高压变频调速器在水泥厂窑尾高温风机节能改造中的应用

水泥生产企业很大一部分成本浪费在能耗上，电费又在涨价，降低水泥生产过程中的电能消耗越来越引起了业界的重视。在水泥生产中，风机使用较多，耗电量也较大，用阀门控制风量，电机功率设计设计偏大，造成能量浪费。

高压交流变频调速技术是90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要用于交流电动机的变频调速，其技术和性能胜过其它任何一种调速方式（如：降压调速、变极调速、滑差调速、内反馈串级调速和液力耦合调速）。变频调速以其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽范围的调速范围，完善的电力电子保护功能，以及易于实现的自动通信功能，运行安全可靠、安装使用、维修维护方便，节能效果显著。我公司在窑尾窑尾高温风机和窑头排风机使用了北京能之星电器公司生产的Nzx-g高压变频调速系统，本文就Nzx-g高压变频调速系统在我公司窑尾高温风机主电机应用进行分析总结。

 一、改造方案

1、窑尾高温风机的连接方式：电机---液力偶合器---风机。

2、高温风机及电机的技术参数：

 风机型号：

W6-2*29-4№30.5风量：460000ｍ³/ｈ.进口风压：-7500Pa ，       转速：960rpm。

电机参数：

电机型号：YKK630-6                    额定功率：1400kW

额定电压：6kV                         额定电流：160A

功率因数：0.879

3、风量调节通过液力偶合器调速，开度为35%,风门开度为100%，就能满足生产的要求。偶合器调速范围有限，高速丢转约5%-10%，低速转差损耗大,最高可达额定功率的15%,因效率与速度成正比，低速时效率极低，精度低、线性度差、响应慢，启动电流大，装置大，无法软启动，偶合器故障时，无法切换运行，维护复杂、费用大，不能满足提高装置整体自动化水平的需要。电机为鼠笼电机，启动电流大，无法软启动，始终全速运行。浪费电能

 因此，公司决定对高温风机进行节能改造。

 二、改造情况：

改造使用了能之星电器公司生产的Nzx-g高压变频调速系统

1、选型及性能特性

根据电机容量，选用北京能之星电器公司生产，适合驱动高压异步电动机的变频器Nzx-g-Y06/173(额定输出电流为173A，适配1400kW的异步电动机)。

2、主要技术性能指标

高温风机一次回路图

3、一次回路图

    因高温风机功率大，配置的变频器功率大，所以上电冲击电流大，为限制冲击电流，增加启动柜，使启动变频器的冲击电流限制在很小的范围内。自动旁路柜，在变频器进、出线端有两个隔离刀闸，以便在变频器退出而电机运行于旁路时，能安全地进行变频器的故障处理或维护工作。

旁路柜主要配置：三个真空接触器（KM1、KM2、KM3）和两个刀闸隔离开关K1、K2。KM2与KM3实现电气互锁，当KM1、KM2闭合，KM3断开时，电机变频运行；当KM1、KM2断开，KM3闭合时，电机工频运行。另外，KM1闭合时，K1操作手柄被锁死，不能操作；KM2闭合时，K2操作手柄被锁死，不能操作。

    电机工频运行时，若需对变频器进行故障处理或维护，切记在KM1、KM2分闸状态下，将隔离刀闸K1和K2断开。

旁路投入：将变频器“旁路投入”信号并联于KM3合闸回路。变频运行状态下，若变频器出现故障且自动投入允许，或者需要将电机从变频投入到工频状态运行（按下“工频投切”按钮），系统将首先分断变频器高压输入、输出开关KM1和KM2，经过一定延时后，“旁路投入”闭合，即工频旁路开关KM3合闸，电机投入电网工频运行。

4、二次回路及控制

控制器由光纤板，信号板，主控板，接口板和监视器组成，各部分之间的联系如下图所示。

控制系统与功率单元之间采用光纤通信，实现了强弱电之间的光电隔离。

变频器系统控制原理图

5、控制方式

Nzx-g-Y06/173变频器有三种控制方式：

l本地控制：从变频器操作界面控制电机的启动和停机，并能完成变频器的所有控制；

l远程控制：通过内置接口板接受来自现场的开关量控制；

l上位控制：通过RS485接口，采用MODBUS通讯协议，接收上位DCS系统的控制。

速度设置方式（或闭环运行时的给定方式），HIVERT变频器有多种速度设置方式，在闭环运行时，

对外接口

l模拟量输入：2路，4～20mA 或0～10VDC 。4～20mA时输入阻抗250Ω，0～10VDC电压输入时输入阻抗≥10MΩ。用于接收速度设置或被控量设置的模拟信号；现场的流量、压力、烟气浓度等信号。

l模拟量输出：2路，4～20mA 或0～10VDC输出。4～20mA输出时最大阻抗500Ω，0～10VDC电压输出时最小阻抗5000Ω。以模拟方式输出变频器的运行速度；变频器的输入、输出电压、电流、功率及功率因数等变量。

l数字量输入：12路，光电隔离，隔离电压500VAC。接收远程控制信号，速度给定开关信号及各开关状态等。

l数字量输出：9路，中间继电器隔离，隔离电压750VAC，接点容量5A。输出变频器状态，控制主电源开断等。

l通讯接口：隔离RS485，MODBUS通讯规约，实现与上位系统的通讯。