新型干法水泥生產線的旋窯內燃燒產生的余熱廢氣，在窯尾高溫風機的作用下，通過預熱器對進入窯尾前的生料進行預熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過高溫風機抽出進入廢氣處理（除塵及排出）。均化好的生料預熱后在回轉窯內煅燒成熟料，回轉窯內需要合適的氣壓及溫度，才能使煤粉有一定的懸浮時間進行充分燃燒，生料才能在窯內達到很好的熱處理。由于其工藝上的要求控制窯尾預熱器的壓力，通過DCS的控制來對高溫風機的風量進行調節(jié)，因此高溫風機的電機一般采用調速控制。前些年一般采用液力耦合器、繞線式電機轉子串水阻等方式進行調速，而在上世紀90年代迅速發(fā)展起來，并在近幾年成熟的高壓交流變頻調速技術，在經過大量成功的現場應用并顯示其巨大的節(jié)能效益后，高壓變頻器成為國家水泥節(jié)能設計規(guī)范標準要求的設備。我國在2007年10月25日頒布、2008年5月1日起執(zhí)行的強制性標準《GB50443-2007水泥廠節(jié)能設計規(guī)范》中規(guī)定：“窯尾高溫風機應采用變頻調速裝置”。

　　高壓變頻器現已被廣泛應用于各行各業(yè)，廣州智光公司的ZINVERT系列高壓變頻器從2005年起開始應用于水泥行業(yè)的電機節(jié)能改造，至今已成功應用于幾十條水泥生產線的窯尾高溫風機、窯頭風機、生料磨循環(huán)風機、水泥磨風機等風機的節(jié)能改造，創(chuàng)造了顯著的節(jié)電經濟效益，取得了成功的改造經驗。本文特別對ZINVERT系列高壓變頻器在5000t/d高溫風機的應用技術進行簡要介紹。

　　一、高壓變頻在窯尾風機的應用

　　1.高溫風機的管道“塌料”問題導致電機過流甚至跳停

　　窯尾高溫風機是保證水泥生產線窯內負壓的重要負載，即使在工頻運行、采用液力耦合器調速的高溫風機，也常見由于管道“塌料”導致高溫風機電機過負荷跳閘，導致生產中斷。而對由于變頻器裝置的電力電子器件過負荷能力的限制，以上由于“塌料”造成的高溫風機過負荷導致的變頻器保護停機現象，將給水泥生產線造成更多的損害。
　　高溫風機“塌料”導致的過負荷是由于在旋窯水泥生產線生產過程中，預熱器管壁上的粉塵黏附到一定厚度時就會坍塌脫落，造成管道內粉塵濃度增大，阻力增加，負壓升高，使排風機負荷增加或垂直煙道在清潔時或有物料“塌料”，同樣也會造成氣流波動，使排風管內氣流紊亂，造成高溫風機過負荷停機，該現象的頻繁出現對高溫風機電動機造成損壞。在實際使用過程中的“塌料”現象，會不定期的導致電機運行電流在極短的時間內超出正常電流數倍，如使用一般廠家生產的通用型高壓變頻器，可能導致變頻器運行過程中頻繁跳機，直接影響高溫風機與水泥生產線的正常運行。

　　目前國內水泥行業(yè)高壓變頻器的專業(yè)生產制造商，研制的ZINVERT系列高壓變頻調速系統(tǒng)從2005年投入水泥生產線的變頻改造，特別針對高溫風機的運行工藝情況進行了大量的研究分析，并針對性地研制出專業(yè)技術。研發(fā)技術人員深入應用現場，了解掌握現場工藝情況，總結現場應用經驗，推出了針對水泥生產線窯尾高溫風機的專用變頻器技術，采用自主研發(fā)的“瞬態(tài)尖峰負荷差分控制技術”，從設備的硬件設計、控制軟件設計等多方面對高溫風機的不定期尖峰負荷運行，進行全方位的設計改進。具有這種技術的ZINVERT系列高壓變頻器成為“高溫風機的專用變頻器”，有效地避免了通用高壓變頻器在運行中由于“塌料”所導致的反復跳機。ZINVERT系列高壓變頻器目前已在多條5000t/d旋窯生產線的高溫風機得到實際應用，基本解決了高溫風機變頻器由于“塌料”導致的跳閘停運、生產中斷的問題。減少高溫風機停運對生產造成的影響，降低電機設備故障率，取得節(jié)能、增效的巨大效益，得到用戶普遍認可。

　　2.高溫風機變頻的電源波動與運行可靠性問題

　　水泥行業(yè)連續(xù)生產的性質決定了使用高壓變頻器需要有很高的可靠性。ZINVERT系列智能高壓變頻調速系統(tǒng)采用主流的功率單元串聯技術方案，而不是功率器件直接串聯，避免了直接串聯帶來的均壓問題，本質上保證了系統(tǒng)的可靠性。同時，產品具有對電網電壓的適應范圍寬、單元故障自動旁路、工頻旁路、瞬時停電再啟動功能、包括相間短路保護功能等技術，在提高起動力矩和轉速精度的同時，提高了抗電網波動和負載擾動能力，大大提高了可靠性，ZINVERT系列智能高壓變頻調速系統(tǒng)，通過幾十條生產線的運行證明國產高壓變頻器調速技術的成熟。

　　3.變頻器應用的諧波與干擾影響

　　這一方面是變頻器輸入諧波對電網的影響，如果變頻器輸入電流諧波較大(比如傳統(tǒng)的電流源型變頻器)，會產生如下危害：供電系統(tǒng)的繼電保護裝置誤動作，可能導致大面積停電；測量儀器儀表誤差增大，影響計量精度和控制性能；從而影響其他電力電子裝置，電子計算機系統(tǒng)及通信設備的正常工作。諧波使電機、變壓器和電容器等用電設備損耗增大，嚴重時會過熱或燒損。ZINVERT系列高壓變頻器采用的輸入多重化移相整流技術、單元級聯多電頻的輸出技術，輸入、輸出電流諧波失真極小，滿足標準的要求，不會對電網、電機產生超標的諧波影響。大、中型水泥廠自動化水平高，大多數采用自動化儀表和計算機控制系統(tǒng)，對用電系統(tǒng)的諧波要求很高，ZINVERT系列的智能高壓變頻調速系統(tǒng)在這方面有很大的優(yōu)勢。

　　諧波影響的另一方面問題是外部諧波對高壓變頻器的影響，由于旋窯的旋轉采用直流電機，因此可能產生較大的諧波，必須采取相應的治理措施，以保證高壓變頻器的輸入電壓穩(wěn)態(tài)總諧波含量THD不超過10%，其中任何奇次諧波均不超過5%,任何偶次諧波均不超過2%,短時(持續(xù)時間小于30秒)出現的任意一次諧波含量不超過10%。否則對母線及其他設備、高壓變頻器等均可能造成運行中的影響與損害。還有為避免干擾，變頻器的控制線須采用屏蔽電纜，單端接地，并且在布線時注意與動力線的距離，避免控制線與動力線并行敷設在同一電纜托架或線框內；變頻器負載輸出線需采取屏蔽鎧裝電纜，單端接地，以避免變頻器對附近儀表產生干擾。

　　4.變頻器應用的環(huán)境與散熱問題

　　由于水泥生產現場粉塵較大，環(huán)境相對惡劣，作為電力電子設備，由于產生約3%～4％的損耗發(fā)熱需要散熱，而一般采用風冷散熱，因此水泥生產線風機的高壓變頻器應安裝在配電室內，或專門建造房屋。并加強防塵設計和日常維護，定期進行濾網清潔。ZINVERT系列高壓變頻器采用國內獨一無二的單元與柜體結構專利設計，器件布局結構合理，散熱器與風道設計提高散熱效率，柜體采用前后進風方式提高風速、減小體積，環(huán)境適應能力強，經受住了南方夏季炎熱天氣和潮濕空氣，以及水泥廠惡劣環(huán)境的考驗。【作者】：王衛(wèi)宏