高压变频器在特种水泥生产线高温风机节能改造中的应用

1 引言

中国联合水泥集团下属某水泥有限公司1000t/d特种水泥熟料生产线，核心生产设备为∮3×48m五级旋风预热器窑外分解回转窑，主要产品为硫铝酸盐特种水泥及相关工程材料，由于受当时电气设备制造技术、性能价格比的限制及设计思想的影响，窑尾高温风机设计采用液力偶合器调速方式，近几年随着电力电气技术的发展，高压变频技术的日益成熟，其优越的调速节能节电特性得到更大范围发挥，应用推广工作正在各相关行业快速推进，在其产生巨大节能节电效益后，高压变频器成为国家水泥节能设计规范标准要求的设备，我国在2007年10月25日颁布、2008年5月1日起执行的强制性标准《GB50443-2007水泥工厂节能设计规范》中的第4.3.5条明确规定：“窑尾高温风机应采用变频调速装置。”第5.2.3条明确规定：“有调速要求的电动机应采用变频调速装置。”因此2011年8月份，公司淘汰了原液力偶合器，新增高压变频器调速的节能改造方案。

2原设备概况

公司现场高温风机机组的主要参数如下：

2.1高温风机铭牌参数

型号：W6-2-29-1 NO19.5 最高使用介质密度：1.4kg/m3 温度：450℃ 进口流量(风量)：170000m3/h 轴功率556kW 全压(风压)： 8400Pa 主轴转速：1450rpm

2.2电机铭牌参数

电机型号：Y500-4 额定功率：630kW 额定电压：10000V 额定电流：43.3A

额定转速：1490rpm 功率因数：0.885 额定频率：50Hz 接线方法：Y 绝缘等级：F

3 改造前液力偶合器工作简述

液力偶合器又称液力联轴器，是以液体为工作介质，利用液体的动能的变化来传递能量的叶片式传动机械。液力偶合器由泵轮、涡轮、转动外壳、导流管等组成。液力偶合器有以下工作特点：

优点：液力偶合器属于机械调速，调速方法简单，初投资低，容易实施。

缺点：

(1)液力偶合器在调节过程中存在滑差损失，由于滑差功率都是以发热的形式消耗，然后通过冷却水冷却后白白浪费掉，机械效率比较低。

(2)由于用油用水，现场油路水路管道布置复杂，尤其是现场漏油渗油现象普遍。

(3)与变频调速方式相比，液力偶合器调速的精度还比较差，对于对设备转速要求较严的场合，液力偶合器调速无法满足机组的运行要求。同时，液力偶合器在负载低转速时，电机的功率因数也不如变频调速。

液力偶合器在高压变频器技术成熟前，在水泥行业窑尾高温风机调速场合，应用十分广泛，属于一段时期内的主流设计配置，但液力偶合器调速毕竟属于有滑差损失的低效调速方式，因此上世纪90年代迅速发展起来并在近几年成熟的高压变频调速技术正得到大面积推广与应用。

4高压变频调速系统简介

4.1变频原理及高压变频特点

异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速的，在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率，因而消耗转差功率小，效率高，是异步电动机最为合理的调速方法。目前，变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用。