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變頻調(diào)速技術應用中應注意的問題

發(fā)布時間:2008-11-02

中心論題:

  • 變頻調(diào)速技術具有調(diào)速范圍寬、傳動效率高、節(jié)電顯著等一系列優(yōu)點,推廣應用的條件已很成熟
  • 介紹變頻器的分類及技術特性,要根據(jù)不同的應用環(huán)境合理選擇變頻器的種類
  • 變頻器作為精密儀器應慎重選取安裝地點進行正確安裝
  • 合理正確設置變頻器的參數(shù)和調(diào)試工作是設備正常運轉(zhuǎn)的根本保障

解決方案:

  • 選用時一定要做詳細的技術經(jīng)濟分析論證,負荷較高且非變工況運行的設備不宜采用變頻器
  • 要根據(jù)工藝環(huán)節(jié)的具體要求選擇性能較好、價格相對較低的變頻器品牌和種類
  • 變頻器應安裝在電控室內(nèi),且必須采用屏蔽電纜,同時還要考慮到變頻器和受控電機之間的距離

變頻調(diào)速技術現(xiàn)已被應用于各行各業(yè),也應用于水泥廠中并取得了顯著的經(jīng)濟效益。但從整體上看,在水泥行業(yè)的推廣較慢,一些企業(yè)采用變頻調(diào)速技術以后,也未獲得應有的節(jié)能效果。分析其中的原因,是沒有意識到技術創(chuàng)新的重要作用,對變頻調(diào)速技術的重要作用了解不夠;有些企業(yè)在應用中技術上還沒有過關。以下,筆者就推廣應用變頻調(diào)速技術應注意的幾個問題做一些論述。 

提高認識
變頻調(diào)速技術具有調(diào)速范圍寬、傳動效率高、節(jié)電顯著等一系列優(yōu)點,20世紀90年代以來,變頻器在技術性能上已有了很大的提高,推廣應用的條件已很成熟,在我國水泥行業(yè)應用取得了許多成功的經(jīng)驗。湖南省瀟湘水泥集團有限責任公司于1993年6月1日在1號機立窯卸料電機應用變頻調(diào)速技術,將原15kW滑差電機換成11kW交流電機使用變頻器調(diào)速,減少電機配用功率4kW,電機工作電流由18.5A下降至11A,減少40.5%。運行過程中,調(diào)速性能好、故障率低、節(jié)能顯著。1993年12月該廠又在2號、3號立窯的卸料、生料喂料、預加水成球系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯增濕塔噴霧等處采用了變頻調(diào)速技術,效果良好。目前,該廠凡要求調(diào)速的重要工藝環(huán)節(jié),如回轉(zhuǎn)窯的窯頭喂煤、窯尾喂料、增濕塔自動噴霧、立窯的卸料和喂料、立窯風機、預加水成球系統(tǒng)、行車等,均采用了變頻調(diào)速技術,節(jié)能效果顯著。該廠共使用變頻器51臺,應用功率484.75kWh,減少電機配用功率245kW,年節(jié)電量263.3萬kWh,年節(jié)電費105萬元。同時將全廠生、熟料系統(tǒng)全部改用BPT型變頻調(diào)速微機配料系統(tǒng),使出磨生料合格率提高20%以上,標準偏差減少0.3213。

據(jù)測算,以年10萬t機立窯水泥生產(chǎn)線為例,把生、熟料配料改用變頻調(diào)速微機配料秤,立窯喂料、卸料、預加水成球、風機上應用變頻調(diào)速器,全線共使用變頻調(diào)速器13臺,應用功率194kW,改造資金約65萬元,年節(jié)電量65萬kWh,節(jié)約電費26萬元,提高生料合格率20%以上,增加產(chǎn)量5000t,創(chuàng)效益10萬元,減少維修費用15萬元,共創(chuàng)效益51萬元,平均每噸水泥創(chuàng)效益5.1元。

因此,作為國家重點推廣的節(jié)能項目——變頻調(diào)速技術,值得水泥企業(yè)推廣使用,企業(yè)應制訂相應實施方案,做好該技術的引進工作。 

合理選用
由于變頻器價格較貴,選用時一定要做詳細的技術經(jīng)濟分析論證,對那些負荷較高且非變工況運行的設備不宜采用變頻器。 

變頻器具有較多的品牌和種類,價格相差很大。要根據(jù)工藝環(huán)節(jié)的具體要求選擇性能較好、價格相對較低的品牌和種類,為此必須了解變頻器的技術特性。變頻器可以從不同的方面進行分類。

(1)按控制方式不同可分為通用型和工程型。通用型變頻器一般采用給定閉環(huán)控制方式,動態(tài)響應速度相對較慢,在電機高速運轉(zhuǎn)時也可滿足設備恒功率的運行特性,但在低速時難以滿足恒功率要求。工程型變頻器在其內(nèi)部通過檢測設有自動補償、自動限制的環(huán)節(jié),在設備低速運轉(zhuǎn)時也可保持較好的特性實現(xiàn)閉環(huán)控制。在水泥廠喂料、卸料、窯轉(zhuǎn)速等工藝環(huán)節(jié),由于控制相對簡單,要求不高,為降低價格、便于維護,選擇通用性變頻器即可。

(2)按安裝形式不同可分為四種,可根據(jù)受控電機功率及現(xiàn)場安裝條件選用合適類型。一種是固定式(壁掛式),功率多在37kW以下。第二種是書本型,功率從0.2~37kW,占用空間相對較小,安裝時可緊密排列。第三種是裝機/裝柜型,功率為45~200kW,需要附加電路及整體固定殼體,體積較為龐大,占用空間相對較大。第四種為柜型,控制功率為45~1500kW,除具備裝機/裝柜型特點外,與之比較占用空間更大。

(3)從變頻器的電壓等級來看,有1AC230V,也有3AC208~230V、380~460V、500~575V、660~690V等級,應根據(jù)要求做出正確的選擇。

(4)從變頻器的防護等級來看,有IP00的,也有IP54的,要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況作出相應的選擇。

(5)從調(diào)速范圍及精度而言,變頻器FC(頻率控制),調(diào)速范圍1:25;VC(矢量控制),調(diào)速范圍1:100~1:1000;SC(伺服控制),調(diào)速范圍1:4000~1:1000;在水泥生產(chǎn)線上一般選用FC方式即可滿足生產(chǎn)要求。

變頻器選型時,應兼顧上述各點要求,根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的情況正確選擇合適的形式。
  
變頻器的容量選擇,應滿足在最大工作電流時不超過變頻器的過載容量(電流)。
  
在變頻器的選型時還應注意,相同設備配用的變頻器的規(guī)格應盡可能統(tǒng)一,便于備品備件的準備,便于維修管理。選用時還要考慮生產(chǎn)廠家售后服務質(zhì)量情況。 

正確安裝

水泥廠因生產(chǎn)線粉塵較大,調(diào)速機械大多安裝在室外或庫下,環(huán)境較其它行業(yè)相比較為惡劣,而操作人員一般集中在電控室,變頻器作為較精密的儀器設備,生產(chǎn)現(xiàn)場時常無人且環(huán)境較差,對設備不利。故在水泥生產(chǎn)線上,變頻器應安裝在電控室內(nèi)。如要求多臺變頻器安裝在同一電控室的某一個控制屏內(nèi),則必須采用抗干擾的措施以保證系統(tǒng)正常工作。
  
變頻器控制線必須采用屏蔽電纜,并且在布線范圍內(nèi)必須與動力線相距>0.1m,相交時必須轉(zhuǎn)90°角,千萬不要將控制線與動力線放在同一電纜托架(或線框)內(nèi),以避免變頻器控制信號受到干擾。變頻器負載輸出線也要采取屏蔽措施,選用鎧裝電纜,以避免變頻器對附近儀表產(chǎn)生干擾。部分變頻器頂部有散熱孔,灰塵和金屬物易于由此進入裝置內(nèi)部,應采取防護措施,防止內(nèi)部短路。在變頻器接線時要特別注意電源的輸入線和輸出線絕不能接錯,將電源輸入線接上變頻器輸出位置,會立刻損壞設備。
  
通常變頻器連接到電機的電纜長度要求不能超過50m,使用屏蔽電纜不能超過25m。這就必須要考慮變頻器到受控電機之間的距離問題,在水泥廠中一般會碰到超過規(guī)定距離的情況。通常解決的方法有兩個,其一是在超過規(guī)定距離的線路上串入電流值適合的出線電抗器;其二是加大變頻器功率一個等級,這種方式特別適合于多臺集中群控、安裝位置狹小擁擠、要求規(guī)范(如微機配料系統(tǒng))等場合。

參數(shù)設置與調(diào)試

做好變頻器參數(shù)的設置及調(diào)試工作是設備正常運轉(zhuǎn)的一個根本保障措施?,F(xiàn)場中出現(xiàn)的許多問題往往是參數(shù)的設置問題而與設備本身無關,由此可見,合理正確設置參數(shù)很重要。
  
在變頻調(diào)速器開機調(diào)試前必須根據(jù)負載的特點,將所有參數(shù)設定好,檢查無錯誤后方可開機運行。在啟動過程中,恒轉(zhuǎn)速過程及減速過程中,要特別注意變頻器輸出電流,認真觀察,如果第一次設定的參數(shù)不是十分理想,應逐步接近。
  
轉(zhuǎn)矩提升功能主要考慮負載啟動轉(zhuǎn)矩,在負載能平穩(wěn)啟動的原則下,應盡量調(diào)低些,否則在低頻輕載時勵磁太大,容易引起電機嚴重過熱。
  
個別廠在使用變頻調(diào)速器之后,在某些頻率點出現(xiàn)機械共振,其原因是原來設備只是在50Hz工頻下運行,改變頻率后,則在0~50Hz之間無級變化,因此在某些頻率點上造成機械共振。調(diào)試時必須細心檢查是否存在機械共振問題,如果有,應采用頻率回避的方法,即跳過發(fā)生共振的頻率范圍,使變頻器不輸出發(fā)生共振的頻率。
  
在變頻調(diào)速器供電與工頻供電相互切換時,必須在變頻器輸出頻率為零時,方可切換變頻輸出,即變頻器不準無負載輸出和開路運行,也不允許帶負荷切換斷電。對于從工頻切回變頻供電的設備,必須在電動機斷電停轉(zhuǎn)后方可切換,以防止因電動機旋轉(zhuǎn)發(fā)電而造成變頻器的損壞。

結(jié)語
綜上所述,變頻調(diào)速器是一種成熟的技術設備,是水泥廠節(jié)能改造的理想設備,具有很高的推廣價值,廣大水泥企業(yè)應提高認識,重視技術引進工作,加速變頻調(diào)速技術的推廣應用。在應用中,要合理選型,正確安裝,做好變頻器的參數(shù)設置與調(diào)試,以取得良好的使用效果。

 

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