水泥行業(yè)中變頻器應用經(jīng)驗

O 前言
　　交流變頻調速技術是20世紀80年代迅速發(fā)展起來的一種新型電力傳動調速技術。變頻調速器(以下簡稱變頻器)用于交流異步電動機的調速具有調速范圍大、機械特性硬、精度高和運行可靠等優(yōu)點，因此在水泥行業(yè)中的應用越來越廣泛，特別是在風機水泵的調整節(jié)能運行和軟啟動方面的作用就更加明顯。廣東南華水泥有限公司(以下簡稱我公司)從1992年引進了變頻調速技術，先后對選粉機、圓盤給料機、風機等設備進行了一系列的技術改造，收到了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。根據(jù)我廠這幾年變頻器使用及維護經(jīng)驗，就如何有效地使用好變頻器，介紹幾點經(jīng)驗。
1 使用環(huán)境 ．
　　每一種變頻器都有其要求的運行環(huán)境，只有在規(guī)定的環(huán)境下才能可靠地工作，因此，若環(huán)境條件中有不滿足的，則要采取相應的措施，力爭使整個運行環(huán)境符合變頻器的安裝要求。
　　例如，我公司熟料廠窯尾排風機及冷卻機風機電機使用的富士FRENIC5000G7／P7系列變頻器，其使用環(huán)境要求為：①環(huán)境溫度一1 0～50℃；②相對濕度20％～90％，且不存在由于溫度銳變引起凝結水結冰現(xiàn)象；③不受陽光直曬，無腐蝕性氣體，易燃性氣體或水蒸氣空氣中所含的灰塵和油性灰塵量小；④海拔低于1 000m；⑤振動小于O．5g。 ‘
　　在使用該變頻器時，我們逐條比較，采取一系列措施使環(huán)境條件能夠滿足其使用要求。例如我廠大氣中含塵量大、環(huán)境溫度高，我們通過增加空調并給變頻器“吹塵"的措施來滿足變頻器使用要求，保證使用時的可靠性和延長其使用壽命。
2 容量的選擇
　　由手變頻器的開關器件是大功率的晶體管，其過流能力比晶閘管小，所以其容量選擇正確與否直接與其使用安全有關。
2．1 與電動機的功率和負載相匹配
　　相同容量的變頻器驅動電動機的能力因電動機所帶負載性質的不同而不同，相同功率的電動機，因負載性質不同所需的變頻器的容量也不相同。其中平方轉矩負載(風機)所需的變頻器的容量較恒轉矩負載的低。通常情況下變頻器已直接地給出了適合驅動電動機的額定功率或其視在功率，在水泥行業(yè)對于風機、水泵這類平方轉矩負載，可按電動機功率來選擇相應的變頻器。而在下列情況下還必須增大變頻器的容量：①電動機短時間起動機械慣量較大的負載；②要求電動機頻繁進行加、減速；③在希望的加減速時間內，電機最大電流大于變頻器的過載容量(當l min內達1．5倍額定電流時)。上述情況下不能簡單地按電動機功率來選配變頻器。
2．2 輕載的電動機不可隨意配小容量變頻器
　　電動機大馬拉小車，功率輸出不足，電動機雖然允許配接比電動機標稱功率略小的變頻器，但是電動機的容量越大，其電感越小，由諧波引起的脈動電流分量將增大。所以當異步電動機的負荷較小希望采用容量小一點的變頻器時，一方面要考慮到大容量電動機的空載電流較大，一旦加載后總的負荷電流是否超過變頻器的額定電流，另一方面就是必須注意到上述脈動電流將會增大的情況。
3 變頻器Vif圖形的正確選定
　　對于50Hz，380V的交流異步電動機，在實際運行當中應按實際需要和電動機允許的工作范圍去選擇合適的Vif圖形。在水泥行業(yè)，變頻器主要用于風機的調速，因此，選擇Vif圖形時，通常應滿足在額定電壓在380V時，輸出頻率和最大輸出頻率均為50Hz這一條件。我公司風機調速用變頻器Vif圖形的選定就根據(jù)上述原則來選的。
4 轉矩提升曲線的選擇
　　轉矩提升可以有效地提高電動機的輸出轉矩。該曲線選得過小會使電動機輸出轉矩不足，啟動困難；選得過大，電動機磁通飽和損耗相應增加，電機溫升提高也不利于節(jié)能。因此，在選擇轉矩提升曲線時，我們應根據(jù)負載的性質來選擇。例如，我公司#5窯在窯筒體安裝完成時，曾用富士FRENICS000G9／P9系列的1 32kW的變頻器及
75kW的交流電動機來驅動回轉窯，開始采用出廠設定值為3的曲線來轉窯，無法驅動回轉窯，后重新將該參數(shù)設定為lO時(設定范圍為O~20)回轉窯便順暢啟動。
5 控制變頻器頻率的方法
　　目前，各種型號的變頻器一般都有3種控制頻率的方法，其適應的場合有所不同⑦，即：
　　(1)鍵盤輸人。主要適用于不經(jīng)常改變頻率的手動操作以及系統(tǒng)調試。
　　(2)模擬量輸入。主要適用于須經(jīng)常改變頻率進行調速的手動操作，通過外接電位器實現(xiàn)手動控制，可以用電壓信號或電流信號進行控制，還可以與傳感器，PLC等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)較精確的頻率調節(jié)水壓供水及伺服系統(tǒng)。我公司，#1-#4窯尾排風機及#2風掃磨抽風機變頻器就是采用模擬量輸入來控制變頻器實現(xiàn)調速的。
　　(3)數(shù)字量輸入?？捎糜谝蟛桓叩恼{速系統(tǒng)和節(jié)能的風機、水泵控制系統(tǒng)。
6 變頻器配線
　　正確配線對發(fā)揮變頻器的功能有密切的關系，因此在使用中應該注意以下幾方面③：①嚴禁將輸出端子(u，v，w)接到工頻電源上，否則會損壞變頻器；②變頻器輸出電壓因Vif特性的關系，在低頻時輸出電壓很低，因此必須重視變頻器與電動機之間的導線壓降，變頻器與電動機之間的導線不宜過長，導線的線徑除滿足載流量外，還要求導線壓降不大于實際工作電壓的2％左右；③如變頻器由外部信號控制是地，控制線需要使用屏敝線，該線應在變頻器側就近接地端子接地，在強干擾環(huán)境中，頻率控制信號可由電壓控制方式改為電流控制方式，我公司#5窯生產(chǎn)線上的冷卻機2室風機的變頻器就采用了電流控制方式提高其抗干擾能力。
7 外圍設備的選擇及設計
　　變頻器外圍設備——切換盤，是實現(xiàn)電網(wǎng)運轉和變頻器運轉的切換裝置，可以用來構成更好的調速或節(jié)能系統(tǒng)。當變頻器故障時，由切換盤將電動機切換至電網(wǎng)維持運轉；或當需獲得更高的效率在額定運轉時采用電網(wǎng)直接運轉。目前我廠使用變頻器驅動的電動機大多是原有的設備，缺少切換盤，我廠自行設計了圖1所示的切換裝置。該裝置現(xiàn)已在我公司熟料廠#1，#2和#3窯窯尾排風機及#2風掃磨抽風機所用的變頻器上應用。為防止切換過程中的誤操作而損壞變頻器，在主回路上加裝兩個雙投隔離開關。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖一　變頻器手動切換裝置
8 結語
　　交流變頻調速技術是電力電子技術、微電子技術、控制技術高度發(fā)展的產(chǎn)物，是現(xiàn)代電力傳動技術的一個主要發(fā)展方向。交流變頻調速裝置具有優(yōu)異的調速性能和節(jié)電、節(jié)能效果，是現(xiàn)代企業(yè)進行技術改造和設備更新?lián)Q代的理想裝置；而且具有體積小、質量輕、通用性強、保護功能完善，可靠性高，操作簡便等優(yōu)點，深受各行各業(yè)用戶的歡迎。要想充分發(fā)揮變頻器的優(yōu)良性能及功能，就必須充分了解它的工作原理和特性，以便于選擇和使用好變頻器。