ChinaAcademicournalElectronicPublishin的變頻器這無疑是變頻器生產(chǎn)：技術(shù)國產(chǎn)化的標(biāo)志，也變頻調(diào)速是通過改變電動機定子供電頻率進而改變電動機同步轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)交流電動機調(diào)整速的一種新興電氣傳動方法近二十年來，隨著大規(guī)模集成電路與計算機技術(shù)迅速發(fā)展和現(xiàn)代自動控制理論在工業(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、電氣傳動和自動控制理論基礎(chǔ)之上的新興工程化技米在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，新一代變頻器以其調(diào)速范圍寬，運行安全可靠，電機噪聲小，維護量小，維修費用低，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。

　　2.1普遍情況應(yīng)該說我們國家在實施863計劃以后，就十分重視交流電機變頻調(diào)速技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，如GB12479-90（三相異步電動機經(jīng)濟運行中推薦了兩種節(jié)電效果顯著的調(diào)速方式，即變頻調(diào)速與繞線式電動機的串級調(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，雖然進口變頻器價格昂貴，變頻調(diào)速技術(shù)仍然在我國不同行業(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)濟效益。

　　華為公司近來又開發(fā)出TD系列以IGBT為功率器件將對進口變頻器的價格起到抑制作用。

　　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)機與泵，而且我國老企業(yè)用于工業(yè)爐窯與鍋爐的風(fēng)機大都采用定速運行，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）或空氣流量（如鼓風(fēng)機），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)流量況且在沒有實現(xiàn)自動控制的情況下，為了追求生產(chǎn)流程的“可靠性”，這些風(fēng)機與泵的負(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)動裝置上，還仍可見到滑差調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、有級調(diào)速及整流子電機等這些低效調(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)該使用的場合）遠(yuǎn)不如PLC廣泛，這一則是由于以往變頻器價格較高；更主要的是工業(yè)爐窯一般都是企業(yè)的重點生產(chǎn)設(shè)備，在本企業(yè)沒有使用經(jīng)驗的情況下，現(xiàn)場的生產(chǎn)管理與設(shè)備管理人員大多不愿冒此風(fēng)險；還有一點就是變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用雖說目前在企業(yè)充其量只能算一個“新產(chǎn)品新技術(shù)應(yīng)用”

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

　　3工業(yè)爐窯變頻調(diào)速應(yīng)用的技術(shù)對策1做好項目的可行性技術(shù)論證，優(yōu)化項目實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)進行節(jié)電技術(shù)改造的實例，談幾點自己在實踐中體會出的管窺之見與同行們交流。

　　筆者所在的企業(yè)有兩臺Y1.6K36m炭素燃燒回轉(zhuǎn)窯，原設(shè)計在回轉(zhuǎn)窯余熱鍋爐煙道出口各安裝一臺Yh 12D引風(fēng)機（其拖動電機Y315si 4型，銘牌功率110KW）該風(fēng)機啟動電流大，啟動時間長；電動機額定電流197A，空載電流59.2~60A，回轉(zhuǎn)窯正常鍛燒時，電動機工作電流105A，負(fù)載率很低0.294）；回轉(zhuǎn)窯鍛燒石油焦時的煙氣流量靠安裝于余熱鍋爐出口煙道的風(fēng)門擋板來調(diào)節(jié)，正常工況時風(fēng)門擋板開度只有20~36%，風(fēng)門擋板用一臺DK- 310型電動執(zhí)行器控制開度，閥位電流保持在2重，節(jié)電潛力極大電氣傳動方式很落后，不但電機無可靠保護裝置，且還“直接啟動”。運行中擋板的維修量與維修費用也較大尤其是“窯尾負(fù)壓”是保障回轉(zhuǎn)窯及余熱鍋爐安全運行和鍛燒工藝正常進行的關(guān)鍵參數(shù)，但改造前窯尾負(fù)壓在窯頭操作室卻無顯示，回轉(zhuǎn)窯調(diào)溫工只能憑經(jīng)驗由“窯頭負(fù)壓”來推測或憑動力分廠鍋爐房的電話通知來操作而引風(fēng)機開停時，調(diào)溫工還需從窯頭操作室下樓梯，到60米開外的動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)重點技術(shù)改造項目。項目組主要成員經(jīng)現(xiàn)場測試與調(diào)研，提出了項目實施方案與可行性報告，在方案中將回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機等設(shè)備作為第一批實施對象由于工業(yè)發(fā)達國家電力電子技術(shù)發(fā)展日新月異，當(dāng)時國內(nèi)市場上進口變頻器質(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)用可行性報告中，提出了（當(dāng)時）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，而且是在重點設(shè)備上使用，因而我們選擇了當(dāng)時在蘭州地區(qū)科技實力較強、用戶反應(yīng)較好的蘭州大學(xué)科技開發(fā)總公司與廣州力得科技公司作為合作者。

　　在進行了科學(xué)周密的項目前期準(zhǔn)備以后，1995年9月我們分別為1回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機安裝了一臺富士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FRN110P9S-4E變頻器（與蘭大合作）經(jīng)調(diào)試投入運行后，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，諧波污染小，功率因數(shù)高，電動機噪聲明顯減小；在確保回轉(zhuǎn)窯正常鍛燒工況的情況下，長達一月的考核運行記錄顯示：電機轉(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)低于電動機空載電流），節(jié)電效果非常顯著。在項目考核期內(nèi)，電度表顯示的實際節(jié)電率達87.5%，經(jīng)保守計算，僅直接節(jié)電效益，一年多即可收回項目全部投資在實施引風(fēng)機變頻調(diào)速的同時，在每臺窯余熱鍋爐煙道出口均安裝了一臺電容式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)溫工再沒有必要僅憑經(jīng)驗由窯頭負(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)過程監(jiān)測數(shù)據(jù)4mA（槽型電流表量程可見電能浪費嚴(yán)iShin電室由低壓電工維護窯頭操作H了操縱臺，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直至九十年代國產(chǎn)的風(fēng)嘴與ishingHouse.Allrightsreserved.從操縱臺的設(shè)計中考慮了風(fēng)機運行與回轉(zhuǎn)窯鍛燒時的各種情況，其面板上除操作按紐與轉(zhuǎn)換開關(guān)外，有負(fù)壓顯示儀表、電流表、電壓表及轉(zhuǎn)速表等，還有信號燈與報警裝置回轉(zhuǎn)窯調(diào)溫工只在操縱臺上操作，如此操作安全方便從95年投運至今，除給變頻柜更換過一臺國產(chǎn)軸流風(fēng)扇外，系統(tǒng)還從未發(fā)生過任何故障變頻調(diào)速在回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機的技術(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與煙道風(fēng)門擋板等附屬設(shè)備的維修量與維修費用，同時改善了回轉(zhuǎn)窯運行工況。

　　這個工程對我們的啟示是：對工業(yè)爐窯實施變頻調(diào)速技術(shù)改造時，不能僅僅是進臺變頻器安裝上了事，在項目的前期準(zhǔn)備中一個必不可少的程序就是：要認(rèn)真進行生產(chǎn)中的必要性、技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟上的合理性諸方面的技術(shù)論證實施方案與改造結(jié)果還要對工業(yè)爐窯或?qū)嵤┳冾l調(diào)速技術(shù)的設(shè)備本體運行工況有所改善3.2將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場自動控制系統(tǒng)上述實例中的回轉(zhuǎn)窯是鍛燒設(shè)備，也是鋁冶煉廠的主要設(shè)備回轉(zhuǎn)窯對固體炭素材料（延遲石油焦與瀝青焦）在中碎配料前進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0.15~Q2%（為避免炭陽極在焙燒時產(chǎn)生裂紋），通過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)電率與機械強度其生產(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)窯自動調(diào)溫”項目（以鍛燒帶溫度為反饋信號，控制噴油量），投運后實際效果不佳雖然后來筆者本人曾對該系統(tǒng)進行了許多優(yōu)化工作，曾重新構(gòu)建了“三沖量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)”，并把原來快開特性的調(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的具有二三次風(fēng)的回轉(zhuǎn)窯，發(fā)現(xiàn)其只在點火階段噴入重油而在鍛燒過程基本不噴重池對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，使鍛燒時溢出的揮發(fā)份獲得足夠的氧氣，能相對充分地燃燒，即可節(jié)約風(fēng)嘴澆注料技術(shù)普及后，國內(nèi)老式炭素鍛燒回轉(zhuǎn)窯才相繼應(yīng)用了二次風(fēng)在上述的實例中若要進一步提高鍛燒質(zhì)量與工藝自動化水平，就應(yīng)以物料平衡與能量平衡為目標(biāo)函數(shù)，組成“比較佳空氣過剩系數(shù)自動控制系統(tǒng)”。但目前包括八十年代引進技術(shù)在內(nèi)的國內(nèi)炭素鍛燒回轉(zhuǎn)窯，都沒有實現(xiàn)真正意義上的自動控制這其中的制約因素除現(xiàn)有的許多自動檢測儀表（如成分分析儀表）不能“勝任”外，其附屬設(shè)備的電氣傳動方式落后也是主要原因。因為，如果回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動裝置、給料系統(tǒng)與風(fēng)機等執(zhí)行機構(gòu)沒有實現(xiàn)變頻調(diào)速時，全流程的自控系統(tǒng)往往很復(fù)雜，而且這種系統(tǒng)的動態(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，不但便于實現(xiàn)工序自動化，還可改善鍛燒工況如筆者所在企業(yè)的回轉(zhuǎn)窯驅(qū)動電機系ZS9-I型整流子電機，該電機屬淘汰型設(shè)備，效率低功率因數(shù)低、調(diào)速范圍窄，且電機為開啟式結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)現(xiàn)場故障率較高，運行中碳刷易磨損，維修量與維修費用都較大，體積龐大，不便于檢修；比較致命弱點卻是其比較低轉(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；可見這種整流子電機過窄的調(diào)速范圍會影響鍛燒質(zhì)量。原計劃在98年選用YB280H電機配用FRN37G9S-4E變頻器對整流子電機進行改造，后因種種原因沒有實施以往國內(nèi)許多回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動電機都使用整流子電機，直至目前只有部分企業(yè)對其實施了變頻調(diào)速技術(shù)改造有專家把工業(yè)自動化系統(tǒng)分為：企業(yè)管理級、生產(chǎn)管理級、過程控制級、設(shè)備控制級和檢測驅(qū)動級這5級，可見目前以交流電機變頻調(diào)速為代表的電氣傳動屬于比較基礎(chǔ)的現(xiàn)場自動化體系。在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟時代，單一的變頻器推廣對多數(shù)企業(yè)己無吸引力這里一方面應(yīng)將變頻調(diào)速技術(shù)與PLC，自動控制理論以及計算機技術(shù)相結(jié)合，組成能徹底改善工業(yè)爐窯進行工況的自動控制系統(tǒng)；另一方面在工業(yè)爐窯自動控制系統(tǒng)中，在需要調(diào)速或需要調(diào)節(jié)流量時，盡可能使用變頻調(diào)速技術(shù)4網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟對工業(yè)現(xiàn)場自動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）性，將3D圖形設(shè)計技術(shù)融入系統(tǒng)界面，給用戶提供了接近實景的操作環(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)先進性。

　　系統(tǒng)于1999年8月和12月通過了夏季和冬季驗收，驗收時控制精度超過設(shè)計指標(biāo)，達到溫度±。

　　濕度±1%.英方對工程的評價是：“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”