摘要： 活性石灰因其具有活潑的化學(xué)性能、硫等有害元素含量少等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于煉鋼行業(yè)。在石灰回轉(zhuǎn)窯工藝中，窯尾高溫引風(fēng)機作為重要的設(shè)備，它維持著窯內(nèi)的壓力以及尾氣的排放。對其進行變頻改造，不僅可以實現(xiàn)節(jié)能降耗，還能改善設(shè)備運行與工藝效果。

關(guān)鍵詞：冶金、活性石灰、回轉(zhuǎn)窯、窯尾引風(fēng)機、高壓變頻器、

一、概述

1.1 客戶情況

云南某石灰廠主要設(shè)備為石灰回轉(zhuǎn)窯，年產(chǎn)量60萬噸活性石灰。此次變頻改造的設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯窯尾高溫引風(fēng)機。改造前由擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，開度通常為40%-—60%之間，使大量的電能都浪費在了檔板截流、介質(zhì)擾動、和風(fēng)壓損耗上。

圖1 窯尾高溫風(fēng)機及電機

1.2 工藝簡介

石灰石經(jīng)過破碎機破碎后，經(jīng)過篩選,合格的石灰石存放在貯倉內(nèi)，由上、下2個料位計控制加料量，然后通過下料管將石灰石均勻分布到預(yù)熱器各個室。石灰石在預(yù)熱器被1150℃窯尾煙氣加熱到900℃左右，約有30%分解，經(jīng)液壓推桿推入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，石灰石在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)焙燒分解為CaO和CO2。分解后生成石灰從窯頭進入冷卻器，在冷卻器內(nèi)被鼓入的冷空氣冷卻到100℃以下排出，經(jīng)熱交換的600℃熱空氣進入窯內(nèi)為煤燃料助燃。回轉(zhuǎn)窯燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓陬A(yù)熱器內(nèi)與石灰石進行熱交換以后，溫度降至260℃以下，經(jīng)多管冷卻器冷卻然后進入高溫袋式除塵器，除塵后由高溫風(fēng)機經(jīng)煙囪排入大氣。排出冷卻器的石灰經(jīng)振動給料機、鏈斗運輸機、斗式提升機、膠帶輸送機送入石灰成品庫。

圖2 石灰窯工藝流程

1.3 原工藝設(shè)備配置

改造前，現(xiàn)場采用風(fēng)機擋板開度來調(diào)節(jié)流量，以滿足工藝要求。窯尾高溫風(fēng)機直接與異步電機連接，正常生產(chǎn)時，風(fēng)機全速運行，風(fēng)門開度為40%左右。當(dāng)有時候工藝需求風(fēng)量大時，需要人工去操作擋板，耗時且效率低。另外電機一直處于全速運行狀態(tài)，不僅浪費電能，更對電機本生有很大的損耗。

二、變頻方案實施

2.1 變頻器選型

根據(jù)現(xiàn)場負(fù)載電機功率大小，同時考慮現(xiàn)場海拔與電機過載情況，匯川為客戶配備的變頻器型號為HD90-J100/1250-DN。該產(chǎn)品具有設(shè)計余量大、過載能力強，操作方便，質(zhì)量可靠等優(yōu)點。

2.2 電氣控制原理

變頻改造后的高溫風(fēng)機采用一拖一手動旁路，電氣控制原理見下圖。

圖3 系統(tǒng)方案圖

此方案是手動旁路的典型方案，原理是由3個高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3和高壓開關(guān)QF1、電動機M組成。要求QS2和QS3之間存在機械互鎖邏輯，不能同時閉合。正常變頻運行時，QS3斷開，QS1和QS2閉合;為防止變頻器出現(xiàn)故障時，處理時間較長，影響窯的生產(chǎn)，因此在選型時配備了高壓旁路柜，在變頻器出現(xiàn)故障時，可以迅速轉(zhuǎn)換到電動機直接啟動狀態(tài)，保證窯系統(tǒng)的生產(chǎn)。

2.3 變頻器控制方式

現(xiàn)場變頻器采用2種控制方式：

1) 本地控制：從變頻器操作界面控制電動機的啟動和停機，并能完成變頻器的所有控制，通過觸摸屏設(shè)置運行頻率等。

2) 遠程控制：在變頻器控制柜面板上設(shè)置就地/遠程轉(zhuǎn)換開關(guān)，進行就地/遠程操作，通過內(nèi)置端子排接口接受來自現(xiàn)場的遠程控制。變頻器采用遠程控制時，通過遠控操作臺發(fā)送開關(guān)量控制指令到變頻器，可控制變頻器啟動、停止、復(fù)位;修改頻率時，操作臺發(fā)送4 ~20mA的模擬量信號，對應(yīng)變頻器0~50Hz。

三、變頻改造優(yōu)勢

1) 節(jié)能效果明顯：較之前一直工頻運行，變頻降頻運行可顯著減少能源浪費，降低生產(chǎn)成本。

2) 安全性提高：高壓變頻器實現(xiàn)了對電機的軟啟動，避免了之前啟動時的沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，對延長電動機和負(fù)載的使用壽命，減少對電網(wǎng)的沖擊，保證機組正常運行具有非常重要的實際意義。

3) 提高了自動化水平，使得操作更為簡單，方便維修。

4) 功率因數(shù)高，無諧波，不會對用戶電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

四、匯川技術(shù)HD90高壓變頻器技術(shù)優(yōu)勢

1) 矢量控制技術(shù)

HD90系列高壓變頻器具備矢量控制技術(shù)，基于電機d-q軸數(shù)學(xué)方程式解析，對電機定子電流解耦成勵磁分量電流和轉(zhuǎn)矩分量電流，并分別加以控制，以達到模擬自然解耦的直流電動機的控制效果。

2) 非對稱旁路技術(shù)

HD90系列高壓變頻器采用單元級聯(lián)方式，當(dāng)其中某個單元出現(xiàn)故障后，在單元配備旁路功能(可選)的情況下，通過非對稱旁路技術(shù)可以使系統(tǒng)不停機運行。HD90的非對稱技術(shù)可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)旁路方案更高的電壓輸出幅值。

3) 飛車啟動功能

HD90系列高壓變頻器具備飛車啟動功能，能夠在未知電機旋轉(zhuǎn)速度的狀況下啟動變頻器，變頻器自動進行頻率搜索，直至搜索到與電機實時旋轉(zhuǎn)頻率相符的頻率，此時變頻器輸出相應(yīng)頻率，并控制電機旋轉(zhuǎn)至指定頻率，此技術(shù)能有效減少瞬間停電對生產(chǎn)的影響以及對電網(wǎng)的沖擊。

4) 雙路控制電源

HD90控制系統(tǒng)采用雙電源供電，控制電源失電后可正常工作;一路由用戶提供，一路由高壓變壓器繞組降到380v。兩路電源切換電路采用儲能電容，保證切換時平滑無擾動。

5) 來電自啟動功能

電網(wǎng)瞬間跌落或波動時，系統(tǒng)可保證瞬間失電不跳閘，且在失電后5個周期內(nèi)變頻器運行不受影響，超過5個周期變頻器自動降額運行，失電超過9s后變頻器停機，連續(xù)生產(chǎn)提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率。

6) 高可靠性器件

核心器件IGBT、整流二極管、高品質(zhì)電容、主控制芯片ARM、DSP、FPGA等均選用高品質(zhì)器件，保證了運行的高可靠性，生命周期長。

五、現(xiàn)場應(yīng)用照片

圖4 風(fēng)機及廢氣排放圖

圖5 現(xiàn)場變頻器

五、結(jié)束語

在工業(yè)飛速發(fā)展的今天，企業(yè)間競爭已至白熱化程度，能源、設(shè)備的節(jié)約成為競爭的關(guān)鍵。匯川HD90系列高壓變頻器作為成熟、穩(wěn)定的產(chǎn)品，可以為客戶提供完善的節(jié)能方案和設(shè)備，實現(xiàn)節(jié)能降耗，為社會節(jié)省資源，為企業(yè)帶來效益。

蘇州匯川技術(shù)有限公司專注于工業(yè)自動化控制產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，定位服務(wù)于中高端設(shè)備制造商，以擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)自動化控制技術(shù)為基礎(chǔ)，以快速為客戶提供個性化的解決方案為主要經(jīng)營模式，實現(xiàn)企業(yè)價值與客戶價值共同成長。匯川技術(shù)在全國擁有66個辦事處，236家授權(quán)代理商，90家全國聯(lián)保中心。欲進一步了解匯川技術(shù)，請訪問 www.inovance.cn。