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摘要： 活性石灰因其具有活潑的化學性能、硫等有害元素含量少等優點，被廣泛應用于煉鋼行業。在石灰回轉窯工藝中，窯尾高溫引風機作為重要的設備，它維持著窯內的壓力以及尾氣的排放。對其進行變頻改造，不僅可以實現節能降耗，還能改善設備運行與工藝效果。

關鍵詞：冶金、活性石灰、回轉窯、窯尾引風機、高壓變頻器、

一、概述

1.1 客戶情況

云南某石灰廠主要設備為石灰回轉窯，年產量60萬噸活性石灰。此次變頻改造的設備為回轉窯窯尾高溫引風機。改造前由擋板調節風量，開度通常為40%-—60%之間，使大量的電能都浪費在了檔板截流、介質擾動、和風壓損耗上。

圖1 窯尾高溫風機及電機

1.2 工藝簡介

石灰石經過破碎機破碎后，經過篩選,合格的石灰石存放在貯倉內，由上、下2個料位計控制加料量，然后通過下料管將石灰石均勻分布到預熱器各個室。石灰石在預熱器被1150℃窯尾煙氣加熱到900℃左右，約有30%分解，經液壓推桿推入回轉窯內，石灰石在回轉窯內經焙燒分解為CaO和CO2。分解后生成石灰從窯頭進入冷卻器，在冷卻器內被鼓入的冷空氣冷卻到100℃以下排出，經熱交換的600℃熱空氣進入窯內為煤燃料助燃。回轉窯燃燒產生的高溫煙氣，在預熱器內與石灰石進行熱交換以后，溫度降至260℃以下，經多管冷卻器冷卻然后進入高溫袋式除塵器，除塵后由高溫風機經煙囪排入大氣。排出冷卻器的石灰經振動給料機、鏈斗運輸機、斗式提升機、膠帶輸送機送入石灰成品庫。

圖2 石灰窯工藝流程

1.3 原工藝設備配置

改造前，現場采用風機擋板開度來調節流量，以滿足工藝要求。窯尾高溫風機直接與異步電機連接，正常生產時，風機全速運行，風門開度為40%左右。當有時候工藝需求風量大時，需要人工去操作擋板，耗時且效率低。另外電機一直處于全速運行狀態，不僅浪費電能，更對電機本生有很大的損耗。

二、變頻方案實施

2.1 變頻器選型

根據現場負載電機功率大小，同時考慮現場海拔與電機過載情況，匯川為客戶配備的變頻器型號為HD90-J100/1250-DN。該產品具有設計余量大、過載能力強，操作方便，質量可靠等優點。

2.2 電氣控制原理

變頻改造后的高溫風機采用一拖一手動旁路，電氣控制原理見下圖。

圖3 系統方案圖

此方案是手動旁路的典型方案，原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3和高壓開關QF1、電動機M組成。要求QS2和QS3之間存在機械互鎖邏輯，不能同時閉合。正常變頻運行時，QS3斷開，QS1和QS2閉合;為防止變頻器出現故障時，處理時間較長，影響窯的生產，因此在選型時配備了高壓旁路柜，在變頻器出現故障時，可以迅速轉換到電動機直接啟動狀態，保證窯系統的生產。

2.3 變頻器控制方式

現場變頻器采用2種控制方式：

1) 本地控制：從變頻器操作界面控制電動機的啟動和停機，并能完成變頻器的所有控制，通過觸摸屏設置運行頻率等。

2) 遠程控制：在變頻器控制柜面板上設置就地/遠程轉換開關，進行就地/遠程操作，通過內置端子排接口接受來自現場的遠程控制。變頻器采用遠程控制時，通過遠控操作臺發送開關量控制指令到變頻器，可控制變頻器啟動、停止、復位;修改頻率時，操作臺發送4 ~20mA的模擬量信號，對應變頻器0~50Hz。

三、變頻改造優勢

1) 節能效果明顯：較之前一直工頻運行，變頻降頻運行可顯著減少能源浪費，降低生產成本。

2) 安全性提高：高壓變頻器實現了對電機的軟啟動，避免了之前啟動時的沖擊電流和沖擊轉矩，對延長電動機和負載的使用壽命，減少對電網的沖擊，保證機組正常運行具有非常重要的實際意義。

3) 提高了自動化水平，使得操作更為簡單，方便維修。

4) 功率因數高，無諧波，不會對用戶電網產生影響。

四、匯川技術HD90高壓變頻器技術優勢

1) 矢量控制技術

HD90系列高壓變頻器具備矢量控制技術，基于電機d-q軸數學方程式解析，對電機定子電流解耦成勵磁分量電流和轉矩分量電流，并分別加以控制，以達到模擬自然解耦的直流電動機的控制效果。

2) 非對稱旁路技術

HD90系列高壓變頻器采用單元級聯方式，當其中某個單元出現故障后，在單元配備旁路功能(可選)的情況下，通過非對稱旁路技術可以使系統不停機運行。HD90的非對稱技術可以實現比傳統旁路方案更高的電壓輸出幅值。

3) 飛車啟動功能

HD90系列高壓變頻器具備飛車啟動功能，能夠在未知電機旋轉速度的狀況下啟動變頻器，變頻器自動進行頻率搜索，直至搜索到與電機實時旋轉頻率相符的頻率，此時變頻器輸出相應頻率，并控制電機旋轉至指定頻率，此技術能有效減少瞬間停電對生產的影響以及對電網的沖擊。

4) 雙路控制電源

HD90控制系統采用雙電源供電，控制電源失電后可正常工作;一路由用戶提供，一路由高壓變壓器繞組降到380v。兩路電源切換電路采用儲能電容，保證切換時平滑無擾動。

5) 來電自啟動功能

電網瞬間跌落或波動時，系統可保證瞬間失電不跳閘，且在失電后5個周期內變頻器運行不受影響，超過5個周期變頻器自動降額運行，失電超過9s后變頻器停機，連續生產提高系統生產效率。

6) 高可靠性器件

核心器件IGBT、整流二極管、高品質電容、主控制芯片ARM、DSP、FPGA等均選用高品質器件，保證了運行的高可靠性，生命周期長。

五、現場應用照片

圖4 風機及廢氣排放圖

圖5 現場變頻器

五、結束語

在工業飛速發展的今天，企業間競爭已至白熱化程度，能源、設備的節約成為競爭的關鍵。匯川HD90系列高壓變頻器作為成熟、穩定的產品，可以為客戶提供完善的節能方案和設備，實現節能降耗，為社會節省資源，為企業帶來效益。

蘇州匯川技術有限公司專注于工業自動化控制產品的研發、生產和銷售，定位服務于中高端設備制造商，以擁有自主知識產權的工業自動化控制技術為基礎，以快速為客戶提供個性化的解決方案為主要經營模式，實現企業價值與客戶價值共同成長。匯川技術在全國擁有66個辦事處，236家授權代理商，90家全國聯保中心。欲進一步了解匯川技術，請訪問 www.inovance.cn。