[新疆行]高压变频调速系统在新疆水泥行业的发展
新疆行高压变频技术专家、北京利德华福电气西北大区售后总监 钱传奇
2010年新疆国民生产总值首次突破5000亿元，达到5400亿元，全口径财政收入首次突破1000亿元，农牧民人均收入有了很大提升，这说明：全国援建的拉动使得新疆经济发展速度加快。按照中央的部署，全国19省市今年的对口援疆资金将达100多亿元，2011年还将在100多亿元的基础上增长8%。建设新疆，水泥先行。在这半个月的时间里，我充分感受到了水泥行业的勃勃生机，随着一条条崭新的生产线的落成，水泥行业将成为推动新疆建设的主力军，给全国各地援建新疆提供了充足的水泥资源保障，而优质的水泥电机设备则将在新疆水泥企业高效、稳定以及节能减排工作起着重要的作用。
电机是一种应用量大、使用范围广的高耗能动力设备。据统计，我国电机耗电约占工业用电总量的60%～70%。实际应用中，我国电机的整体运行状况，同国外相比差距很大，机组效率约为75%，比国外低10%左右；系统运行效率为30～40%，比国际先进水平低20～30%。因此，我国水泥行业的电机应用具有极大的节能潜力，推行电机节能势在必行。
中国变频器市场具有广阔的发展空间，1999年达到了28亿元，2010年则达到100亿元左右。随着市场的不断的扩大和用户需求的多样化，变频器的功能在不断完善和增加，集成度和系统化越来越高。变频器的应用领域也在不断扩大。目前，我国变频器市场正处于一个高速增长的时期，在水泥、电力、冶金、机械、石化等行业得到广泛应用。
在水泥的生产中，由于工况、产量的变化，系统所需求的风量也随之变化。大部分风机采用传统做法，即调节进、出风口挡板开度来实现风量调节，而该方法是以增加风阻、牺牲风机效率来达到要求的，损耗严重。电动机利用变频调速技术改变设备的运行速度，以调节风量大小，既满足生产要求，又达到节约电能的目的，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。目前高压风机电动机的变频调速改造是降耗增效的主要措施。对新型干法水泥生产线的6个工艺位置的高压风机，即：生料磨循环风机、煤磨循环风机、窑头排风机、窑尾高温风机、窑尾排风机、水泥磨循环风机进行高压变频调速节能改造，将使企业改善工艺，提高调速精度，使生产线设备利用率得到保证，降低设备运行与维护费用，延长电机等设备使用寿命，获得显著的经济效益和社会效益
高压变频调速-由于应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、现代通信技术和高压电气、电机拖动等综合性领域的学科技术，因此具有其他调速方式无法比拟的优点：
（1）变频器采用液晶显示数字界面，调整触摸式面板，可随时显示电压、电流、频率、电机转速，可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态。
（2）精确的频率分辨率和高的调速精度，完全可以满足各种生产工艺工况的需要。
（3）高压变频器具有国际通用的外部接口，可以同可编程控制器（PLC）和工控机等各种仪表连接，并可以与原设备控制回路相连接，构成部分闭环系统，如与原DCS系统实现数据交换和联锁控制。
（4）具有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和故障时安全可靠。
（5）电机可实现软启动、软制动；启动电流小，小于电机的额定电流；电机启动的时间可连续可调，减少了对电网的影响。
（6）具有就地和异地操作功能，另可通过互联网实现远程监控功能。
（7）减少配件损耗，延长设备使用寿命，提高劳动生产效率。
目前高压变频在新疆水泥行业遇到了一些问题：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3～4%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，即将变频器内部热风排到室外，室外冷风再进入变频器内部进行循环，这样就会带来如下问题：第一，设备运行温度过分依赖于环境温度。如果在夏天，环境温度已经达到40摄氏度，变频器内部器件温度将在85摄氏度左右，已经接器件所能承受的极限，造成设备过热跳闸，而且长时间运行在临界温度，对器件寿命影响很大。众所周知，运行温度下降七度，电子器件平均使用寿命将提高一倍。第二，由于水泥厂粉尘大，进入变频器内部冷风夹杂着大量的灰尘，尽管变频器都装有防尘滤网，但是由于灰尘较大，几天灰尘就将滤网堵塞，造成通风不良，导致散热量下降导致设备过热跳闸，即便是能及时更换滤网，保证通风良好，但是部分灰尘进入变频器内部，附着在器件表面也会影响设备设热，严重情况下还会出现爬电造成器件损坏。因此我们推荐，水泥生产线风机的高压变频器安装位置根据现场情况选择高压配电室内，或专门建造变频器室，可采用因地制宜的空调散热、空气水冷散热、大气循环散热等，做好制冷或循环通风的设计，避免系统发热无制冷的内部循环、自然循环进风量不足室内负压，并需加强防尘设计和日常维护，定期进行滤网清洁，从而保证设备的安全稳定运行。
水泥行业连续生产的性质决定了水泥厂用的变频器需要很高的可靠性，保证生产。新疆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变频器，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，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适应性。产品具有对电网电压的适应范围宽（－65%～115%Un）、单元旁路、工频旁路、来电再启动、相间短路保护功能等技术，提高转矩和转速精度的同时，也提高了抗电网波动和负载波动的能力，大大提高了可靠性。
对于选购高压变频器，设计单元级联式的变频器后，电机可选用普通的异步电动机，而不必采用专用变频电机。“变频电机”是指对于谐波含量较大、电压变化率较大的低压变频器和前些年的其他电路结构的进口品牌变频器，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。早期比较流行的高压变频器主回路采用三电平模式，由于输出波形谐波含量大，需要选购变频电机。很多生产线目前采用的都是鼠笼式异步电动机，进行变频改造时可直接选用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技术，其输出电压满足一般电机绝缘要求、电流谐波小，发热很小，无需更换原有普通异步电动机。大量的实际运行证明，选择合适的高压变频器，不必选用“变频电机”，也不必增加额外的散热措施。
节约能源是我国的基本国策，国家制定了“节能中长期专项规划”，为落实此规划目标，国家发改委最近启动了十大重点节能工程，作为耗能大户的水泥行业是国家宏观调控的重点，也是节能的重点行业。水泥厂变频改造，达到了节电和改善工艺的效果。目前在新疆，水泥行业相对于其它如冶金、电力等行业，高压变频器改造的进度相对缓慢，如果新疆大多数水泥制造企业都能合理、深度挖掘自身潜力，那么有理由相信，中国的天将会更蓝，水会更清，各民族团结一心建设新疆的和谐社会美好前景一定会展现在我们的面前！
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