希望森兰高压变频器在菲律宾马步海水泥项目应用

一、概述

目前，水泥行业的竞争非常激烈，但关键还是制造成本的竞争，而电动机电耗占成本近30%，拖动风机用的高压电机在电机占用很大的比重。因此，做好电机的降耗增效工作就显得极为重要。当前在很多水泥厂的风机中都存在“大马拉小车”现象，如果利用变频调速技术改变设备的运行速度，以调节风量的大小，既满足生产需求，有达到节约电能，同时减少因调节挡板而造成挡板和管道的磨损及经常停机检修所造成的经济损失，本文主要就论述希望森兰高压变频器在菲律宾马步海水泥高温风机上的应用，实践证明水泥厂风机才用变频调速的可行性、必要性及实际应用的节电效果，以此推广高压变频节能项目。

二、原液体电阻调节的具体工作方式

绕线式异步电机的转子经集电环和电刷串接外加电阻后，可以改变电机的转差率S，进而改变转速。通过改变其转子串接的外电阻可实现调速。转子串接的电阻值R越大，其机械特性也越变软，既转矩很小的变化将引起转速较大的波动。此外，在负载小时（即转矩小时）其调速范围变窄。从高温风机长期的液体电阻调节的工作过程中可以总结出液体电阻的优缺点：

优点：调速方法简单，初期投资低，容易实施，可靠性高，功率因数高，不产生高次谐波，启动设备和调速设备合为一体。

缺点：

1、由于转差率功率都是以发热的形式消耗在电阻上，然后通过冷却水冷却后白白浪费掉，在加上控制设备较多，控制回路消耗的功率较大，因此效率比较低。

2、由于控制设备的增多，相应的出现故障的概率也较高，考虑到渗漏以及蒸发等原因，需要定期加液之类的，设备维护量比较大。另外环境温度低于零度，需要考虑电解液等加热问题。

3、调速比低（与变频等相比），不大于50%，不适用于对调速范围要求较大的场合，如转速较低场合。

4、启动转矩比较小，特性较软。适合对电机机械特性要求高的场合。5、只适合用于绕线式异步电机调试，鼠笼式电机只能做软起。

结论：转子串电阻调速的方式，在串级调速和变频调速技术成熟之前是绕线电机的主要的调节手段，因此在一些比较早期的绕线电机的运行场合，应用还是比较多的，但液体电阻调速属于有转差损失的低效调速方式，与高效调速方式相比节能的空间相对较小，而且其技术进步的空间已经不大，并且只能用在绕线式电机上，因此很大的限制了它的应用。

三、高压变频器调速系统简介

异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速的，在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率，因而消耗转差功率小，效率高，是异步电动机最为合理的调速方法。由公式n＝60f(1-s)/p可以看出，若均匀地改变供电频率f，即可平滑地改变电动机的同步转速。异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点，目前，变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用。

高压变频调速具有如下显著的优点：

(1)节能：减少由负载档板或阀门调节导致的节流损失。

(2)提高功率因数：系统网侧功率因数由变频前的0.85左右提高到变频后的0.95以上。

(3)软启软停：减少对电网和负载的冲击。

(4)高效：含变压器在内的整机效率在97％以上。

对离心式风机而言，流体力学有以下原理：输出风量Q与转速n成正比；输出压力H与转速n的平方成正比；输出轴功率P与转速n的立方成正比；即：

Q1/Q2=n1/n2       H1/H2=( n1/n2)2      P1/P2=( n1/n2)3

当风机风量需要改变时，如调节风门的开度，则会使大量电能白白消耗在阀门及管路系统阻力上。如采用变频调速调节风量，可使轴功率随流量的减小大幅度下降。    

可见，通过变频对风机进行改造，可以实现节能，且节能空间可观。

四、工艺流程图

五、现场工况

5.1负载基本情况

5.2系统方案

根据用户要求，配置一台变频器型号为SBH-042-1120，采用手动一拖一的方式，系统由三个刀闸开关QS1、QS2、QS3组成，要求QS2和QS3不能同时闭合，QS2和QS3之间有机械互锁，合QS1、QS2分QS3为变频运行，分QS1、QS2合QS3为工频运行；主回路如下

系统主回路

六、产品特点：

（1）一体化设计——更可靠

SBH系列高压变频器的整机结构采用一体化设计。系统更简洁、维护更方便、安全性能更好。同时高压变频器的一体化设计不仅能加快设备的投运进度，缩短现场的调试服务周期，还能保证产品质量

SBH系列高压变频器的核心器件控制系统同样采用一体化设计方案，该设计方案可以减少线路板件之间的连接导线，进一步提高了产品的运行可靠性。

（2）单元模块化设计——更通用

SBH系列高压变频器的内部核心部分——功率单元，采用模块化设计方案，每个功率单元的结构以及电气性能一致，可互换使用，通用性更强。

（3）多功能的HMI设计——更直观

SBH系列高压变频器采用7英寸彩色触摸屏，多语言操作界面，让用户更直观、更全面的监视设备运行状态；多功能参数设置，使得设备操作的灵活更强；完善的故障分析功能，大大地缩短了故障处理时间，减少故障处理强度。

（4）“三满”试验——更稳定

SBH系列高压变频器在出厂前都必须经过一系列严格的测试环节，其中不仅包括常规带电机运行性能试验，同时每套设备出厂前都要进行满电压、满电流、满功率的“三满”带载老化试验，从而确保每套设备的高质量。

（5）矢量控制技术——低转速，大转矩的王牌

SBH系列变频器采用矢量控制技术，具有低频转矩大。转矩脉动小、动态响应快、机械特性好等优点，能够满足重载启动的需要。

（6）双电源冗余技术——比传统UPS方案更可靠

SBH系列高压变频器的控制电源部分采用双电源冗余技术，分别有两路电源供电，一路来自用户AC220，一路来自于设备内部的移相变压器三次绕组AC380V，自动切换过称无扰动。与传统采用UPS方案比较，具有更高的可靠性，避免了因UPS故障而引起的变频器停机故障发生。

（7）防“晃电”技术——超强的电网适应性

SBH系列高压变频器针对风机类负载提供瞬时掉电保护功能，当电网因雷电或发生瞬时故障导致电网供电电压出现缺波现象时，防晃电技术可防止设备因瞬时掉电而造成欠压停机。

同时，当供电电网出现短时（0~30S）掉电现象时，SBH系列高压变频器可记录设备的当前运行状态，待电网恢复供电后，自动恢复至掉电前的运行状态。

（8）自动限流技术——系统安全的保障

SBH系列高压变频器采用自动限流技术，当设备负载加重时，自动限流技术可以自动调节变频器的输出能力，是设备的运行更稳定；同时，限流技术在加速运行和减速停机过程中，可有效抑制电流过大的现象，是设备加速更加平滑，减速更稳定。

七、应用效果：

运行数据如下：

（1）实现了系统的平稳启动。该设备为新机配套。

（2）运行中调速平滑、连续，.可依据工艺需要平滑的调节变频器的频率，进而无级的调节电机转速，使送风量得到无级平滑的调节，减少了对风门及系统的冲击，极大的保护了风道系统，免受冲击损害。

（3）简化了操作系统，精简了控制程序，减轻了工人的劳动强度，特别是自动控制的应用，提高了整个系统的自动化程度，实现了变频器无人值守。

（4）节能显著。对风机\泵类负载，由流体力学知，流量与转速成正比，管压与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比。

现系统运行在45Hz ,因此变频运行下的功率：

P变=（45/50）3P工=0.93P工=0.729 P工

当然变频改造后效率可能要降低一些，总体效率大约80%.因此变频应用后的实际效率为

P1变=0.729/80% P工=0.91P工=91%P工

则节电率为：⊿P= （P工-P1变）/ P工=9%

节电效果基本达到了预期的节能效果。

总之，使用变频器后，实现了软启动，运行平稳，节约电能，是实现自动化控制的较理想设备，值得在各种领域大力推广。