高溫風機高壓變頻系統調試技術分析

陳 剛

（合肥市水泥研究設計院，安徽合肥 230051）

高溫風機高壓變頻系統調試技術分析

陳 剛

（合肥市水泥研究設計院，安徽合肥 230051）

高海拔地區由于空氣比較稀薄，水泥生產線工藝風機和電機為滿足生產線工藝用風的需要，往往考慮比較充分，但是可能忽視相應工藝管道的設計，從而滋生了一些工藝問題，影響生產線達產。本文在此進行探討，希望能給有關設計提供借鑒。

高壓變頻過流控制方式管道增濕高海拔；VVF

隨著高壓變頻技術的日益成熟，應用高壓變頻技術節能已經成為水泥行業的共識。水泥生產線高溫風機高壓變頻已經取代了液力耦合器的對風機進行調速。合肥水泥研究設計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線，高溫風機變頻器使用成都東方日立的變頻器，在生產試運行階段，出現了一些問題，影響窯系統正常運行。通過和設備供應商的共同努力，使問題得到了解決。

一、高溫風機變頻器瞬間電流沖高，影響變頻器安全運行

對于窯尾系統的降溫，我院在設計時使用了管道增濕技術，即在高溫風機前大立管上安裝管道增濕裝置，減少了增濕塔。但是該系統在試運行初期，由于種種原因，大立管經常出現濕壁、濕底的問題，底下排灰螺旋輸送機送出的回灰潮濕，有些呈塊狀和結粒狀，灰斗積灰高度超過高溫風機進風管斜面高度后，會產生間斷性塌灰現象，高溫風機瞬間電流突高，導致高溫風機變頻器過電流跳停頻繁，嚴重時，甚至功率單元損壞，影響窯系統安全穩定運行。

采取措施：

大立管上安裝艙壁振動器，由于管道振動，當管道發生輕微結壁時由于振動，能及時將管道壁上的物料振動下來，防止結料變大，直接沖擊高溫風機葉片。采取此措施后，雖然高溫風機電流瞬間突變，但是峰值明顯變低，頻次也有所降低。

試運行初期檢查系統正常，使用一段時間后電流瞬間突變嚴重 ， 檢查噴頭，是否有漏水、噴頭滴水的現象。噴槍墊片處漏水，原來在安裝的過程中，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，由于運行時系統溫度高，墊片老化，噴槍漏水，霧化效果差，致使管道結壁和濕底，高溫風機電流突變。

利用變頻的瞬停再啟動功能，實現變頻器過電流保護后的再啟動。成都東方日立所提供的高壓大功率變頻器是國內唯一具有“瞬時停電再起動”功能的產品，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變頻裝置不停機的要求。

二、高溫風機電機電流大，繞組溫度高

喂料量(t/h)壓力(kPa)溫度(℃)含氧量（%）含濕量（%）標況風量(Nm3/h)工況風量(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任公司年產260萬噸熟料新型干法水泥生產線設計熟料臺時產能為6000T/d，要求實際能過達到熟料臺時產能為6600T/d，處海拔高度為1560米。為此設計高溫風機電機型號為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。風機設計風量為1200000 m3/h：工況風量980000 m3/h，含塵濃度：＜100g/Nm3，介質密度：1.36Kg/Nm3

當生料喂料量達430 T/h，熟料產量為6200T/d ，變頻器頻率設置為40Hz左右，變頻器顯示電流220A左右，接近電機額定電流，電機繞組溫度最高達100° C。顯然要達到熟料產能6600T/d，高溫風機過電流將是嚴重瓶頸。為此，請國家建筑材料工業水泥能效環保評價檢驗測試中心對窯尾出口煙氣含塵量進行測試。

2012年11月01日及11月02日測試期內，當地大氣壓84.601kPa，環境溫度23℃，天氣晴。

當生料喂料量430t/h時，按照初步測算的料耗比，至相當于6200T/d的產量，為此只能在高壓變頻器上考慮能否降低風機電流。

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實測電壓（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，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，對于交流異步電動機，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應關系。

U≈4.44fsNsKsΦm

式中，Ns為定子每相繞組串聯匝數， Ks為基波繞組系數，Φm為電機氣隙中每極合成磁通。當電機磁通飽和時，電機電流明顯增大，嚴重時將燒壞電機；當氣隙磁通處于弱磁時，將浪費電機的容量資源。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機、水泵等負載的變頻器。為此變頻器要設置許多的V/f曲線供用戶選擇，負載不同，低速特性不同，不同的負載在低速運轉時的阻轉矩大小是不一樣的。不同負載在低頻運行時對V/f曲線的要求也是不一樣的，用戶根據負載的具體要求來進行預置。

為了降低高壓電機的電流，我們變頻器對電機的轉矩進行提升，根據變頻器的參數說明，調整變頻器的升降速曲線控制升速曲線拐點參數41和降速曲線拐點參數42，進行設置。但是實際運行效果來看，對電機運行電流沒有影響。為此，請廠家技術服務人員對變頻器的輸出頻率和輸出電壓進行測量，表格如下：

相應頻率下的電壓普遍低壓變頻器上顯示的電壓值，疑由于變頻器相應頻率下對應的電壓低，電機出力不足，致電機過流。經廠家技術人員核實，原來該變頻器為該公司新開發產品，實際沒有提供轉矩提升功能，該公司派出技術人員對變頻器控制固件進行更新，變頻器的輸出電壓提升參數31設置為1000；升降速曲線控制升速曲線拐點參數41和降速曲線拐點參數42都設置為2000（單位0.01Hz），并將測試結果如下：

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實測電壓（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，高溫風機頻率43.7Hz，高溫風機電流220A左右，電機繞組最高溫度為98.5°C。實際測算熟料產量達：6610.6t/d，達到了設計要求。

總結：以上現象在低海波地區較少出現，究其原因是高海拔地區空氣大氣壓強較低（當地大氣壓84.601kPa，而標準大氣壓為101.3kPa），目前5000t/d 生產線，使用管道增濕技術，為了降低風速，大立管往往需要擴大直徑至5.5M，而該設計為6000 t/d生產線，窯尾標準風量要增加20%，考慮海拔因素對空氣密度的影響(101.3kPa/84.601kPa=1.2)，而設計大立管時沒有考慮擴大直徑，管道直徑也只有5.5M，這樣大立管中風速就是5000t/d熟料生產線的1.44倍，管道增濕噴頭霧化的水在管道中滯留時間短，不易完全蒸發，易發生結壁和濕底現象。同時由于風速較高，管道阻力較大，高溫風機電流自然偏高。此文只是對以上異常情況作出初步分析，提出一些補救性措施。如要解決問題，應從設計階段開始，充分考慮，才能從根本上解決問題，防止此類問題發生。

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1007-6344（2016）02-0012-01