ChinaAcademicournalElectronicPublishin的變頻器這無(wú)疑是變頻器生產(chǎn)：技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的標(biāo)志，也變頻調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)整速的一種新興電氣傳動(dòng)方法近二十年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路與計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展和現(xiàn)代自動(dòng)控制理論在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)己成為一門建立在電力電子學(xué)微處理機(jī)、電氣傳動(dòng)和自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)之上的新興工程化技米在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，新一代變頻器以其調(diào)速范圍寬，運(yùn)行安全可靠，電機(jī)噪聲小，維護(hù)量小，維修費(fèi)用低，且可大幅度節(jié)約電能，提高設(shè)備效率而日益得到較廣泛應(yīng)用，目前己呈現(xiàn)出變頻調(diào)速取代直流調(diào)速的趨勢(shì)。

　　2.1普遍情況應(yīng)該說(shuō)我們國(guó)家在實(shí)施863計(jì)劃以后，就十分重視交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，如GB12479-90（三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中推薦了兩種節(jié)電效果顯著的調(diào)速方式，即變頻調(diào)速與繞線式電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速應(yīng)該看到：自從八十年代后期世界各大電氣公司相繼推出應(yīng)用了CPU或DSP等高速運(yùn)算器件，應(yīng)用SPWM正弦脈寬調(diào)制方式與矢量變換控制技術(shù)的通用變頻器，尤其是新一代電力電子器件IGBT用作變頻器的功率模塊以后，雖然進(jìn)口變頻器價(jià)格昂貴，變頻調(diào)速技術(shù)仍然在我國(guó)不同行業(yè)的許多企業(yè)中獲得應(yīng)用，一般情況下都為應(yīng)用企業(yè)獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　華為公司近來(lái)又開(kāi)發(fā)出TD系列以IGBT為功率器件將對(duì)進(jìn)口變頻器的價(jià)格起到抑制作用。

　　2工業(yè)爐窯變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀工業(yè)爐窯一般都要應(yīng)用許多風(fēng)機(jī)與泵，而且我國(guó)老企業(yè)用于工業(yè)爐窯與鍋爐的風(fēng)機(jī)大都采用定速運(yùn)行，為滿足工藝需求用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)煙氣流量（如引風(fēng)機(jī)）或空氣流量（如鼓風(fēng)機(jī)），用在冷卻水、循環(huán)水管網(wǎng)上的水泵也大都采用閥門調(diào)節(jié)流量況且在沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的情況下，為了追求生產(chǎn)流程的“可靠性”，這些風(fēng)機(jī)與泵的負(fù)載率一般都較低，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重，因而電能浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)電潛力較大在一些老企業(yè)工業(yè)爐窯及鍋爐的驅(qū)動(dòng)裝置上，還仍可見(jiàn)到滑差調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、有級(jí)調(diào)速及整流子電機(jī)等這些低效調(diào)速方法與裝置因而，目前變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)爐窯及鍋爐上的應(yīng)用前景還是很廣闊的同時(shí)我們還應(yīng)該看到：變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)爐窯等設(shè)備上的應(yīng)用（應(yīng)該使用的場(chǎng)合）遠(yuǎn)不如PLC廣泛，這一則是由于以往變頻器價(jià)格較高；更主要的是工業(yè)爐窯一般都是企業(yè)的重點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)備，在本企業(yè)沒(méi)有使用經(jīng)驗(yàn)的情況下，現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理與設(shè)備管理人員大多不愿冒此風(fēng)險(xiǎn)；還有一點(diǎn)就是變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用雖說(shuō)目前在企業(yè)充其量只能算一個(gè)“新產(chǎn)品新技術(shù)應(yīng)用”

　　項(xiàng)目，但若在工業(yè)生產(chǎn)中以節(jié)電為目的應(yīng)用或應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，卻要求項(xiàng)目的技術(shù)負(fù)責(zé)人了解電氣傳動(dòng)技術(shù)的比較新發(fā)展，熟知工業(yè)爐窯的生產(chǎn)工藝，還應(yīng)有從事過(guò)程測(cè)試與過(guò)程控制的能力及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般小項(xiàng)目中不容易聚集如此強(qiáng)的技術(shù)力量。

　　3工業(yè)爐窯變頻調(diào)速應(yīng)用的技術(shù)對(duì)策1做好項(xiàng)目的可行性技術(shù)論證，優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施方案下面以筆者在炭素燃燒回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行節(jié)電技術(shù)改造的實(shí)例，談幾點(diǎn)自己在實(shí)踐中體會(huì)出的管窺之見(jiàn)與同行們交流。

　　筆者所在的企業(yè)有兩臺(tái)Y1.6K36m炭素燃燒回轉(zhuǎn)窯，原設(shè)計(jì)在回轉(zhuǎn)窯余熱鍋爐煙道出口各安裝一臺(tái)Yh 12D引風(fēng)機(jī)（其拖動(dòng)電機(jī)Y315si 4型，銘牌功率110KW）該風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；電動(dòng)機(jī)額定電流197A，空載電流59.2~60A，回轉(zhuǎn)窯正常鍛燒時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作電流105A，負(fù)載率很低0.294）；回轉(zhuǎn)窯鍛燒石油焦時(shí)的煙氣流量靠安裝于余熱鍋爐出口煙道的風(fēng)門擋板來(lái)調(diào)節(jié)，正常工況時(shí)風(fēng)門擋板開(kāi)度只有20~36%，風(fēng)門擋板用一臺(tái)DK- 310型電動(dòng)執(zhí)行器控制開(kāi)度，閥位電流保持在2重，節(jié)電潛力極大電氣傳動(dòng)方式很落后，不但電機(jī)無(wú)可靠保護(hù)裝置，且還“直接啟動(dòng)”。運(yùn)行中擋板的維修量與維修費(fèi)用也較大尤其是“窯尾負(fù)壓”是保障回轉(zhuǎn)窯及余熱鍋爐安全運(yùn)行和鍛燒工藝正常進(jìn)行的關(guān)鍵參數(shù)，但改造前窯尾負(fù)壓在窯頭操作室卻無(wú)顯示，回轉(zhuǎn)窯調(diào)溫工只能憑經(jīng)驗(yàn)由“窯頭負(fù)壓”來(lái)推測(cè)或憑動(dòng)力分廠鍋爐房的電話通知來(lái)操作而引風(fēng)機(jī)開(kāi)停時(shí)，調(diào)溫工還需從窯頭操作室下樓梯，到60米開(kāi)外的動(dòng)力分廠余熱鍋爐房去操作。

　　1995年蘭州連城鋁廠把“變頻調(diào)速節(jié)電技術(shù)應(yīng)用”列為當(dāng)年企業(yè)重點(diǎn)技術(shù)改造項(xiàng)目。項(xiàng)目組主要成員經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與調(diào)研，提出了項(xiàng)目實(shí)施方案與可行性報(bào)告，在方案中將回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)等設(shè)備作為第一批實(shí)施對(duì)象由于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家電力電子技術(shù)發(fā)展日新月異，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上進(jìn)口變頻器質(zhì)量檔次懸殊；因而在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用中，選用什么檔次的變頻器是項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵；因此，在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用可行性報(bào)告中，提出了（當(dāng)時(shí)）本廠變頻器選用原則，即只選用：以IGBT為功率模塊應(yīng)用32位CPU或DSP進(jìn)行故障診斷和SPWM調(diào)制控制、應(yīng)用了矢量變換控制技術(shù)的變頻器。由于是本企業(yè)首次使用變頻器，而且是在重點(diǎn)設(shè)備上使用，因而我們選擇了當(dāng)時(shí)在蘭州地區(qū)科技實(shí)力較強(qiáng)、用戶反應(yīng)較好的蘭州大學(xué)科技開(kāi)發(fā)總公司與廣州力得科技公司作為合作者。

　　在進(jìn)行了科學(xué)周密的項(xiàng)目前期準(zhǔn)備以后，1995年9月我們分別為1回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)安裝了一臺(tái)富士5000系列FRN90P9S- 4E變頻器（與廣州力得合作），為21回轉(zhuǎn)窯安裝了一臺(tái)FRN110P9S-4E變頻器（與蘭大合作）經(jīng)調(diào)試投入運(yùn)行后，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，諧波污染小，功率因數(shù)高，電動(dòng)機(jī)噪聲明顯減??；在確保回轉(zhuǎn)窯正常鍛燒工況的情況下，長(zhǎng)達(dá)一月的考核運(yùn)行記錄顯示：電機(jī)轉(zhuǎn)速在400~660r/min保持；考核期內(nèi)變頻器的一次電流才4~ 9A（遠(yuǎn)低于電動(dòng)機(jī)空載電流），節(jié)電效果非常顯著。在項(xiàng)目考核期內(nèi)，電度表顯示的實(shí)際節(jié)電率達(dá)87.5%，經(jīng)保守計(jì)算，僅直接節(jié)電效益，一年多即可收回項(xiàng)目全部投資在實(shí)施引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的同時(shí)，在每臺(tái)窯余熱鍋爐煙道出口均安裝了一臺(tái)電容式1151差壓變送器，將窯尾負(fù)壓在窯頭操作室顯示，從而回轉(zhuǎn)窯調(diào)溫工再?zèng)]有必要僅憑經(jīng)驗(yàn)由窯頭負(fù)壓推算窯尾負(fù)壓，為炭素生產(chǎn)工藝管理提供了準(zhǔn)確的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)4mA（槽型電流表量程可見(jiàn)電能浪費(fèi)嚴(yán)iShin電室由低壓電工維護(hù)窯頭操作H了操縱臺(tái)，我們將變頻器安裝于防塵效果極佳的變頻柜內(nèi)，并將變頻柜配電柜安裝在遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場(chǎng)的變頻器配重油1，提回轉(zhuǎn)窯h熱效率ad直至九十年代國(guó)產(chǎn)的風(fēng)嘴與ishingHouse.Allrightsreserved.從操縱臺(tái)的設(shè)計(jì)中考慮了風(fēng)機(jī)運(yùn)行與回轉(zhuǎn)窯鍛燒時(shí)的各種情況，其面板上除操作按紐與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)外，有負(fù)壓顯示儀表、電流表、電壓表及轉(zhuǎn)速表等，還有信號(hào)燈與報(bào)警裝置回轉(zhuǎn)窯調(diào)溫工只在操縱臺(tái)上操作，如此操作安全方便從95年投運(yùn)至今，除給變頻柜更換過(guò)一臺(tái)國(guó)產(chǎn)軸流風(fēng)扇外，系統(tǒng)還從未發(fā)生過(guò)任何故障變頻調(diào)速在回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)的技術(shù)應(yīng)用，不但獲得了可觀的節(jié)電效益，而且明顯地減小了電機(jī)與煙道風(fēng)門擋板等附屬設(shè)備的維修量與維修費(fèi)用，同時(shí)改善了回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行工況。

　　這個(gè)工程對(duì)我們的啟示是：對(duì)工業(yè)爐窯實(shí)施變頻調(diào)速技術(shù)改造時(shí)，不能僅僅是進(jìn)臺(tái)變頻器安裝上了事，在項(xiàng)目的前期準(zhǔn)備中一個(gè)必不可少的程序就是：要認(rèn)真進(jìn)行生產(chǎn)中的必要性、技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟(jì)上的合理性諸方面的技術(shù)論證實(shí)施方案與改造結(jié)果還要對(duì)工業(yè)爐窯或?qū)嵤┳冾l調(diào)速技術(shù)的設(shè)備本體運(yùn)行工況有所改善3.2將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)上述實(shí)例中的回轉(zhuǎn)窯是鍛燒設(shè)備，也是鋁冶煉廠的主要設(shè)備回轉(zhuǎn)窯對(duì)固體炭素材料（延遲石油焦與瀝青焦）在中碎配料前進(jìn)行高溫鍛燒的目的是排出其中的揮發(fā)份（主要是氫和甲烷）并使石油焦收縮，如鋁用炭素材料鍛燒后其殘余揮發(fā)份含量不得超過(guò)0.15~Q2%（為避免炭陽(yáng)極在焙燒時(shí)產(chǎn)生裂紋），通過(guò)鍛燒還可降低炭素材料在空氣中與氧的反應(yīng)能力，還可提高其導(dǎo)電率與機(jī)械強(qiáng)度其生產(chǎn)工藝要求回轉(zhuǎn)窯鍛燒帶溫度保持在120（±50C，由于揮發(fā)份的熱值較高，在充足供氧的情況下，揮發(fā)份充分燃燒所產(chǎn)生的熱量足以滿足工藝要求的鍛燒帶溫度；但以往我國(guó)老式回轉(zhuǎn)窯在生產(chǎn)中為了維持鍛燒溫度與保持窯內(nèi)熱平衡，不得不從窯頭用噴槍向窯內(nèi)鍛燒帶連續(xù)噴入重油，浪費(fèi)很源，污染環(huán)境，而且鍛燒質(zhì)量也差。八十年代初筆者參與了所在企業(yè)應(yīng)用DDF型儀表的“回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)調(diào)溫”項(xiàng)目（以鍛燒帶溫度為反饋信號(hào)，控制噴油量），投運(yùn)后實(shí)際效果不佳雖然后來(lái)筆者本人曾對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了許多優(yōu)化工作，曾重新構(gòu)建了“三沖量串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)”，并把原來(lái)快開(kāi)特性的調(diào)節(jié)閥改成具有近似等百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥，但現(xiàn)場(chǎng)的操作工人與生產(chǎn)管理人員仍不愿意使甩直至84與85年筆者兩次參觀了貴州鋁廠從日本引進(jìn)的具有二三次風(fēng)的回轉(zhuǎn)窯，發(fā)現(xiàn)其只在點(diǎn)火階段噴入重油而在鍛燒過(guò)程基本不噴重池對(duì)照燃燒理論我才理解了：只要向窯內(nèi)鍛燒帶不斷送入空氣，使鍛燒時(shí)溢出的揮發(fā)份獲得足夠的氧氣，能相對(duì)充分地燃燒，即可節(jié)約風(fēng)嘴澆注料技術(shù)普及后，國(guó)內(nèi)老式炭素鍛燒回轉(zhuǎn)窯才相繼應(yīng)用了二次風(fēng)在上述的實(shí)例中若要進(jìn)一步提高鍛燒質(zhì)量與工藝自動(dòng)化水平，就應(yīng)以物料平衡與能量平衡為目標(biāo)函數(shù)，組成“比較佳空氣過(guò)剩系數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)”。但目前包括八十年代引進(jìn)技術(shù)在內(nèi)的國(guó)內(nèi)炭素鍛燒回轉(zhuǎn)窯，都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)控制這其中的制約因素除現(xiàn)有的許多自動(dòng)檢測(cè)儀表（如成分分析儀表）不能“勝任”外，其附屬設(shè)備的電氣傳動(dòng)方式落后也是主要原因。因?yàn)椋绻剞D(zhuǎn)窯的驅(qū)動(dòng)裝置、給料系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速時(shí)，全流程的自控系統(tǒng)往往很復(fù)雜，而且這種系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)一般也不隹但將變頻調(diào)速應(yīng)用于這些附屬設(shè)備后，不但便于實(shí)現(xiàn)工序自動(dòng)化，還可改善鍛燒工況如筆者所在企業(yè)的回轉(zhuǎn)窯驅(qū)動(dòng)電機(jī)系ZS9-I型整流子電機(jī)，該電機(jī)屬淘汰型設(shè)備，效率低功率因數(shù)低、調(diào)速范圍窄，且電機(jī)為開(kāi)啟式結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)故障率較高，運(yùn)行中碳刷易磨損，維修量與維修費(fèi)用都較大，體積龐大，不便于檢修；比較致命弱點(diǎn)卻是其比較低轉(zhuǎn)速350r/min，總減速比291.42，則窯體的比較低轉(zhuǎn)速為1. /min，而工藝上為保證鍛燒質(zhì)量要求窯體比較低轉(zhuǎn)速<0.8r/min；可見(jiàn)這種整流子電機(jī)過(guò)窄的調(diào)速范圍會(huì)影響鍛燒質(zhì)量。原計(jì)劃在98年選用YB280H電機(jī)配用FRN37G9S-4E變頻器對(duì)整流子電機(jī)進(jìn)行改造，后因種種原因沒(méi)有實(shí)施以往國(guó)內(nèi)許多回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都使用整流子電機(jī)，直至目前只有部分企業(yè)對(duì)其實(shí)施了變頻調(diào)速技術(shù)改造有專家把工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)分為：企業(yè)管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)、過(guò)程控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)這5級(jí)，可見(jiàn)目前以交流電機(jī)變頻調(diào)速為代表的電氣傳動(dòng)屬于比較基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化體系。在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，單一的變頻器推廣對(duì)多數(shù)企業(yè)己無(wú)吸引力這里一方面應(yīng)將變頻調(diào)速技術(shù)與PLC，自動(dòng)控制理論以及計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，組成能徹底改善工業(yè)爐窯進(jìn)行工況的自動(dòng)控制系統(tǒng)；另一方面在工業(yè)爐窯自動(dòng)控制系統(tǒng)中，在需要調(diào)速或需要調(diào)節(jié)流量時(shí)，盡可能使用變頻調(diào)速技術(shù)4網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化提出了更高的要求當(dāng)我們還仍在為產(chǎn)量產(chǎn)值、企業(yè)規(guī)模這些指（下轉(zhuǎn)第477頁(yè)）性，將3D圖形設(shè)計(jì)技術(shù)融入系統(tǒng)界面，給用戶提供了接近實(shí)景的操作環(huán)境，大大提高了系統(tǒng)的易用性，這充分表明了S600系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性。

　　系統(tǒng)于1999年8月和12月通過(guò)了夏季和冬季驗(yàn)收，驗(yàn)收時(shí)控制精度超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)，達(dá)到溫度±。

　　濕度±1%.英方對(duì)工程的評(píng)價(jià)是：“該系統(tǒng)優(yōu)于勞斯萊斯公司目前所有同類型系統(tǒng)，給人以深刻的印象”