前言: 近年來，隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，IGBTE及GTO的出現，實現了元件的自關斷功能，降低了開關損耗，提高了效率，同時由于開關頻率的提高，變換器采取了PWM控制，大大降低了電動機的諧波損耗，減少了轉矩脈動，加快了調節(jié)速度。 　 隨著電氣技術的發(fā)展，變頻調速作為一種先進的電動機調速方式，其優(yōu)異的性能以及帶來的可觀的經濟效益早已為人們所熟知。而國內變頻調速至今還主要應用在中小容量的低壓電動機上，經過考察研究，江蘇巨龍水泥集團決定對窯頭排風機進行改造，采用高壓變頻技術，在節(jié)能方面做出大膽嘗試。 變頻器選型 　　 目前，變頻技術飛速發(fā)展，供選擇的范圍比較寬，因此只有全面分析各自的優(yōu)缺點，根據實際情況選用，才能達至最優(yōu)效率。初步確定以下3個方案。 　　 方案1：用輸入變壓器將6kV的高壓降為660V或更低用低壓變頻器實現調速，再用輸出變壓器升到6kV。此方案的缺點是效率低，技術性能一般，維護工作量大。 　　 方案2：用額定電壓6kV的高壓變頻器直接驅動電動機，實現變頻調速。此方案整體效率高，技術先進，結構簡單，可靠性高，缺點是投資大。 　　 方案3：選用新的低壓電動機，取代原有的電動機。經輸入變壓器降壓后，用低壓變頻器調速。 改造步驟及措施 　　 方案確定后，我們又對變頻器的調速原理進行了全面的分析和理解之后，選用了偉創(chuàng)公司生產的AC32-T3-132G變頻器。WEICH公司生產的完美無諧波變頻器是一種新型的直接輸出變頻器，它采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯的方式實現直接輸出，諧波分量小，功率因數高，輸出波形近乎正弦波，不存在諧波引起的電動機附加發(fā)熱。電動機軸電流以及轉矩脈動和噪聲。 　　 （1）系統(tǒng)的電氣原理 　　 1.2002年我公司對窯頭排風機電氣系統(tǒng)進行了改造，改造后系統(tǒng)的整體電氣原理如附圖所示。 　　 其中，KM1～KM4為高壓真空接觸器，KM1和KM2為進線開關，KM3為變頻輸出開關，KM4為工頻旁路開關：R為緩沖電阻，由3個管電阻串聯使用。 　　 2.考慮到系統(tǒng)出現塌料等不正常情況，有時會造成系統(tǒng)風壓不穩(wěn)，為提高整個系統(tǒng)的自動調節(jié)能力，我們將風壓信號取出，作為變頻器調速的反饋信號，以便實現自動調節(jié)的功能。 　　 （2）變頻器的特性測試 　　 變頻器投入后，為檢查其性能，我們對多種工況下變頻器工作狀況進行了詳細的測試，結果均達到了設計要求。 　　 　　 1.工頻運行模式 工頻旁路運行適用于變頻器主控制部分發(fā)生故障，無法對變頻器進行控制或因變頻器檢修而不希望影響生產時，通過起動旁路按鈕控制附圖中的KM4閉合，KM3分斷，直接進入工頻運行，工頻起動時，電流倍數在8倍以上，電壓降低6.5％，起動時間15s。 　　 2.變頻起動諧波分析 閉合附圖中的KM1、KM2、KM3、KM4，變頻器輸出電壓信號在變頻器輸出頻率10Hz、20Hz、30Hz、40Hz時，分別進行測試分析，均未引起系統(tǒng)諧波含量增大，6kV母線電壓各次諧波含量和總畸變率基本沒有變化，波形幾乎為正弦波。 　　 效果驗證 　　 （1）通過對變頻器特性測試及兩年來的運行情況了解，變頻調速的主要優(yōu)點如下：　　 1.電動機可以平緩地起動，減少了起動沖擊，且不需再配備起動裝置。 　　 2.具有可靠的保護性能，變頻器具有過壓、欠壓、缺相、輸出接地、短路、過流及過載保護，并具有柜門打開后及控制電源失電后跳高壓開關，功率單元故障診斷功能。 　　 3.控制單元與功率單元采用高精度、高速度的光纖數字通信，保證了控制信號傳輸的精度和速度，同時也保證了低壓控制電源部分與高壓電源部分很好的隔離。 　　 4.具有高功率因數，高效率，高質量輸出，功率因數可超過0.95。 　　 5.變頻器調速范圍為0～100％連續(xù)可調，頻率精度可達±0.5％。 　　 6.在液晶人機界面，可通過鍵盤直接進行設定，控制器有各種故障診斷、調節(jié)及邏輯功能、組態(tài)及顯示等功能。 　　 （2）節(jié)能分析 　　 1.檢修費用的經濟分析電動機由于轉速降低，機械磨損及風機振動減少，軸承溫度降低，可以延長排風機軸承、風葉等機械部件的使用壽命，檢修周期可以大大延長。同時減少了風機的噪聲，改善了工作環(huán)境。 2.節(jié)約電能的經濟分析 我們對運行情況進行了跟蹤統(tǒng)計,未改造前,窯頭排風機的電流一直在28A左右,改造后電流平均低于16A,P=1.732X6000X12X0.85=106KW（0.85為功率因數）.改造后的排風機的節(jié)電至少在40%左右.照此計算,一年的節(jié)約費用365X24X90%X106X0.32=26.7萬元,經濟效益可觀,這將有利于企業(yè)降低生產成本,提高市場的競爭能力.