高溫風(fēng)機(jī)高壓變頻系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)分析

陳 剛

（合肥市水泥研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230051）

高溫風(fēng)機(jī)高壓變頻系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)分析

陳 剛

（合肥市水泥研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230051）

高海拔地區(qū)由于空氣比較稀薄，水泥生產(chǎn)線工藝風(fēng)機(jī)和電機(jī)為滿足生產(chǎn)線工藝用風(fēng)的需要，往往考慮比較充分，但是可能忽視相應(yīng)工藝管道的設(shè)計(jì)，從而滋生了一些工藝問(wèn)題，影響生產(chǎn)線達(dá)產(chǎn)。本文在此進(jìn)行探討，希望能給有關(guān)設(shè)計(jì)提供借鑒。

高壓變頻過(guò)流控制方式管道增濕高海拔；VVF

隨著高壓變頻技術(shù)的日益成熟，應(yīng)用高壓變頻技術(shù)節(jié)能已經(jīng)成為水泥行業(yè)的共識(shí)。水泥生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)高壓變頻已經(jīng)取代了液力耦合器的對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。合肥水泥研究設(shè)計(jì)院總承包克州青松水泥有限公司6000t/d噸熟料新型干法水泥生產(chǎn)線，高溫風(fēng)機(jī)變頻器使用成都東方日立的變頻器，在生產(chǎn)試運(yùn)行階段，出現(xiàn)了一些問(wèn)題，影響窯系統(tǒng)正常運(yùn)行。通過(guò)和設(shè)備供應(yīng)商的共同努力，使問(wèn)題得到了解決。

一、高溫風(fēng)機(jī)變頻器瞬間電流沖高，影響變頻器安全運(yùn)行

對(duì)于窯尾系統(tǒng)的降溫，我院在設(shè)計(jì)時(shí)使用了管道增濕技術(shù)，即在高溫風(fēng)機(jī)前大立管上安裝管道增濕裝置，減少了增濕塔。但是該系統(tǒng)在試運(yùn)行初期，由于種種原因，大立管經(jīng)常出現(xiàn)濕壁、濕底的問(wèn)題，底下排灰螺旋輸送機(jī)送出的回灰潮濕，有些呈塊狀和結(jié)粒狀，灰斗積灰高度超過(guò)高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管斜面高度后，會(huì)產(chǎn)生間斷性塌灰現(xiàn)象，高溫風(fēng)機(jī)瞬間電流突高，導(dǎo)致高溫風(fēng)機(jī)變頻器過(guò)電流跳停頻繁，嚴(yán)重時(shí)，甚至功率單元損壞，影響窯系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

采取措施：

大立管上安裝艙壁振動(dòng)器，由于管道振動(dòng)，當(dāng)管道發(fā)生輕微結(jié)壁時(shí)由于振動(dòng)，能及時(shí)將管道壁上的物料振動(dòng)下來(lái)，防止結(jié)料變大，直接沖擊高溫風(fēng)機(jī)葉片。采取此措施后，雖然高溫風(fēng)機(jī)電流瞬間突變，但是峰值明顯變低，頻次也有所降低。

試運(yùn)行初期檢查系統(tǒng)正常，使用一段時(shí)間后電流瞬間突變嚴(yán)重 ， 檢查噴頭，是否有漏水、噴頭滴水的現(xiàn)象。噴槍墊片處漏水，原來(lái)在安裝的過(guò)程中，噴槍的金屬墊片有少量遺失，安裝單位工人使用了普通的四氟墊片，由于運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)溫度高，墊片老化，噴槍漏水，霧化效果差，致使管道結(jié)壁和濕底，高溫風(fēng)機(jī)電流突變。

利用變頻的瞬停再啟動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)變頻器過(guò)電流保護(hù)后的再啟動(dòng)。成都東方日立所提供的高壓大功率變頻器是國(guó)內(nèi)唯一具有“瞬時(shí)停電再起動(dòng)”功能的產(chǎn)品，該功能真正滿足了高壓母線的瞬間閃變及工作電源切備用電源時(shí)變頻裝置不停機(jī)的要求。

二、高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)電流大，繞組溫度高

喂料量(t/h)壓力(kPa)溫度(℃)含氧量（%）含濕量（%）標(biāo)況風(fēng)量(Nm3/h)工況風(fēng)量(m3/h)含塵濃度(g/Nm3) 380 -4.5 319 3.4 4.0 990391 361154 106 430 -5.0 295 3.6 3.7 1071417 404663 86

克州青松水泥有限責(zé)任公司年產(chǎn)260萬(wàn)噸熟料新型干法水泥生產(chǎn)線設(shè)計(jì)熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)能為6000T/d，要求實(shí)際能過(guò)達(dá)到熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)能為6600T/d，處海拔高度為1560米。為此設(shè)計(jì)高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)為YPT900-6，功率為3800KW，額定電壓10KV，額定電流為238A，高壓變頻器容量為4500KVA。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量為1200000 m3/h：工況風(fēng)量980000 m3/h，含塵濃度：＜100g/Nm3，介質(zhì)密度：1.36Kg/Nm3

當(dāng)生料喂料量達(dá)430 T/h，熟料產(chǎn)量為6200T/d ，變頻器頻率設(shè)置為40Hz左右，變頻器顯示電流220A左右，接近電機(jī)額定電流，電機(jī)繞組溫度最高達(dá)100° C。顯然要達(dá)到熟料產(chǎn)能6600T/d，高溫風(fēng)機(jī)過(guò)電流將是嚴(yán)重瓶頸。為此，請(qǐng)國(guó)家建筑材料工業(yè)水泥能效環(huán)保評(píng)價(jià)檢驗(yàn)測(cè)試中心對(duì)窯尾出口煙氣含塵量進(jìn)行測(cè)試。

2012年11月01日及11月02日測(cè)試期內(nèi)，當(dāng)?shù)卮髿鈮?4.601kPa，環(huán)境溫度23℃，天氣晴。

當(dāng)生料喂料量430t/h時(shí)，按照初步測(cè)算的料耗比，至相當(dāng)于6200T/d的產(chǎn)量，為此只能在高壓變頻器上考慮能否降低風(fēng)機(jī)電流。

頻率（hz）5 10 15 20 25 30 35 40 45 50變頻器顯示電壓（KV）1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0實(shí)測(cè)電壓（KV）0.8 1.8 2.8 3.7 4.7 5.7 6.6 7.7 8.8 9.5

一般變頻器采用的控制方式為VVF控制，也就是說(shuō)，變頻器的輸出電壓與變頻器的輸出頻率成正比。V/f控制方式是保證變頻器輸出電壓和頻率比值一定的控制方式，對(duì)于交流異步電動(dòng)機(jī)，變頻器輸出的電壓與變頻器的輸出頻率以及氣隙磁通存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

U≈4.44fsNsKsΦm

式中，Ns為定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)， Ks為基波繞組系數(shù)，Φm為電機(jī)氣隙中每極合成磁通。當(dāng)電機(jī)磁通飽和時(shí)，電機(jī)電流明顯增大，嚴(yán)重時(shí)將燒壞電機(jī)；當(dāng)氣隙磁通處于弱磁時(shí)，將浪費(fèi)電機(jī)的容量資源。由上述公式的U/fs。為了保證磁通恒定，只需保證其比值恒定，即所謂的V/f控制。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、水泵等負(fù)載的變頻器。為此變頻器要設(shè)置許多的V/f曲線供用戶選擇，負(fù)載不同，低速特性不同，不同的負(fù)載在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻轉(zhuǎn)矩大小是不一樣的。不同負(fù)載在低頻運(yùn)行時(shí)對(duì)V/f曲線的要求也是不一樣的，用戶根據(jù)負(fù)載的具體要求來(lái)進(jìn)行預(yù)置。

為了降低高壓電機(jī)的電流，我們變頻器對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行提升，根據(jù)變頻器的參數(shù)說(shuō)明，調(diào)整變頻器的升降速曲線控制升速曲線拐點(diǎn)參數(shù)41和降速曲線拐點(diǎn)參數(shù)42，進(jìn)行設(shè)置。但是實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看，對(duì)電機(jī)運(yùn)行電流沒(méi)有影響。為此，請(qǐng)廠家技術(shù)服務(wù)人員對(duì)變頻器的輸出頻率和輸出電壓進(jìn)行測(cè)量，表格如下：

相應(yīng)頻率下的電壓普遍低壓變頻器上顯示的電壓值，疑由于變頻器相應(yīng)頻率下對(duì)應(yīng)的電壓低，電機(jī)出力不足，致電機(jī)過(guò)流。經(jīng)廠家技術(shù)人員核實(shí)，原來(lái)該變頻器為該公司新開發(fā)產(chǎn)品，實(shí)際沒(méi)有提供轉(zhuǎn)矩提升功能，該公司派出技術(shù)人員對(duì)變頻器控制固件進(jìn)行更新，變頻器的輸出電壓提升參數(shù)31設(shè)置為1000；升降速曲線控制升速曲線拐點(diǎn)參數(shù)41和降速曲線拐點(diǎn)參數(shù)42都設(shè)置為2000（單位0.01Hz），并將測(cè)試結(jié)果如下：

頻率（hz）5 10 15 20 25 30 35 40 45 50變頻器顯示電壓（KV）1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0實(shí)測(cè)電壓（KV）1.1 2.2 3.3 4.4 5.4 6.3 7.2 8.1 9.0 9.8

窯喂料量460t/h時(shí)，高溫風(fēng)機(jī)頻率43.7Hz，高溫風(fēng)機(jī)電流220A左右，電機(jī)繞組最高溫度為98.5°C。實(shí)際測(cè)算熟料產(chǎn)量達(dá)：6610.6t/d，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

總結(jié)：以上現(xiàn)象在低海波地區(qū)較少出現(xiàn)，究其原因是高海拔地區(qū)空氣大氣壓強(qiáng)較低（當(dāng)?shù)卮髿鈮?4.601kPa，而標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101.3kPa），目前5000t/d 生產(chǎn)線，使用管道增濕技術(shù)，為了降低風(fēng)速，大立管往往需要擴(kuò)大直徑至5.5M，而該設(shè)計(jì)為6000 t/d生產(chǎn)線，窯尾標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量要增加20%，考慮海拔因素對(duì)空氣密度的影響(101.3kPa/84.601kPa=1.2)，而設(shè)計(jì)大立管時(shí)沒(méi)有考慮擴(kuò)大直徑，管道直徑也只有5.5M，這樣大立管中風(fēng)速就是5000t/d熟料生產(chǎn)線的1.44倍，管道增濕噴頭霧化的水在管道中滯留時(shí)間短，不易完全蒸發(fā)，易發(fā)生結(jié)壁和濕底現(xiàn)象。同時(shí)由于風(fēng)速較高，管道阻力較大，高溫風(fēng)機(jī)電流自然偏高。此文只是對(duì)以上異常情況作出初步分析，提出一些補(bǔ)救性措施。如要解決問(wèn)題，應(yīng)從設(shè)計(jì)階段開始，充分考慮，才能從根本上解決問(wèn)題，防止此類問(wèn)題發(fā)生。

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1007-6344（2016）02-0012-01