速范围1：4000～1：1000；在水泥生产线上一般选用FC方式即可满足生产要求。

　　变频器选型时，应兼顾上述各点要求，根据生产现场的情况正确选择合适的形式。
　　变频器的容量选择，应满足在最大工作电流时不超过变频器的过载容量(电流)。
　　在变频器的选型时还应注意，相同设备配用的变频器的规格应尽可能统一，便于备品备件的准备，便于维修管理。选用时还要考虑生产厂家售后服务质量情况。

3．正确安装 

　　水泥厂因生产线粉尘较大，调速机械大多安装在室外或库下，环境较其它行业相比较为恶劣，而操作人员一般集中在电控室，变频器作为较精密的仪器设备，生产现场时常无人且环境较差，对设备不利。故在水泥生产线上，变频器应安装在电控室内。如要求多台变频器安装在同一电控室的某一个控制屏内，则必须采用抗干扰的措施以保证系统正常工作。
　　变频器控制线必须采用屏蔽电缆，并且在布线范围内必须与动力线相距>0.1m，相交时必须转90°角，千万不要将控制线与动力线放在同一电缆托架(或线框)内，以避免变频器控制信号受到干扰。变频器负载输出线也要采取屏蔽措施，选用铠装电缆，以避免变频器对附近仪表产生干扰。部分变频器顶部有散热孔，灰尘和金属物易于由此进入装置内部，应采取防护措施，防止内部短路。在变频器接线时要特别注意电源的输入线和输出线绝不能接错，将电源输入线接上变频器输出位置，会立刻损坏设备。
　　通常变频器连接到电机的电缆长度要求不能超过50m，使用屏蔽电缆不能超过25m。这就必须要考虑变频器到受控电机之间的距离问题，在水泥厂中一般会碰到超过规定距离的情况。通常解决的方法有两个，其一是在超过规定距离的线路上串入电流值适合的出线电抗器；其二是加大变频器功率一个等级，这种方式特别适合于多台集中群控、安装位置狭小拥挤、要求规范(如微机配料系统)等场合。

4．参数设置与调试 

　　做好变频器参数的设置及调试工作是设备正常运转的一个根本保障措施。现场中出现的许多问题往往是参数的设置问题而与设备本身无关，由此可见，合理正确设置参数很重要。
　　在变频调速器开机调试前必须根据负载的特点，将所有参数设定好，检查无错误后方可开机运行。在启动过程中，恒转速过程及减速过程中，要特别注意变频器输出电流，认真观察，如果第一次设定的参数不是十分理想，应逐步接近。
　　转矩提升功能主要考虑负载启动转矩，在负载能平稳启动的原则下，应尽量调低些，否则在低频轻载时励磁太大，容易引起电机严重过热。
　　个别厂在使用变频调速器之后，在某些频率点出现机械共振，其原因是原来设备只是在50Hz工频下运行，改变频率后，则在0～50Hz之间无级变化，因此在某些频率点上造成机械共振。调试时必须细心检查是否存在机械共振问题，如果有，应采用频率回避的方法，即跳过发生共振的频率范围，使变频器不输出发生共振的频率。
　　在变频调速器供电与工频供电相互切换时，必须在变频器输出频率为零时，方可切换变频输出，即变频器不准无负载输出和开路运行，也不允许带负荷切换断电。对于从工频切回变频供电的设备，必须在电动机断电停转后方可切换，以防止因电动机旋转发电而造成变频器的损坏。

5．结语 

　　综上所述，变频调速器是一种成熟的技术设备，是水泥厂节能改造的理想设备，具有很高的推广价值，广大水泥企业应提高认识，重视技术引进工作，加速变频调速技术的推广应用。在应用中，要合理选型，正确安装，做好变频器的参数设置与调试，以取得良好的使用效果。