浅谈窑尾风机驱动电机电控装置的改进办法

　　大连金山水泥制造有限公司的日产千吨熟料水泥生产线窑尾排风机驱动电机系160KW、8极，380V低压供电。原设计为软启动器起动后全压运行，依靠风机入口百叶窗式调节阀来调节风量的大小。经长期反复测试，发现由于电机处于全压运行，风量虽可以自如调节，但电机的运行电流却变化较小，即驱动电机的输出功率几乎恒定。为了有效地实现节能降耗，公司决定对其驱动装置实施技术改造。

　　经可行性分析论证，我们选用了目前较先进、技术也较成熟的变频器驱动装置。与软启动器相比，主要有两个显著优点：1）、启动电流小，实现真正意义上的“软起动”。软启动器起动电流一般是电机额定电流的4倍左右，而变频器起动电流 通常小于额定电流。2）、在运行中变频器控制是采用调频调压方式，其功率是随风量负荷的变化而变化的，从而有效地降低了能耗。这一改造过程主要难度在控制接口部分，必须按中控窑DCS系统的要求来设计控制接口电路；并且要保留原软启动器作为备用启动装置，适当增加转换控制电路，可以根据实际需要方便地进行切换。根据原软起电控接口（见图一）及变频器电控接口，设计了新的控制接口方案如图二所示。

(图一)软启、变频控制原理图

(图二)变频控制原理图

　　改造完成投入运行后，从节能降耗角度看取得了良好的节能经济效益：在正常生产运行状态下其供电电流由原190A下降为110A，每年可直接节电380*(190-110)*1.732*24(小时)*340(天)=429647KWH，仅此一项每年即可节约电费429647*0.6(元)=25.8万元之多，这还没考虑每次起动过程中的节电量。同时，由于变频器实现了真正意义上的“软起动”，对风机和电动机的使用寿命和安全运行状态等都有着诸多的好处。然而，随之而来又出现了新的问题。由于变频器的参数保护既完善又比较灵敏，所以无论是在起动还是在运行中，都会偶然出现变频器“跳停”的情况发生。这样既给工艺操作带来麻烦，同时更给工艺设备带来了巨大的安全隐患。“跳停”时中控员一旦不能及时发现并采取妥善的措施，将会造成窑头、窑尾、预热器等喷火、喷料及堵料等情况发生，甚至出现人员伤亡和设备的损坏等事故。因此必须进一步完善改造。经过观察分析认为导致变频器“跳停”的因素有以下几点：

　　1）、供电电网电压的瞬间波动；

　　2）、同一母排上其它较大容量设备的起停等；

　　3）、工艺负荷的急剧变化影响；

　　4）、雷电干扰；

　　5）、附近较大电磁场的干扰等。

　　起初，我们试图从变频器参数上做文章，如适当地增大“过流”、“过压”保护参数值，降低保护参数的灵敏度等，但均无明显改善。经向变频器商家咨询得知，目前已研制出了能故障重置多次并能迅速自动跟踪的最新型控制板，价格也较低。鉴于此当即决定予以更换。

　　换板是必须的，但要彻底地解决问题需考虑其“跳停”及重起跟踪等特性。现分析如下：

　　首先，“跳停”属于瞬间的误动作，而后极短的时间内（一般不超过0.1秒），导致跳停的参数便恢复正常。

　　其次，看变频器的重起跟踪特性。其工作过程如下：变频器一旦受到干扰等误动作跳停之后，其内部立即反复检测，当检测参数正常时，便自动进行重新起动并自动实现频率跟踪，设最多可自动跟踪3次（以3秒钟为限，如果在3秒中内参数仍未恢复到正常值，则重起失败，停机）。也就是说在更换新控制板后变频器仍然还存在跳停动作，只不过是能够马上自动再起动并跟踪原频率而已。但由于这一过程时间极短，故对工艺状况几无影响。

　　最后，中控运行特性。DCS系统的一个显著特点是连锁保护比较完善。它在传统的硬件保护基础上又施加了“软”连锁保护。即中控操作时，“备妥”信号是充要前提条件：启动过程中，自有“备妥”信号正常的情况下，中控才可实现驱动操作；随着“驱动”信号的发出后，“起动”信号允许稍有一点延时（1秒）到达。在这个过程中，若“备妥”信号中断或者是“起动”信号没在允许的延时时间内到达计算机系统，启动都将失败；同样，启动完毕后进入运行状态的同时，“运行”信号也必须按时到达计算机系统。如果在运行过程中“备妥”和“运行”两信号中有任何一个丢失或中断，计算机系统都将执行中断程序，从而使设备停机。由以上分析可以看出，如果是传统的现场操作，更换新型板就完全可以解决变频器“跳停”问题。但对于新型中控窑来说是不行的，对此解决方案有二：

　　一、软件方案。在设备启动和运行应用程序上增加一部分延时程序--即增加部分“软延时断开继电器”其延时时间要大于变频器3次自动重起和频率跟踪时间。

　　二、硬件方案。在变频器的起动、运行信号输出线路上增加并联的延时断开继电器，也要考虑适当的延时时间。

　　其实，两个方案都是为了使在变频器“跳停”再实现重新起动和频率跟踪的这一段时间内，系统始终有“备妥”等信号而不发出中断指令。从而保证变频器不跳停，也即保证风机的连续运行。我厂采用第一种方案，延时时间为10秒，自改造至今已经运行一年多了，从未再出现“跳停”的情况。为安全高效生产提供了可靠地保障。这里还要说明一点的是虽然增设了延时器，但由于延时时间极短，所以即使设备当真出现了故障，保护功能亦能够满足需要、可靠地动作停机，保证设备的安全。