变频器在回转窑一次风机控制中的应用
电气控制与变频技术 变频调速系统在回转窑一次风机控制中的应用
变频调速系统在回转窑一次风机控制中的应用摘要一次风的大小决定着窑内煅烧带温度和其位置，在回转窑控制中，一般要求窑内煅烧带温度控制在1000--1100℃范围，煅烧带位于窑体中部，而且保持较长距离最好。
一次风的给量决定着煅烧带的温度、长度、窑尾温度和煅烧带的延续程度；若风量不足，会使挥发物燃烧不充分，窑内煅烧带的温度降低，窑尾温度低，易结圈，热量利用率低；过量的给风，又会使物料烧损率过高，窑内负压降低。
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
关键词：回转窑一次风变频器一、引言异步电动机是冶金、化工等生产企业最主要的动力设备。
作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，过去许多设备负载变化，只能依靠挡板或阀门的开度来调节，从而造成很大的能源损耗和电能浪费。
近年来，随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，应用变频器对异步电动机控制进行技术改造，成为各企业节能降耗、提高效益的重要手段。
我公司的4#回转窑，是2007年建成投产的。
其一次风机采用星三角降压启动系统，控制落后，结构不完善，控制器件、测量仪表老化严重。
在实际运行中，设备故障频繁，生产长期依靠现场手动挡板和执行机构操作，烧损率高，耗能大，压力波动较大，满足不了生产需要。
为此，2012年应用变频器对回转窑一次风机控制系统改造，通过近一年的跟踪，参数分析以及节能效果，已取得明显的成果。
这种回转窑一次风机控制技术，是目前国内较为成熟和先进的控制方式之一。
变频器在风机上的应用
一、变频节能原理：1. 风机运行曲线采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。
由图可以说明其节电原理：图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。
曲线（4）为变频运行特性（风门全开）假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。
如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。
从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。
显然，轴功率下降不大。
如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。
可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。
节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。
显然，节能的经济效果是十分明显的。
2.风机在不同频率下的节能率风机是传送气体的机械设备，是将电动机的轴功率转变为流体的机械能的一种机械.. 从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机（电机）的转速成正比，风机的风压与风机（电机）的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的二次方成正比（即风机水泵的轴功率与供电频率的二次方成正比）：根据上述原理计算可知改变风机的转速就可改变风机的功率。
在贵单位的改造中，原风机不变，电机功率不变，也就是说明该风机产生的风量不变，所以应用变频器后可以很好的解决浪费能源，匹配工况的要求例如：将供电频率由50Hz降为35Hz，风机的转速降低为原来的70％，风量降低为原来的70％，则轴功率降低为原来的34.3％，节电率高达65％，除去机械磨损以及功率因素及效率等其他因素，节电率应能达到40％（根据现场经验估算）。
变频器在风机中的应用
变频器在风机中的应用变频器是一种电子控制设备，可以将电源电压与频率转换成可控电源电压输出。
在风机的应用中，变频器可以改变电动机的转速，并控制风机的流量，使得风机在不同的工作状态下能够实现最佳效率。
一、变频器在节能方面的应用1.1 恒定流量控制传统风机在运行时通常采用阀门、叶片调节或变速装置的方式进行调整。
这种调节方式既能耗费大量电能，又易损坏风机，操作也不便捷。
而使用变频器能够实现恒定流量控制，可根据要求调整风机转速，以实现稳定的风量输出。
1.2 节省能源传统的风机调节方式需要消耗很多能源，而使用变频器可以降低电机启动时的电流冲击，减少电机的能量损失，从而达到节约能源的目的。
同时，变频器还能够根据实际负载调整风机的转速，以满足系统的需求。
二、变频器在风机中的应用2.1 变频器调速通过变频器控制风机转速可以满足不同风量需求的场景以及不同的运行状态要求。
在低负荷运行环境下，通过变频器调速可以减少风机的能量损失，实现节能。
2.2 风机起停控制在工业生产环境中，风机起停控制具有很高的要求。
变频器可以通过外部控制触发，实现风机的起停控制，并且由于变频器的反应速度较快，能够及时响应外部控制信号，保障风机的安全运行。
2.3 数字化化管理在现代化的风机管理中，变频器的应用可以使得风机运转更加稳定，同时还能够实现数字化智能管理。
根据实际运行状态调整变频器控制参数，可以提高风机的运行效率，延长风机的使用寿命，为企业带来更多的经济收益。
总结：变频器可以为风机提供更加稳定和高效的控制方式，带来更多的经济效益。
同时，变频器应用的数字化化管理也有助于让企业更加清晰地把握风机的使用状况，提供科学依据，为企业的运营管理带来更好的智能化服务。
变频器在风机控制中的应用
变频器在风机控制中的应用随着科技的不断发展，变频器在工业控制领域中的应用越来越广泛。
在风机控制方面，变频器的应用可以提供更好的能效、精确的控制和稳定的运行。
本文将详细介绍变频器在风机控制中的应用。
一、变频器的基本原理变频器是电力电子器件的一种，它可以通过改变电源输入电压的频率和幅值，来调节电机的转速。
通过变频器可以实现电机的无级调速，从而使风机的转速可以根据需求随时调整。
二、风机控制的需求在许多工业领域中，风机的控制需求非常重要。
比如在通风系统中，需要根据室内温度和湿度的变化来调整风机的运行状态；在空调系统中，需要根据房间负荷的大小来调整风机的风量。
传统的风机控制方法往往采用阀门的开闭来控制风量，但这种方法调节范围有限、能效低下。
而变频器的应用可以解决这些问题，提供更好的控制性能和能效。
三、变频器在风机控制中的优势1. 节能效果显著：变频器通过调整电机的转速，可以根据实际需求精确控制风机的风量。
与传统的调压阀方法相比，变频器可以根据实时负荷需求来调整电机的转速，避免能量的浪费，大幅提高能效。
2. 精确控制：变频器具有高精度的控制特性，可以实现风机转速的无级调节，从而精确控制风机的风速和风量。
这对于一些对风速要求较高的场合非常重要，比如实验室、医院手术室等。
3. 稳定运行：传统的调压阀方法存在压力波动的问题，容易导致风机的运行不稳定。
而变频器能够根据负荷需求精确调整转速，使风机运行平稳，不易出现波动。
四、变频器在风机控制中的应用案例1. 通风系统中的变频器应用：在大型建筑物的通风系统中，通过变频器可以根据不同时间段和不同区域的负荷需求，精确调整风机的运行状态，从而提供更好的室内舒适度和能效。
2. 空调系统中的变频器应用：在空调系统中，通过变频器可以根据房间的热负荷变化，调整风机的风量，实现节能运行。
同时，变频器还可以实现空调系统的精确控制，提供更好的温度和湿度控制效果。
3. 工业生产中的变频器应用：在一些工业生产过程中，需要通过风机来实现物料的输送、处理和干燥等操作。
高压变频器在水泥回转窑中的应用
高压变频器在水泥回转窑中的应用高压变频器在水泥回转窑中的应用 1 引言变频调速技术现已被应用于各行各业，我公司于2005年起开始将高压变频器应用于水泥磨高浓度收尘风机的电机节能改造，至今已成功用于熟料线窑尾后排风机、高温风机、煤磨通风机、窑头过剩风机的节能改造，取得了显著的经济效益。
典型应用案例：2007年6-7月，利德华福电气公司在山水集团中标18台设备，其中应用较多的是我平阴山水水泥公司的两条日产量5000t生产线的高温风机、窑头煤磨风机、窑头过剩风机等风机设备，取得良好的节能效果，下面对改造情况作一简单介绍。
2 原来用液力耦合器缺陷(1)液力耦合器属于一种机械调速设备。
液力耦合器的原理决定了液力耦合器有5～8%的速度损失。
同时功率损失变为热量，使液压油温过高，需要大量冷却水冷却液压油。
(2)在实际运行中油温高于95℃以上，使冷却器的水易结垢堵塞，造成故障。
(3)由于液力耦合器是用液压油传递功率，因此速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差。
(4)液力耦合器整机效率低，功率因数低，调速精度差，调速本身的损耗大、维护量大、二次成本过高，所以节能效果不明显。
3 高压变频调速系统简介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。
由公式n＝60f(1-s)/p可以看出，若均匀地改变供电频率f，即可平滑地改变电动机的同步转速。
异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点，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。
高压变频调速具有如下显著的优点：(1)由负载档板或阀门调节导致的大量节流损失，在变频后不再存在； (2)异步电动机功率因数由变频前的0.85左右提高到变频后的0.95以上； (3)可实现零转速启动，无启动冲击电流，从而降低了启动负载，减轻了冲击扭振； (4)高压变频器本身损耗极小，整机效率在97％以上。
回转窑变频调速装置特点及应用
回转窑变频调速装置特点及应用WT系列回转窑变频调速装置，是我公司工程技术人员通过多年对变频器在水泥回转窑上的应用而研制、开发成功的，专用于回转窑调速的控制装置。
这一技术的创造性和先进性，达到国内领先水平，是回转窑拖动控制系统的一次革命，对以回转窑为主要生产设备的行业提高成品产量和质量、降低维修费用及节能降耗方面开辟了一条崭新的道路。
通过山东铝业公司水泥厂4#回转窑近四年的运行，具有下列显著特点：- 交流变频调速系统取代传统的直流调速系统，从根本上解决了回转窑起动力矩特别大，正常运转消耗功率小的难题。
- 该传动系统可靠性提高,平均提高运转率1%，提高产能0.5t/h，此项每年可多创效益50万元/台. 与旧传动系统相比，每年节电可达8万元/台。
- 提高可靠性，降低维修费用，年降低直接维修费用3万元/台。
- 起动平稳，减少起动冲击，延长设备使用寿命。
回转窑交、直流调速装置特点比较回转窑直流调速装置的缺点- 电路复杂、维护难度大、操作繁琐、故障率高，易受电压波动等外部因素的影响导致转速不平稳，增加了窑头操作人员的看火难度。
- 直流电机在高温、高粉尘等恶劣环境中工作，当运行一段时间后，其碳刷、整流子损坏严重，维护费用高。
- 在窑大修后的烘窑期间，要求直流电机长时间低速运行，由于回转窑负载特殊，需要较大的励磁电流，造成低速运行系统不稳定。
WT 系列回转窑交流变频调速装置的优点- 从根本上解决了回转窑起动力矩特别大，正常运转消耗功率小的难题。
- 克服了变频器和电机加大选型的弊病，保证了系统的正常起动，从而解决了回转窑应用变频技术的特殊工艺要求。
- 回转窑电机转速一般要求调速范围较宽，变频器的宽调速（0~400HZ）特性满足了回转窑窑速的生产工艺要求。
- 电机可以从零速开始起动，初始起动力矩小，渐渐平稳升速，减少了对设备的冲击，从而降低了设备的故障率，为稳定回转窑的热工参数创造了必要的条件。
- 本系统主要有变频调速电机或普通交流电机、交流变频器、可编程控制器等装置共同组成。
【技术前沿】高压变频器在转炉一次除尘风机上的研究与应用
【技术前沿】高压变频器在转炉一次除尘风机上的研究与应用高压变频器具有调速范围广、调速精度高、系统可靠性高等优点，在转炉一次除尘风机系统中得到了广泛的应用。
该文对高压变频器的组成、控制方式、性能及在转炉一次除尘风机中的应用情况进行了阐述。
1前言炼钢转炉一次除尘风机是烟气净化除尘及煤气回收的关键设备。
转炉吹炼过程中产生的烟气经汽化冷却烟道、溢流文氏管、可调喉口文氏管、重力除尘器、弯头脱水器，再由一次风机牵引从三通阀、水封逆止阀进入煤气柜实现煤气回收。
一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产造成巨大经济损失，还威胁现场人员安全，所以转炉一次除尘风机的正常运行显得尤为重要。
2除尘风机的工艺要求莱钢银前120t转炉一次除尘采用的是半干法除尘工艺（EC+OG），另有一套干法除尘器作为备用。
OG法一次除尘风机采用的是变频控制方式，除尘风机电动机型号为YB710-2，额定功率1600kW，额定电压3000V，额定电流366A，cosϕ=0.89，额定转速2985r/min。
变频器型号为ABBACS1000，额定功率为1800kW，输岀电压0-3300V，输岀电流0-417A，输出频率0-50Hz。
生产中风机控制分为两个阶段，首先是加废钢→测温取→样岀渣→出钢→溅渣→等待为风机低速阶段，此时风机转速为650r/min，频率为11Hz。
其次是降枪吹炼，转炉熔池反应剧烈，此时为风机高速阶段，转速为2500r/min，频率为42Hz。
利用转炉倾动的角度，来控制风机电动机自动升速和降速。
当转炉倾动角度在兑铁位时开始起高速，升速时间为60s，转速2500r/min，高速运行18min左右。
当转炉角度不在零位时，风机电动机自动降低转速，降速时间为60s，转速650r/min，低速运行22min左右。
同时利用转炉零位对其给定点进行复位。
转炉设置“手动/自动'切换功能，平时可根据生产情况实现手动高速运行，手动高速运行时频率为48Hz转速为2860r/min。
高压变频在100吨转炉除尘风机中的应用
高压变频在100吨转炉除尘风机中的应用摘要：介绍了荣信RHVC高压变频器的工作特点、性能及在转炉一次除尘主风机中的改造和应用。
使用效果证明，风机通过变频器调速控制后，达到了节能环保、降本增效的预期效果，为公司今后的节能改造提供了成功的经验，具有较高的经济效益。
关键词：转炉除尘高压变频器叠加节能环保Abstract: The operating features and working performance of Rongxin RHVC high-voltage frequency converter as well as its reconstruction and application in the primary dedusting fan of converter are presented in this paper. Practical application shows that the goal of energy conservation, environmental protection, cost reduction and efficiency improvement has been reached after the speed control by frequency converter was applied to the fan, which provides useful experience for the company’s energy-saving reconstruction in future and is of higher economic efficiency.Key words: converter dedusting; high-voltage converter; superposition; energy conservation and environmental protection前言随着国民经济的迅速发展，市场竞争的加剧，能源问题显得尤为突出，节能减排的大力投资成为各个行业提高市场竞争力新的亮点。
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变频调速系统在回转窑一次风机控制中的应用
摘要
一次风的大小决定着窑内煅烧带温度和其位置，在回转窑控制中，一般要求窑内煅烧带温度控制在1000--1100℃范围，煅烧带位于窑体中部，而且保持较长距离最好。
一次风的给量决定着煅烧带的温度、长度、窑尾温度和煅烧带的延续程度；若风量不足，会使挥发物燃烧不充分，窑内煅烧带的温度降低，窑尾温度低，易结圈，热量利用率低；过量的给风，又会使物料烧损率过高，窑内负压降低。
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
关键词：回转窑一次风变频器
一、引言
异步电动机是冶金、化工等生产企业最主要的动力设备。
作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，过去许多设备负载变化，只能依靠挡板或阀门的开度来调节，从而造成很大的能源损耗和电能浪费。
近年来，随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，应用变频器对异步电动机控制进行技术改造，成为各企业节能降耗、提高效益的重要手段。
我公司的4#回转窑，是2007年建成投产的。
其一次风机采用星三角降压启动系统，控制落后，结构不完善，控制器件、测量仪表老化严重。
在实际运行中，设备故障频繁，生产
长期依靠现场手动挡板和执行机构操作，烧损率高，耗能大，压力波动较大，满足不了生产需要。
为此，2012年应用变频器对回转窑一次风机控制系统改造，通过近一年的跟踪，参数分析以及节能效果，已取得明显的成果。
这种回转窑一次风机控制技术，是目前国内较为成熟和先进的控制方式之一。
回转窑煅烧工艺控制比较复杂，其煅烧后产量、质量及各项指标等产品性能受煅烧带温度、煅烧带位置、挥发份浓度、氧气浓度、窑头窑尾负压、燃料（煤气或煤粉）补给量、物料投入量及均匀性等各项工艺参数的综合影响。
而煅烧带温度、位置与一次风给定量有密切关系。
在旧系统控制生产中，凭操作人员堵风门和调节执行机构进行调整一次风给定量，实现煅烧带温度、位置的控制，易造成煅烧带温度，位置波动较大，能耗高等问题。
对煅烧回转窑产量、质量、窑内衬寿命、燃料消耗、窑尾烟气净化等有不利影响。
二、系统的组成及原理
1 一次风对回转窑生产工艺的影响
回转窑一次风给量大小，决定着窑内煅烧待温度和其位置，在回转窑控制中，一般要求窑内煅烧带温度控制在1270±30℃范围，煅烧带位于窑体中部，而且保持较长距离最好。
一次风的给量决定着煅烧带的温度、长度和煅烧带的延续程度；若风量不足，会使窑内煅烧带的温度降低，料中的挥发物挥发不充分，煅烧后品质低；过量的给风，又会使煅烧料烧损率过高。
2 一次风机控制原理
随着我公司规模的扩大和对回转窑控制系统的深入了解和探索，生产过程控制向自动、连续、多级和复合功能方向发展，对生产工艺操作规程的要求更加严格，参数间相互关系更加复杂。
产品的品质指标的不断提高，直接要求控制系统的精度和功能要有较大幅度的提升，同时对能源消耗和环境污染也要求更高。
一次风作为回转窑的主体设备，更应该在精度和控制功能上提高。
一次控制原来采用星三角降压启动控制，其启动电流大，电器元件易损坏，电流基本处于额定状态，耗能较大（原理如图1所示）；风量采用执行机构调整，由于其调整时影响面
广、准确性差，全凭操作人员经验操作。
应用变频器调速控制，实现了远程操作、微动细调节的功能，解决了旧系统调整方法对回转窑的影响。
实践证明，应用变频调速控制，实现微动细调节控制，使回转窑的一次风给定量更加准确（其原理如图2所示）。
图1星三角降压启动控制原理图
图2变频器调速控制原理图
3 系统组成
系统主要是由工控机、PLC，变频器、现场信号采样装置及监控器等组成。
一次风机拖动为75kW异步电机，采用75kVA的变频器独立控制，其参数给定由回转窑总系统控制器承担。
上位机根据PLC采样得到的煤粉量、一次风量和变频器频率或转速等参数，通过控制状态的解析，将实际要求的给定转速发送给PLC，然后PLC发出控制一次风转速的控制指令，变频器驱动电机，完成系统控制任务。
其控制系统如图3所示。
图3 回转窑一次风机实际控制系统图
4 一次风机变频控制的功能
（1）通过对一次风机变频调速控制，使一次风量给定的调整更加迅速、准确，并实现了连续微调功能。
解决了过去采用挡板只能粗调风量的缺点。
（2）一次风机的变频调速的应用,降低了风机电耗,节约了能源。
（3）变频器的无级调速功能的利用，使一次风量调整过程中，对回转窑控制系统影响降低到最小。
（4）实现了远程操作和调节的功能，更加方便分散控制操作。
（5）变频技术的应用，有利于回转窑自动控制系统和最佳煅烧工艺的实现。
（6）变频器的应用,使一次风机的运行状态实现了在线监控功能。
5 系统主要参数及要求
随着生产过程向着自动、连续和高控制方向发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能有相当多的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的指标。
一次风机的控制过程，其有关参数要求满足节能效果。
（见附表）
参数附表
三、结束语
变频器的高精度、宽范围的无级调速功能，解决了旧的一次风量调节的方法所存在的调整困难、只能粗调、能源浪费的问题;变频器的多保护功能的利用，使回转窑一次风机电机烧坏的次数几乎降为零。
变频器在我厂6台回转窑上应用几年来，电机无一台损坏;变频技术的应用，对回转窑控制系统的的多极控制方式实现，提供了帮助;变频器的应用，使系统控制更加准确、可靠、操作便利，设备使用寿命延长，维修量减少;同时降低了操作人员的劳动强度，达到了节能降耗、降低烧损率、提高煅烧质量的效果。
大友嘉镁钙业检修作业区
严海龙
2013年4月24日。