陈 刚

（合肥市水泥研究设计院，安徽合肥 230051）

高温风机高压变频系统调试技术分析

陈 刚

（合肥市水泥研究设计院，安徽合肥 230051）

高海拔地区由于空气比较稀薄，水泥生产线工艺风机和电机为满足生产线工艺用风的需要，往往考虑比较充分，但是可能忽视相应工艺管道的设计，从而滋生了一些工艺问题，影响生产线达产。本文在此进行探讨，希望能给有关设计提供借鉴。

高压变频过流控制方式管道增湿高海拔；VVF

随着高压变频技术的日益成熟，应用高压变频技术节能已经成为水泥行业的共识。水泥生产线高温风机高压变频已经取代了液力耦合器的对风机进行调速。合肥水泥研究设计院总承包克州青松水泥有限公司6000t/d吨熟料新型干法水泥生产线，高温风机变频器使用成都东方日立的变频器，在生产试运行阶段，出现了一些问题，影响窑系统正常运行。通过和设备供应商的共同努力，使问题得到了解决。

一、高温风机变频器瞬间电流冲高，影响变频器安全运行

对于窑尾系统的降温，我院在设计时使用了管道增湿技术，即在高温风机前大立管上安装管道增湿装置，减少了增湿塔。但是该系统在试运行初期，由于种种原因，大立管经常出现湿壁、湿底的问题，底下排灰螺旋输送机送出的回灰潮湿，有些呈块状和结粒状，灰斗积灰高度超过高温风机进风管斜面高度后，会产生间断性塌灰现象，高温风机瞬间电流突高，导致高温风机变频器过电流跳停频繁，严重时，甚至功率单元损坏，影响窑系统安全稳定运行。

采取措施：

大立管上安装舱壁振动器，由于管道振动，当管道发生轻微结壁时由于振动，能及时将管道壁上的物料振动下来，防止结料变大，直接冲击高温风机叶片。采取此措施后，虽然高温风机电流瞬间突变，但是峰值明显变低，频次也有所降低。

试运行初期检查系统正常，使用一段时间后电流瞬间突变严重 ， 检查喷头，是否有漏水、喷头滴水的现象。喷枪垫片处漏水，原来在安装的过程中，喷枪的金属垫片有少量遗失，安装单位工人使用了普通的四氟垫片，由于运行时系统温度高，垫片老化，喷枪漏水，雾化效果差，致使管道结壁和湿底，高温风机电流突变。

利用变频的瞬停再启动功能，实现变频器过电流保护后的再启动。成都东方日立所提供的高压大功率变频器是国内唯一具有“瞬时停电再起动”功能的产品，该功能真正满足了高压母线的瞬间闪变及工作电源切备用电源时变频装置不停机的要求。

二、高温风机电机电流大，绕组温度高

喂料量(t/h)压力(kPa)温度(℃)含氧量（%）含湿量（%）标况风量(Nm3/h)工况风量(m3/h)含尘浓度(g/Nm3) 380 -4.5 319 3.4 4.0 990391 361154 106 430 -5.0 295 3.6 3.7 1071417 404663 86

克州青松水泥有限责任公司年产260万吨熟料新型干法水泥生产线设计熟料台时产能为6000T/d，要求实际能过达到熟料台时产能为6600T/d，处海拔高度为1560米。为此设计高温风机电机型号为YPT900-6，功率为3800KW，额定电压10KV，额定电流为238A，高压变频器容量为4500KVA。风机设计风量为1200000 m3/h：工况风量980000 m3/h，含尘浓度：＜100g/Nm3，介质密度：1.36Kg/Nm3

当生料喂料量达430 T/h，熟料产量为6200T/d ，变频器频率设置为40Hz左右，变频器显示电流220A左右，接近电机额定电流，电机绕组温度最高达100° C。显然要达到熟料产能6600T/d，高温风机过电流将是严重瓶颈。为此，请国家建筑材料工业水泥能效环保评价检验测试中心对窑尾出口烟气含尘量进行测试。

2012年11月01日及11月02日测试期内，当地大气压84.601kPa，环境温度23℃，天气晴。

当生料喂料量430t/h时，按照初步测算的料耗比，至相当于6200T/d的产量，为此只能在高压变频器上考虑能否降低风机电流。

频率（hz）5 10 15 20 25 30 35 40 45 50变频器显示电压（KV）1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0实测电压（KV）0.8 1.8 2.8 3.7 4.7 5.7 6.6 7.7 8.8 9.5

一般变频器采用的控制方式为VVF控制，也就是说，变频器的输出电压与变频器的输出频率成正比。V/f控制方式是保证变频器输出电压和频率比值一定的控制方式，对于交流异步电动机，变频器输出的电压与变频器的输出频率以及气隙磁通存在一定的对应关系。

U≈4.44fsNsKsΦm

式中，Ns为定子每相绕组串联匝数， Ks为基波绕组系数，Φm为电机气隙中每极合成磁通。当电机磁通饱和时，电机电流明显增大，严重时将烧坏电机；当气隙磁通处于弱磁时，将浪费电机的容量资源。由上述公式的U/fs。为了保证磁通恒定，只需保证其比值恒定，即所谓的V/f控制。这种控制方式多用于风机、水泵等负载的变频器。为此变频器要设置许多的V/f曲线供用户选择，负载不同，低速特性不同，不同的负载在低速运转时的阻转矩大小是不一样的。不同负载在低频运行时对V/f曲线的要求也是不一样的，用户根据负载的具体要求来进行预置。

为了降低高压电机的电流，我们变频器对电机的转矩进行提升，根据变频器的参数说明，调整变频器的升降速曲线控制升速曲线拐点参数41和降速曲线拐点参数42，进行设置。但是实际运行效果来看，对电机运行电流没有影响。为此，请厂家技术服务人员对变频器的输出频率和输出电压进行测量，表格如下：

相应频率下的电压普遍低压变频器上显示的电压值，疑由于变频器相应频率下对应的电压低，电机出力不足，致电机过流。经厂家技术人员核实，原来该变频器为该公司新开发产品，实际没有提供转矩提升功能，该公司派出技术人员对变频器控制固件进行更新，变频器的输出电压提升参数31设置为1000；升降速曲线控制升速曲线拐点参数41和降速曲线拐点参数42都设置为2000（单位0.01Hz），并将测试结果如下：

频率（hz）5 10 15 20 25 30 35 40 45 50变频器显示电压（KV）1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0实测电压（KV）1.1 2.2 3.3 4.4 5.4 6.3 7.2 8.1 9.0 9.8

窑喂料量460t/h时，高温风机频率43.7Hz，高温风机电流220A左右，电机绕组最高温度为98.5°C。实际测算熟料产量达：6610.6t/d，达到了设计要求。

总结：以上现象在低海波地区较少出现，究其原因是高海拔地区空气大气压强较低（当地大气压84.601kPa，而标准大气压为101.3kPa），目前5000t/d 生产线，使用管道增湿技术，为了降低风速，大立管往往需要扩大直径至5.5M，而该设计为6000 t/d生产线，窑尾标准风量要增加20%，考虑海拔因素对空气密度的影响(101.3kPa/84.601kPa=1.2)，而设计大立管时没有考虑扩大直径，管道直径也只有5.5M，这样大立管中风速就是5000t/d熟料生产线的1.44倍，管道增湿喷头雾化的水在管道中滞留时间短，不易完全蒸发，易发生结壁和湿底现象。同时由于风速较高，管道阻力较大，高温风机电流自然偏高。此文只是对以上异常情况作出初步分析，提出一些补救性措施。如要解决问题，应从设计阶段开始，充分考虑，才能从根本上解决问题，防止此类问题发生。

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