一、概述
      眾所周知，水泥行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的耗能大戶和污染大戶。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，負(fù)載風(fēng)機(jī)的耗電量占到其生產(chǎn)成本的35%～45%,而用于拖動(dòng)高溫風(fēng)機(jī)、收塵風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)的高壓類負(fù)載耗電量更高；所以從高壓風(fēng)機(jī)負(fù)載節(jié)約成本顯得尤其重要。近幾年，國(guó)家實(shí)行節(jié)能減排政策，針對(duì)冶金和水泥建材等耗能大戶重點(diǎn)改造；通過(guò)幾年的發(fā)展和總結(jié)，現(xiàn)國(guó)產(chǎn)高壓變頻器在風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載上的節(jié)能技術(shù)日趨成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，并且在某些方面已超越國(guó)外產(chǎn)品。
      礦渣微粉作為鋼鐵廠廢渣再利用的產(chǎn)物，其意義重大；不僅節(jié)約能源，還有效的保護(hù)了自然環(huán)境。2005年我國(guó)產(chǎn)鋼3.49億噸，冶煉產(chǎn)生的廢渣14619萬(wàn)噸，(其中鋼渣約為5000萬(wàn)噸，高爐礦渣約9000萬(wàn)噸)，綜合利用12848萬(wàn)噸，加上歷年累積，總貯存量為2億噸，占地3萬(wàn)畝；這些露天儲(chǔ)存的冶煉廢渣堆存侵占土地，污染毒化土壤、水體和大氣，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，造成明顯或潛在的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。據(jù)估算以每噸冶煉廢渣堆存的經(jīng)濟(jì)損失14.25元計(jì)，每年造成經(jīng)濟(jì)損失28.5億元。所以，冶煉廢渣的無(wú)害化、資源化處理是我國(guó)乃至世界各國(guó)十分重視的焦點(diǎn)，也是我們推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的中心內(nèi)容之一。
      二、微粉成分及工藝
2.1 礦渣微粉
      在高爐煉鐵過(guò)程中，除了鐵礦石和燃料（焦炭）之外，為降低冶煉溫度，還要加入適當(dāng)數(shù)量的石灰石和白云石作為助熔劑。它們?cè)诟郀t內(nèi)分解所得到的氧化鈣、氧化鎂、和鐵礦石中的廢礦、以及焦炭中的灰分相熔化，生成了以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，浮在鐵水表面，定期從排渣口排出，經(jīng)空氣或水急冷處理，形成粒狀顆粒物，這就是?；郀t礦渣。
2.2 微粉制造工藝

2.2.1破碎及預(yù)均化
（1）破碎
      微粉生產(chǎn)過(guò)程中，大部分原料要進(jìn)行破碎，在物料進(jìn)入粉磨設(shè)備之前，盡可能將大塊物料破碎至細(xì)小、均勻的粒度，以減輕粉磨設(shè)備的負(fù)荷，提高磨機(jī)的產(chǎn)量。物料破碎后，可減少在運(yùn)輸和貯存過(guò)程中不同粒度物料的分離現(xiàn)象，有得于制得成分均勻的生料，提高配料的準(zhǔn)確性。
（2）原料預(yù)均化
      預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過(guò)程中，運(yùn)用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場(chǎng)同時(shí)具備貯存與均化的功能。
2.2.2 微粉制備
      微粉生產(chǎn)過(guò)程中，粉磨作業(yè)需要消耗的動(dòng)力約占全廠動(dòng)力的60%以上，其中微粉粉磨占30%以上，因此，合理選擇粉磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作，控制作業(yè)制度，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。
      工作過(guò)程中電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置帶動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，物料通過(guò)鎖風(fēng)喂料裝置經(jīng)下料溜子落到磨盤(pán)中央，在離心力的作用下被甩向磨盤(pán)邊緣受到磨輥的輾壓粉磨，粉碎后的物料從磨盤(pán)的邊緣溢出，被來(lái)自噴嘴高速向上的熱氣流帶起烘干，根據(jù)氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機(jī)內(nèi)，粗粉經(jīng)分離后返回到磨盤(pán)上，重新粉磨；細(xì)粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來(lái)，即為產(chǎn)品。沒(méi)有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤(pán)后被外循環(huán)的斗式提升機(jī)喂入選粉機(jī)，粗顆粒落回磨盤(pán)，再次擠壓粉磨。采用立式磨單獨(dú)粉磨礦渣，可以利用立磨熱風(fēng)爐提供的熱氣，實(shí)現(xiàn)礦渣的烘干兼粉磨過(guò)程，合格的礦渣微粉進(jìn)入礦渣粉庫(kù)。

三、節(jié)能改造
      此現(xiàn)場(chǎng)工藝中，收塵環(huán)節(jié)的風(fēng)量需求遠(yuǎn)小于風(fēng)機(jī)的額定值；之前一直采用調(diào)節(jié)入口擋板來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，而根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，這種方式會(huì)使很多能量直接損失在擋板上，且效果也不如意。為了降低能耗，該公司決定在收塵主風(fēng)機(jī)環(huán)節(jié)采用變頻調(diào)速裝置；在眾多競(jìng)爭(zhēng)者中，匯川高壓變頻器力壓群雄，中標(biāo)此項(xiàng)目。后來(lái)的運(yùn)行狀況，也證明了選用匯川HD90高壓變頻器實(shí)為明智之舉。
3.1 現(xiàn)場(chǎng)狀況
     河北某水泥現(xiàn)場(chǎng)的主抽風(fēng)機(jī)采用匯川技術(shù)HD90高壓變頻器，負(fù)載為：10kV 1250kW電機(jī)拖動(dòng)的收塵主風(fēng)機(jī)
      運(yùn)行狀況：全天24小時(shí)運(yùn)行
      風(fēng)量控制：入口擋板調(diào)節(jié)，正常工作時(shí)閥門開(kāi)度為40% ；詳細(xì)參數(shù)如下：

3.2 改造方案
      3.2.1 前期考察
      通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝及電控方式的考察，負(fù)載風(fēng)機(jī)為常見(jiàn)的W8系列離心風(fēng)機(jī)，而電控采用DCS控制方式。最后綜合分析現(xiàn)場(chǎng)各因數(shù)，為其選配的高壓變頻器型號(hào)為：HD90-J100/1600-DN。

                                                                         圖3 主回路電氣圖

3.2.2 技術(shù)方案
   a）主回路：采用一拖一手動(dòng)旁路方案，見(jiàn)圖3。
      此方案是手動(dòng)旁路的典型方案。原理是由3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS41、QS42和QS43和高壓開(kāi)關(guān)QF、電動(dòng)機(jī)M組成。要求QS42和QS43之間存在機(jī)械互鎖邏輯，不能同時(shí)閉合。變頻運(yùn)行時(shí)，QS43斷開(kāi)，QS41和QS42閉合；工頻運(yùn)行時(shí)，QS41和QS42斷開(kāi)，QS43閉合。高壓開(kāi)關(guān)QF、電動(dòng)機(jī)M為現(xiàn)場(chǎng)原有設(shè)備。
  b) 控制回路：利用原有的DCS控制平臺(tái)，遠(yuǎn)程調(diào)速、遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行頻率和輸出電流等。
    四、匯川技術(shù)HD90高壓變頻器改造優(yōu)勢(shì)
4.1 HD90高壓變頻器技術(shù)特點(diǎn)
      匯川技術(shù)HD90高壓變頻器以高速浮點(diǎn)DSP為控制核心，采用功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高-高電壓源型變頻器，其諧波指標(biāo)遠(yuǎn)小于IEE519-1992的諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高，輸出波形質(zhì)量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數(shù)補(bǔ)償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題，可以使用普通的異步電機(jī)。匯川技術(shù)HD90高壓變頻器除具有以下特點(diǎn)：
(1)采用高速DSP+RAM+FPGA作為核心處理器，運(yùn)算速度更快，控制更精準(zhǔn)。
(2)飛車啟動(dòng)功能。能夠識(shí)別電機(jī)的速度并在電機(jī)不停轉(zhuǎn)的情況下直接啟動(dòng)。
(3)具備突發(fā)相間短路保護(hù)功能。如果由于設(shè)備原因及其他原因造成輸出短路，此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護(hù)功能，將會(huì)導(dǎo)致重大事故。匯川變頻器在發(fā)生類似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出，保護(hù)設(shè)備不受損害，避免事故的發(fā)生。
(3) 節(jié)能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示功能。HD90系列高壓變頻器的人機(jī)界面采用匯川技術(shù)自己的HMI產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，具備多個(gè)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示功能，特別是可以顯示HD90高壓變頻器的節(jié)電數(shù)據(jù)。
(4) 來(lái)電自啟動(dòng)及低電壓穿越功能，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)電壓瞬間跌落或波動(dòng)時(shí)、系統(tǒng)可保證瞬間失電不跳閘，且在失電后5個(gè)周期內(nèi)變頻器運(yùn)行不受影響，超過(guò)5個(gè)周期變頻器自動(dòng)降額運(yùn)行，失電超過(guò)9s后變頻器停機(jī)。該特點(diǎn)保證設(shè)備在電網(wǎng)波動(dòng)的情況下，最大限度實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，從而提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。
(5）遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，HD90可以選配無(wú)線通訊、現(xiàn)場(chǎng)總線兩種模式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心24小時(shí)記錄數(shù)據(jù)。

4.2 變頻改造
      經(jīng)匯川HD90高壓變頻改造后，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。并對(duì)變頻器在各種工況下進(jìn)行了鑒定性測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目及結(jié)果為：
1） 加速時(shí)間：滿載時(shí)，從0Hz加速至50Hz，只需要38秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于客戶要求的加速時(shí)間最大值60秒。
2） 減速時(shí)間：滿載時(shí)，從50Hz減速至0Hz，只需要65秒，同樣也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于客戶要求的減速時(shí)間最大值100秒。
3） 實(shí)際節(jié)電：正常生產(chǎn)后，不再控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)門，而將其全部打開(kāi)，變頻器只需運(yùn)行到32～35Hz，其輸出功率就可以滿足生產(chǎn)，實(shí)際的輸出功率為590kW左右，保守估計(jì)每年節(jié)約電費(fèi)為180萬(wàn)元。
4）  該用戶之前在給水泵上選用過(guò)某其他廠家高壓變頻器，每次從高頻向低頻調(diào)速時(shí)，都會(huì)報(bào)過(guò)壓故障。針對(duì)此問(wèn)題，應(yīng)客戶要求，此次對(duì)匯川HD90高壓變頻器連續(xù)做了5次減速停車實(shí)驗(yàn)，期間速度響應(yīng)快，且無(wú)任何故障發(fā)生。
5）  節(jié)省人力：改造前，需要專門人員調(diào)節(jié)風(fēng)門；變頻改造后，只需在DCS控制臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)速即可。
6）  將運(yùn)行風(fēng)機(jī)改用變頻控制后，可徹底避免大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的沖擊力矩對(duì)電機(jī)的損壞。延長(zhǎng)了電機(jī)和管道的檢修周期，減輕了檢修人員的維護(hù)工作量；提高了機(jī)組自動(dòng)裝置的穩(wěn)定性，為機(jī)組的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行提供了可靠保證；風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)得到了改善，提高了運(yùn)行效率。
7）  采用變頻調(diào)速，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低使環(huán)境噪音影響得到大大改善。
8）  變頻器啟動(dòng)，屬于無(wú)擾啟動(dòng)，不會(huì)對(duì)其他負(fù)載產(chǎn)生電流沖擊。

                                                                      圖5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用照片

五、結(jié)束語(yǔ)
      HD90系列高壓變頻器為蘇州匯川技術(shù)有限公司的成熟產(chǎn)品，此次現(xiàn)場(chǎng)的良好運(yùn)行，也有力證明了我公司的磁鏈閉環(huán)控制技術(shù)較同類廠家的控制方式更先進(jìn)。近年來(lái)，HD90系列高壓變頻器廣泛用于冶金、電力、石化、礦山、建材和市政等領(lǐng)域；拖動(dòng)的負(fù)載有風(fēng)機(jī)、水泵、提升機(jī)、皮帶機(jī)、空壓機(jī)、密煉機(jī)和攪拌機(jī)等。其良好的性能，已經(jīng)贏得了用戶的口碑。
高壓變頻器經(jīng)歷了殘酷的價(jià)格戰(zhàn)洗禮，現(xiàn)在市場(chǎng)已趨于平穩(wěn)；而性能和質(zhì)量已成為當(dāng)今用戶追求的重點(diǎn)。匯川HD90系列高壓變頻器從問(wèn)世之初，就以高性能和好質(zhì)量定位；之前的事實(shí)已經(jīng)說(shuō)明，HD90系列高壓變頻器已經(jīng)從諸強(qiáng)中脫穎而出。

深圳市匯川技術(shù)股份有限公司
      深圳市匯川技術(shù)股份有限公司專注于工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，定位服務(wù)于中高端設(shè)備制造商，以擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)為基礎(chǔ)，以快速為客戶提供個(gè)性化的解決方案為主要經(jīng)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值與客戶價(jià)值共同成長(zhǎng)。匯川在全國(guó)擁有66個(gè)辦事處，236家授權(quán)代理商，90家全國(guó)聯(lián)保中心。欲進(jìn)一步了解匯川，請(qǐng)?jiān)L問(wèn) www.inovance.cn。