高压变频器在水泥行业的应用中出现的问题

1、高压变频器在水泥行业的应用中出现的问题2009-08-06 来源：工控商务网 浏览：197推荐朋友打印本稿字体：大 小水泥厂因生产线风机从工艺上对风量、压力的调节要求，高压变频器需要针 对性有一定的技术要求；更加特别的是设备的应用现场水泥生产线一般粉尘较 大，调速机械大多安装在室外或库下，环境较其它行业相比较为恶劣，而高压变 频器作为电力电子器件与较精密电子控制组成的系统设备，对环境有相对较高的 要求，因此在水泥生产线风机应用的高压变频器设备在设计、安装、运行、维护 过程中具有一定的特殊性，比较突出的问题如下：高温风机的管道“塌料”问题导致电机过流甚至跳停问题国家水泥节能设计规范标准要求“窑尾

2、高温风机应采用变频调速装置，而 窑尾高温风机是保证水泥生产线窑内负压的重要负载，即使在在以往工频运行、 采用液力耦合器调速的高温风机，也常见由于管道“塌料”导致高温风机电机过 负荷跳闸，导致生产中断。而对于由于变频器装置的电力电子器件的过负荷能力 的限制，以上由于塌料造成的高温风机过负荷导致的变频器保护停机现象如无专 业技术是不可避免的，将给水泥生产线造成更多的损害。高温风机由于“塌料”导致的过负荷是由于在旋窑水泥生产线生产过程中 的预热器管壁上的粉尘粘附到一定厚度时就会坍塌脱落，造成管道内粉尘浓度增 大，阻力增加，负压升高，使排风机负荷增加或如果垂直烟道或预热器内在清结 皮或有物料塌料时，同

3、样也会造成气流波动，使排风管内气流紊乱，造成高温风 机过负荷停机，该现象的频繁出现对高温风机电动机造成损坏。在实际使用过程 中的“塌料”现象，会不定期的导致电机运行电流在极短的时间内超出正常电流 的数倍，如使用目前国内外一般厂家的通用型高压变频器，可能导致变频器运行 过程中频繁跳机，直接影响高温风机与水泥生产线的正常运行。据目前在多条5000t/d旋窑生产线的高温风机实际应用效果证明高压变频器 基本解决了高温风机变频器由于“塌料”导致的跳闸停运、生产中断的问题，大 大由于高温风机停运对生产造成的影响，降低电机设备故障率，取得节能、增效 的巨大效益，得到用户普遍认可。风机高压变频改造对原配液耦、

4、水阻的处理目前国内高压变频技术已经成熟，选用运行可靠的成熟品牌的高压变频器进 行风机变频改造后，原来采用绕线式电机转子串水阻调速的，可将转子短接，使 滑环不再通过电流，从而降低烧损；原来采用液力耦合器的，可以取消原液力耦 合器，可按照液力耦合器的联接尺寸设计制作一套连轴器代替液耦，连接轴的基 座安装尺寸、轴连接中心尺寸、轴径尺寸、轴与电机及风机侧的连接靠背轮均与 原液耦一致，安装时仅需将原液耦拆除，将连接轴代替液力耦合器，现场仅作少 量调整即可达到安装要求。因此高压变频器的改造对于风机及电机不作任何改 变，安装方便快捷，运行工艺调节更加方便。新设计水泥生产线的风机采用高压变频器后的电机及其配套

5、选型对于新设计的生产线，设计选用单元级联式的高压变频器后，高压电机可选 用一般普通的异步电动机，而不必采用专用变频调速的“变频电机”。“变频电 机”是指对于输出谐波含量较大、电压变化率dv/dt较大的低压变频器和前些年 的其他电路结构的进口品牌高压变频器为避免发热绝缘损坏特别设计的加强绝 缘、增加散热措施的电动机，变频电机的价格较普通电机要高得多。由于国内市 场的主流电路拓扑结构的高压变频器采用的单元级联多电平的输出技术，输出电 压的变化率满足一般电机绝缘要求、电流谐波失真小，额外发热很小，鉴于风机 的二次方转矩负载特性，一般运行转速在50%以上时风机不必施加特别散热措 施。大量的实际改造运行

6、可以证明，出于降低设备投资考虑，选择合适的高压变 频器，不必专用“变频电机”，不必增加额外的散热措施。另外在如果为避免高压变频器故障后导致的产线停产，不建议再设计液力耦 合器，为提高的运行利用率，特别对于窑尾高温风机，为进一步提高生产设备的 可靠性，在设计上可依旧选择采用绕线电机转子串水阻调速的设计，作为工频旁 路后的工频启动与调速的备用手段。电网电压波动等电源质量对高压变频器运行可靠性影响问题水泥行业连续生产的性质决定了用于水泥厂用的高压变频器需要有很高的 可靠性，保证安全生产。水泥厂一般地处偏远，供电质量相对不高，对设备的电 网适应性问题突出。相对适应欧美电网供电质量的进口品牌高压变频器，

7、目前国 内高压变频器主流拓扑结构采用功率单元串联技术方案，而不是功率器件直接串 联，避免了器件直接串联带来的均压问题，并在系统适应性上做了较多应用性研 究工作，提高了高压变频器对国内电源电压工作的鲁棒性。产品具有对电网电压 的适应范围宽(一65%115%Un)、单元故障自动旁路、工频旁路、瞬时停电 再启动功能、包括相间短路保护功能的完善的保护功能等技术，在提高起动力矩 和转速精度的同时，提高了抗电网波动和负载扰动能力，大大提高应用的可靠性。 智光电气的高压变频器在几十条生产线的成功运行经验证明，国产高压变频调速 技术成熟，适应水泥生产企业的供电水平，满足水泥生产线对设备的可靠性要求。高压变频器

8、应用的谐波与干扰影响的问题变频器应用的谐波与干扰问题一方面是变频器输入谐波对电网的影响，如果 变频器输入电流谐波较大(比如传统的电流源型变频器)，会产生如下危害：供 电系统的继电保护装置误动作，可能导致大面积停电。测量仪器仪表误差增大， 影响计量精度和控制性能。影响其它电力电子装置，电子计算机系统及通信设备 的正常工作。谐波使电机，变压器和电容器等用电设备损耗增大，严重时会过热 或烧损。目前国内市场的主流电路拓扑结构的高压变频器采用的输入多重化移相 整流技术、单元级联多电平的输出技术，输入、输出电流谐波失真极小，满足IEEE 满足IEEE519-1992和GB/T14549-93标准的要求，不

9、会对电网、电机产生超标的 谐波污染。大、中型水泥厂自动化水平高，大多数采用自动化仪表和计算机控制 系统，对用电系统的谐波要求很高，单元级联式高压变频器在这方面具有很大的 优势。变频器应用的谐波与干扰问题的另一方面是外部谐波对高压变频器的影响， 由于旋窑的主窑直流传动系统采用直流电机，主电路必然产生较大的谐波，必须 采取相应的治理措施，以保证高压变频器的输入电压稳态总谐波含量THD不超 过10%，其中任何奇次谐波均不超过5%,任何偶次谐波均不超过2%,短时（持续时 间小于30s）出现的任意一次谐波含量不超过10%。否则对母线其他设备、高压 变频器等均可能造成运行中的影响与损害。还有，为避免控制干

10、扰，高压变频器的控制线须采用屏蔽电缆，单端接地， 并且在布线时注意与动力线的距离，避免控制线与动力线并行敷设在同一电缆托 架（或线框）内；变频器负载输出线需采取屏蔽铠装电缆，单端接地，以避免变 频器对附近仪表产生干扰。（6高压变频器应用的散热问题与环境条件由于水泥现场粉尘较大，环境相对恶劣，作为电子与电力电子设备，而且由 于产生约34%的损耗发热需要散热，而一般高压变频器中低容量高压变频器均 采用风冷散热，因此在水泥生产线应用的高压变频器必须注意系统的器件选型设 计裕度大、器件布局结构合理、散热器与风道设计等散热结构合理、提高单元散 热效率以保证系统设计温升低、环境适应能力强，需要能够经受夏季炎热、春季 潮湿、冬季的寒冷等气候的影响，经受水泥厂粉尘的污染等恶劣环境的考