ChinaAcademicournalElectronicPublishin的變頻器這無疑是變頻器生產：技術國產化的標志，也變頻調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速，從而實現交流電動機調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迅速發(fā)展和現代自動控制理論在工業(yè)領域的廣泛應用，現代變頻調速技術己成為一門建立在電力電子學微處理機、電氣傳動和自動控制理論基礎之上的新興工程化技米在工業(yè)生產現場，新一代變頻器以其調速范圍寬，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，提高設備效率而日益得到較廣泛應用，目前己呈現出變頻調速取代直流調速的趨勢。

　　2.1普遍情況應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速技術的開發(fā)應用，如GB12479-90（三相異步電動機經濟運行中推薦了兩種節(jié)電效果顯著的調速方式，即變頻調速與繞線式電動機的串級調速應該看到：自從八十年代后期世界各大電氣公司相繼推出應用了CPU或DSP等高速運算器件，應用SPWM正弦脈寬調制方式與矢量變換控制技術的通用變頻器，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，變頻調速技術仍然在我國不同行業(yè)的許多企業(yè)中獲得應用，一般情況下都為應用企業(yè)獲得了可觀的經濟效益。

　　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)爐窯變頻調速技術應用現狀工業(yè)爐窯一般都要應用許多風機與泵，而且我國老企業(yè)用于工業(yè)爐窯與鍋爐的風機大都采用定速運行，為滿足工藝需求用風門擋板調節(jié)煙氣流量（如引風機）或空氣流量（如鼓風機），用在冷卻水、循環(huán)水管網上的水泵也大都采用閥門調節(jié)流量況且在沒有實現自動控制的情況下，為了追求生產流程的“可靠性”，這些風機與泵的負載率一般都較低，“大馬拉小車”現象嚴重，因而電能浪費嚴重，節(jié)電潛力較大在一些老企業(yè)工業(yè)爐窯及鍋爐的驅動裝置上，還仍可見到滑差調速、調壓調速、有級調速及整流子電機等這些低效調速方法與裝置因而，目前變頻調速技術在工業(yè)爐窯及鍋爐上的應用前景還是很廣闊的同時我們還應該看到：變頻調速技術在工業(yè)爐窯等設備上的應用（應該使用的場合）遠不如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)的重點生產設備，在本企業(yè)沒有使用經驗的情況下，現場的生產管理與設備管理人員大多不愿冒此風險；還有一點就是變頻調速技術應用雖說目前在企業(yè)充其量只能算一個“新產品新技術應用”

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

　　3工業(yè)爐窯變頻調速應用的技術對策1做好項目的可行性技術論證，優(yōu)化項目實施方案下面以筆者在炭素燃燒回轉窯應用變頻調速技術進行節(jié)電技術改造的實例，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炭素燃燒回轉窯，原設計在回轉窯余熱鍋爐煙道出口各安裝一臺Yh 12D引風機（其拖動電機Y315si 4型，銘牌功率110KW）該風機啟動電流大，啟動時間長；電動機額定電流197A，空載電流59.2~60A，回轉窯正常鍛燒時，電動機工作電流105A，負載率很低0.294）；回轉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門擋板來調節(jié)，正常工況時風門擋板開度只有20~36%，風門擋板用一臺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“窯尾負壓”是保障回轉窯及余熱鍋爐安全運行和鍛燒工藝正常進行的關鍵參數，但改造前窯尾負壓在窯頭操作室卻無顯示，回轉窯調溫工只能憑經驗由“窯頭負壓”來推測或憑動力分廠鍋爐房的電話通知來操作而引風機開停時，調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“變頻調速節(jié)電技術應用”列為當年企業(yè)重點技術改造項目。項目組主要成員經現場測試與調研，提出了項目實施方案與可行性報告，在方案中將回轉窯引風機等設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發(fā)展日新月異，當時國內市場上進口變頻器質量檔次懸殊；因而在變頻調速技術應用中，選用什么檔次的變頻器是項目成功與否的關鍵；因此，在變頻調速技術應用可行性報告中，提出了（當時）本廠變頻器選用原則，即只選用：以IGBT為功率模塊應用32位CPU或DSP進行故障診斷和SPWM調制控制、應用了矢量變換控制技術的變頻器。由于是本企業(yè)首次使用變頻器，而且是在重點設備上使用，因而我們選擇了當時在蘭州地區(qū)科技實力較強、用戶反應較好的蘭州大學科技開發(fā)總公司與廣州力得科技公司作為合作者。

　　在進行了科學周密的項目前期準備以后，1995年9月我們分別為1回轉窯引風機安裝了一臺富士5000系列FRN90P9S- 4E變頻器（與廣州力得合作），為21回轉窯安裝了一臺FRN110P9S-4E變頻器（與蘭大合作）經調試投入運行后，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，諧波污染小，功率因數高，電動機噪聲明顯減小；在確保回轉窯正常鍛燒工況的情況下，長達一月的考核運行記錄顯示：電機轉速在400~660r/min保持；考核期內變頻器的一次電流才4~ 9A（遠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，電度表顯示的實際節(jié)電率達87.5%，經保守計算，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機變頻調速的同時，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，將窯尾負壓在窯頭操作室顯示，從而回轉窯調溫工再沒有必要僅憑經驗由窯頭負壓推算窯尾負壓，為炭素生產工藝管理提供了準確的生產過程監(jiān)測數據4mA（槽型電流表量程可見電能浪費嚴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，并將變頻柜配電柜安裝在遠離操作現場的變頻器配重油1，提回轉窯h熱效率ad直至九十年代國產的風嘴與ishingHouse.Allrightsreserved.從操縱臺的設計中考慮了風機運行與回轉窯鍛燒時的各種情況，其面板上除操作按紐與轉換開關外，有負壓顯示儀表、電流表、電壓表及轉速表等，還有信號燈與報警裝置回轉窯調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軸流風扇外，系統(tǒng)還從未發(fā)生過任何故障變頻調速在回轉窯引風機的技術應用，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門擋板等附屬設備的維修量與維修費用，同時改善了回轉窯運行工況。

　　這個工程對我們的啟示是：對工業(yè)爐窯實施變頻調速技術改造時，不能僅僅是進臺變頻器安裝上了事，在項目的前期準備中一個必不可少的程序就是：要認真進行生產中的必要性、技術上的可行性與經濟上的合理性諸方面的技術論證實施方案與改造結果還要對工業(yè)爐窯或實施變頻調速技術的設備本體運行工況有所改善3.2將變頻調速技術應用于現場自動控制系統(tǒng)上述實例中的回轉窯是鍛燒設備，也是鋁冶煉廠的主要設備回轉窯對固體炭素材料（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生裂紋），通過鍛燒還可降低炭素材料在空氣中與氧的反應能力，還可提高其導電率與機械強度其生產工藝要求回轉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窯在生產中為了維持鍛燒溫度與保持窯內熱平衡，不得不從窯頭用噴槍向窯內鍛燒帶連續(xù)噴入重油，浪費很源，污染環(huán)境，而且鍛燒質量也差。八十年代初筆者參與了所在企業(yè)應用DDF型儀表的“回轉窯自動調溫”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，曾重新構建了“三沖量串級調節(jié)系統(tǒng)”，并把原來快開特性的調節(jié)閥改成具有近似等百分比流量特性的調節(jié)閥，但現場的操作工人與生產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的回轉窯，發(fā)現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)約風嘴澆注料技術普及后，國內老式炭素鍛燒回轉窯才相繼應用了二次風在上述的實例中若要進一步提高鍛燒質量與工藝自動化水平，就應以物料平衡與能量平衡為目標函數，組成“比較佳空氣過剩系數自動控制系統(tǒng)”。但目前包括八十年代引進技術在內的國內炭素鍛燒回轉窯，都沒有實現真正意義上的自動控制這其中的制約因素除現有的許多自動檢測儀表（如成分分析儀表）不能“勝任”外，其附屬設備的電氣傳動方式落后也是主要原因。因為，如果回轉窯的驅動裝置、給料系統(tǒng)與風機等執(zhí)行機構沒有實現變頻調速時，全流程的自控系統(tǒng)往往很復雜，而且這種系統(tǒng)的動態(tài)響應一般也不隹但將變頻調速應用于這些附屬設備后，不但便于實現工序自動化，還可改善鍛燒工況如筆者所在企業(yè)的回轉窯驅動電機系ZS9-I型整流子電機，該電機屬淘汰型設備，效率低功率因數低、調速范圍窄，且電機為開啟式結構，在生產現場故障率較高，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速350r/min，總減速比291.42，則窯體的比較低轉速為1. /min，而工藝上為保證鍛燒質量要求窯體比較低轉速<0.8r/min；可見這種整流子電機過窄的調速范圍會影響鍛燒質量。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許多回轉窯的驅動電機都使用整流子電機，直至目前只有部分企業(yè)對其實施了變頻調速技術改造有專家把工業(yè)自動化系統(tǒng)分為：企業(yè)管理級、生產管理級、過程控制級、設備控制級和檢測驅動級這5級，可見目前以交流電機變頻調速為代表的電氣傳動屬于比較基礎的現場自動化體系。在當今網絡經濟時代，單一的變頻器推廣對多數企業(yè)己無吸引力這里一方面應將變頻調速技術與PLC，自動控制理論以及計算機技術相結合，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，在需要調速或需要調節(jié)流量時，盡可能使用變頻調速技術4網絡經濟對工業(yè)現場自動化提出了更高的要求當我們還仍在為產量產值、企業(yè)規(guī)模這些指（下轉第477頁）性，將3D圖形設計技術融入系統(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計指標，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”