汇川技术HD90高压变频器在石灰窑尾引风机上的应用

摘要：活性石灰因其具有活泼的化学性能、硫等有害元素含量少等优点，被广泛应用于炼钢行业。在石灰回转窑工艺中，窑尾高温引风机作为重要的设备，它维持着窑内的压力以及尾气的排放。对其进行变频改造，不仅可以实现节能降耗，还能改善设备运行与工艺效果。

    关键词：冶金、活性石灰、回转窑、窑尾引风机、高压变频器、

    一、概述

    1.1客户情况

    云南某石灰厂主要设备为石灰回转窑，年产量60万吨活性石灰。此次变频改造的设备为回转窑窑尾高温引风机。改造前由挡板调节风量，开度通常为40%¬—60%之间，使大量的电能都浪费在了档板截流、介质扰动、和风压损耗上。

    图1窑尾高温风机及电机

图1窑尾高温风机及电机

    1.2工艺简介

    石灰石经过破碎机破碎后，经过筛选,合格的石灰石存放在贮仓内，由上、下2个料位计控制加料量，然后通过下料管将石灰石均匀分布到预热器各个室。石灰石在预热器被1150℃窑尾烟气加热到900℃左右，约有30%分解，经液压推杆推入回转窑内，石灰石在回转窑内经焙烧分解为CaO和CO2。分解后生成石灰从窑头进入冷却器，在冷却器内被鼓入的冷空气冷却到100℃以下排出，经热交换的600℃热空气进入窑内为煤燃料助燃。回转窑燃烧产生的高温烟气，在预热器内与石灰石进行热交换以后，温度降至260℃以下，经多管冷却器冷却然后进入高温袋式除尘器，除尘后由高温风机经烟囱排入大气。排出冷却器的石灰经振动给料机、链斗运输机、斗式提升机、胶带输送机送入石灰成品库。

    图1窑尾高温风机及电机

    图2石灰窑工艺流程

    1.3原工艺设备配置

    改造前，现场采用风机挡板开度来调节流量，以满足工艺要求。窑尾高温风机直接与异步电机连接，正常生产时，风机全速运行，风门开度为40％左右。当有时候工艺需求风量大时，需要人工去操作挡板，耗时且效率低。另外电机一直处于全速运行状态，不仅浪费电能，更对电机本生有很大的损耗。

    二、变频方案实施

    2.1变频器选型

    根据现场负载电机功率大小，同时考虑现场海拔与电机过载情况，汇川为客户配备的变频器型号为HD90-J100/1250-DN。该产品具有设计余量大、过载能力强，操作方便，质量可靠等优点。

    2.2电气控制原理

    变频改造后的高温风机采用一拖一手动旁路，电气控制原理见下图。

    图1窑尾高温风机及电机

图3系统方案图

    此方案是手动旁路的典型方案，原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3和高压开关QF1、电动机M组成。要求QS2和QS3之间存在机械互锁逻辑，不能同时闭合。正常变频运行时，QS3断开，QS1和QS2闭合；为防止变频器出现故障时，处理时间较长，影响窑的生产，因此在选型时配备了高压旁路柜，在变频器出现故障时，可以迅速转换到电动机直接启动状态，保证窑系统的生产。

    2.3变频器控制方式

    现场变频器采用2种控制方式：

    1)本地控制：从变频器操作界面控制电动机的启动和停机，并能完成变频器的所有控制，通过触摸屏设置运行频率等。

    2)远程控制：在变频器控制柜面板上设置就地／远程转换开关，进行就地／远程操作，通过内置端子排接口接受来自现场的远程控制。变频器采用远程控制时，通过远控操作台发送开关量控制指令到变频器，可控制变频器启动、停止、复位；修改频率时，操作台发送4~20mA的模拟量信号，对应变频器0~50Hz。

    三、变频改造优势

    1)节能效果明显：较之前一直工频运行，变频降频运行可显著减少能源浪费，降低生产成本。

    2)安全性提高：高压变频器实现了对电机的软启动，避免了之前启动时的冲击电流和冲击转矩，对延长电动机和负载的使用寿命，减少对电网的冲击，保证机组正常运行具有非常重要的实际意义。

    3)提高了自动化水平，使得操作更为简单，方便维修。

    4)功率因数高，无谐波，不会对用户电网产生影响。

    四、汇川技术HD90高压变频器技术优势

    1)矢量控制技术

    HD90系列高压变频器具备矢量控制技术，基于电机d-q轴数学方程式解析，对电机定子电流解耦成励磁分量电流和转矩分量电流，并分别加以控制，以达到模拟自然解耦的直流电动机的控制效果。

    2)非对称旁路技术

    HD90系列高压变频器采用单元级联方式，当其中某个单元出现故障后，在单元配备旁路功能（可选）的情况下，通过非对称旁路技术可以使系统不停机运行。HD90的非对称技术可以实现比传统旁路方案更高的电压输出幅值。

    3)飞车启动功能

    HD90系列高压变频器具备飞车启动功能，能够在未知电机旋转速度的状况下启动变频器，变频器自动进行频率搜索，直至搜索到与电机实时旋转频率相符的频率，此时变频器输出相应频率，并控制电机旋转至指定频率，此技术能有效减少瞬间停电对生产的影响以及对电网的冲击。

    4)双路控制电源

    HD90控制系统采用双电源供电，控制电源失电后可正常工作；一路由用户提供，一路由高压变压器绕组降到380v。两路电源切换电路采用储能电容，保证切换时平滑无扰动。

    5)来电自启动功能

    电网瞬间跌落或波动时，系统可保证瞬间失电不跳闸，且在失电后5个周期内变频器运行不受影响，超过5个周期变频器自动降额运行，失电超过9s后变频器停机，连续生产提高系统生产效率。

    6)高可靠性器件

    核心器件IGBT、整流二极管、高品质电容、主控制芯片ARM、DSP、FPGA等均选用高品质器件，保证了运行的高可靠性，生命周期长。

    五、现场应用照片

    图1窑尾高温风机及电机

图4风机及废气排放图

    图1窑尾高温风机及电机

图5现场变频器

    五、结束语

    在工业飞速发展的今天，企业间竞争已至白热化程度，能源、设备的节约成为竞争的关键。汇川HD90系列高压变频器作为成熟、稳定的产品，可以为客户提供完善的节能方案和设备，实现节能降耗，为社会节省资源，为企业带来效益。

。对其进行变频改造