摘要：變頻調(diào)速技術(shù)因其優(yōu)越的控制特性和節(jié)能效果，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)得到廣泛的應(yīng)用。本文介紹了普傳變頻器在回轉(zhuǎn)窯主傳動(dòng)上，替代原有直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用。闡述了變頻器調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速  直流調(diào)速  回轉(zhuǎn)窯 

1 前言

      在水泥、耐火材料、冶金等工業(yè)，回轉(zhuǎn)窯是主要的大型核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響回轉(zhuǎn)窯的使用壽命、產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。傳統(tǒng)上，回轉(zhuǎn)窯主傳動(dòng)均是采用直流電機(jī)拖動(dòng)或者交流電機(jī)帶液力耦合器調(diào)速，由于直流調(diào)速系統(tǒng)存在維修工作量大、事故率高以及使用環(huán)境受限制等缺點(diǎn)及變頻調(diào)速起動(dòng)平滑，轉(zhuǎn)矩控制好及節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，近年來采用變頻調(diào)速系統(tǒng)替代了原直流調(diào)速系統(tǒng)或液力耦合器調(diào)速成為趨勢(shì)。普傳科技股份有限公司研發(fā)的高性能矢量變頻器在上述行業(yè)有諸多應(yīng)用，取得很好的工藝要求和節(jié)能效果。本文以烏海某公司的回轉(zhuǎn)窯改造為例說明普傳科技變頻器在主傳動(dòng)的良好應(yīng)用。

2 回轉(zhuǎn)窯原調(diào)速系統(tǒng)存在的問題

      該現(xiàn)場(chǎng)主傳動(dòng)原來用的是直流調(diào)速系統(tǒng)，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)該調(diào)速系統(tǒng)許多的問題：

1、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可靠性差。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法是弱磁升速，采用的是直流電機(jī)磁繞組中串接變阻器，使繞組中電流減小，即繞組磁場(chǎng)減小，使得直流電機(jī)弱磁升速。這種調(diào)速方法最大的缺點(diǎn)就是變阻器滑動(dòng)觸頭在滑動(dòng)過程中發(fā)生接觸不良、卡滯、斷裂故障時(shí)，會(huì)引起調(diào)速不正常事故，在實(shí)際生產(chǎn)中客戶經(jīng)常遇到這種故障現(xiàn)象。同時(shí)，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的二次回路接線比較復(fù)雜，采用各種繼電器組合而成，有的繼電器對(duì)勵(lì)磁回路中的小電流變化反應(yīng)不夠靈敏，因此，控制及保護(hù)元器件的精度不高，可靠性差，在設(shè)備原來的啟動(dòng)和運(yùn)行操作過程中已經(jīng)多次發(fā)生過失速等故障。

2、直流電源設(shè)備龐大，故障多，不經(jīng)濟(jì)。直流電機(jī)有專用電源，原來的整流變壓器、功率單元、供配電設(shè)備等設(shè)立專門的配電室，體積大、設(shè)備重、元器件多，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員介紹，每年的故障和檢修次數(shù)達(dá)上百次，同時(shí)查找故障麻煩，備件消耗大，整流變壓器本身就耗電，運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量必須通過專用風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷。這樣每年器件的本身損耗就很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)于這種損耗客戶每年要支付達(dá)數(shù)萬元的費(fèi)用。

3   回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格與特點(diǎn)

      該回轉(zhuǎn)窯技術(shù)參數(shù)如下，外型尺寸：4米 x 60米；主傳動(dòng)電機(jī)型號(hào)：Y2-355L-6；電機(jī)功率：250KW；轉(zhuǎn)速：990r/min

      回轉(zhuǎn)窯屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，動(dòng)、靜阻力矩都很大，是重載起動(dòng)。其負(fù)載特點(diǎn)是：
    1） 恒力矩，阻力同轉(zhuǎn)速無關(guān)；
    2） 起動(dòng)力矩大，經(jīng)常要在滿載條件下啟動(dòng)，對(duì)托輪未形成油膜，阻力矩較大，一般是正常運(yùn)行時(shí)的3.5～4倍。
      因此要求在選用變頻時(shí)，要求其在低速時(shí)具有穩(wěn)定的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

      由于回轉(zhuǎn)窯的這種負(fù)載特點(diǎn)，在變頻器和電機(jī)的選擇上就較其他負(fù)載要復(fù)雜得多。功率選擇過大，起動(dòng)和運(yùn)行雖然都沒有問題，但一次性投資加大，能耗增加，出現(xiàn)了長(zhǎng)期運(yùn)行大馬拉小馬的現(xiàn)象；功率按實(shí)際運(yùn)行情況選擇，雖然效率高，投資小，但在起動(dòng)時(shí)會(huì)時(shí)常出現(xiàn)過載現(xiàn)象而無法正常起動(dòng)。因此，變頻器功率的選擇非常重要。

4  變頻器配置及調(diào)試中的注意問題

      回轉(zhuǎn)窯低速啟動(dòng)力矩大，屬大慣性負(fù)載生產(chǎn)設(shè)備，起動(dòng)以后，其維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動(dòng)能量就會(huì)變得較小，采用交流變頻器控制，解決起動(dòng)和正常運(yùn)行的合理分配將是回轉(zhuǎn)窯變頻控制的關(guān)鍵。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的這種特性，選擇變頻器時(shí)，適當(dāng)增大變頻器的容量是必要的，本現(xiàn)場(chǎng)采用恒轉(zhuǎn)矩特性的普傳科技PI7800 280H3變頻器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
    1） 由于變頻器的安裝位置距離窯頭操作室100米左右，為防止外界的電磁干擾，采用電流信號(hào)調(diào)速，在窯頭加裝信號(hào)變送器，用4～20mA電流信號(hào)來控制變頻器的調(diào)速。
    2）為了減小干擾和控制變頻器的諧波成分，在變頻器的輸入輸出端要加裝輸入輸出電抗器，

    3） 按照變頻器的一般設(shè)定，在無物料時(shí)起動(dòng)正常，但在下料一段時(shí)間后，停下再起動(dòng)時(shí)，發(fā)生過電流，不能起動(dòng)。針對(duì)回轉(zhuǎn)窯只是在起動(dòng)時(shí)的阻力大，而一旦轉(zhuǎn)起來就屬于常規(guī)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)，將加速時(shí)間適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)，應(yīng)用普傳變頻器的轉(zhuǎn)矩提升功能，并在變頻器提供的61種V/F曲線中選擇最佳的曲線，這樣在啟動(dòng)的時(shí)候

      不但有足夠的力矩，而且曲線的坡度降低，使啟動(dòng)更加平滑。

圖示為回轉(zhuǎn)窯改造前后的主傳動(dòng)系統(tǒng)

5  變頻器參數(shù)設(shè)置

6  應(yīng)用特點(diǎn)及使用效果
    1、電機(jī)啟動(dòng)無沖擊、運(yùn)行平穩(wěn)?；剞D(zhuǎn)窯主傳動(dòng)采用直流調(diào)速控制時(shí)不能在很低的速度下運(yùn)行，起動(dòng)過程中設(shè)備振動(dòng)很大。采用交流變頻調(diào)速時(shí)，電機(jī)是從零速開始起動(dòng)，初始起動(dòng)力矩小，漸漸平滑升速，減小了對(duì)設(shè)備的沖擊，降低了設(shè)備的故障率，為穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯的熱工參數(shù)創(chuàng)造了必要的條件?；剞D(zhuǎn)窯調(diào)速為0－50Hz、轉(zhuǎn)速為0－975r/min，正常運(yùn)行時(shí)僅有700－800r/min，運(yùn)行頻率為40Hz左右，因此完全滿足回轉(zhuǎn)窯工況的要求。
    2、變頻器具有齊全的保護(hù)功能，運(yùn)行中如出現(xiàn)過流、過載、過壓、缺相及過熱時(shí)，變頻器都能及時(shí)對(duì)電機(jī)加以保護(hù)，并顯示故障原因，因而縮短了維修時(shí)間。
    3、提高功率因數(shù)，節(jié)能效果非常顯著：改造前的功率因數(shù)0.8，改造后達(dá)到0.95以上；改造后的年耗電量比改造前減少40％以上。

4、變頻器運(yùn)行幾個(gè)月來，沒有發(fā)生過任何故障，大大減少了維修工作量，同時(shí)也提高了回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。
    5、節(jié)約檢修費(fèi)用：原直流電機(jī)系統(tǒng)每年的維護(hù)費(fèi)用大約在2萬元左右，而采用了變頻調(diào)速后，由于普傳科技變頻的保護(hù)功能強(qiáng)，無沖擊，延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命，免維護(hù)周期長(zhǎng)，每年可節(jié)省檢修費(fèi)用2萬元。

6、安裝變頻調(diào)速后，變頻器實(shí)際輸出電流為300－350A，電壓為260－280V，比原來的系統(tǒng)節(jié)電效果明顯，間接經(jīng)濟(jì)效益更為可觀。因而能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，減少了因故障停機(jī)造成的生產(chǎn)損失，使所燒制材料的產(chǎn)量、質(zhì)量有一定的提高。

7  小結(jié)
1 、應(yīng)用變頻器和三相交流電機(jī)拖動(dòng)回轉(zhuǎn)窯，由于不存在直流電機(jī)傳動(dòng)情況下的電刷和換向器所引起的故障，可靠性大大提高。便于檢修，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

2、通過采用交流調(diào)速，不但電機(jī)容量減小、節(jié)能運(yùn)行，而且回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率和產(chǎn)能較一般直流裝置有了很大的提高，保證了工藝波動(dòng)條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。一般回轉(zhuǎn)窯的動(dòng)力拖動(dòng)配置裕量大，按常規(guī)選用的直流電機(jī)拖動(dòng)，完全可以用同容量的交流電動(dòng)機(jī)替代，不需加大功率。