一、引言

水泥工業是國民經濟生產中的能源消耗大戶，已被列為國家節約資源的重點領域之一。在國務院提出加快建設節約型社會的政策環境下，提高水泥行業的節能技術和應用水平，建立節約型水泥工業體系意義重大。在當前國內外能源供需矛盾突出的情況下，水泥生產企業必須通過各種途徑降低能耗，以獲得最佳的經濟效益和最高的勞動生產率。

在水泥的生產中，風機大馬拉小車現象嚴重，同時由于工況、產量的變化，系統所需求的風量也隨之變化。大部分風機采用傳統做法，即調節進、出風口擋板開度大小來實現風量調節，而該方法是以增加風阻、犧牲風機的效率來達到要求的，損耗嚴重。電動機負載電耗就占成本近30％，而拖動風機用的高壓電動機在電機中占有很大的比重。對于一條水泥生產線，其中有25%～30%的電能是用于拖動各種類型風機上。風機電動機特別利用變頻調速技術改變設備的運行速度，以調節風量的大小，可以既滿足生產要求，又達到節約電能，同時減少因調節擋板而造成擋板和管道的磨損及經常停機檢修所造成的經濟損失。目前，行業普遍認為高壓風機電動機的變頻調速改造是降耗增效的主要措施。需要指出的是，對新型干法水泥生產線的6個工藝位置的高壓風機，即：生料磨循環風機、煤磨循環風機、窯頭排風機、窯尾高溫風機、窯尾排風機、水泥磨循環風機進行高壓變頻調速節能改造，將使企業改善工藝，提高調速精度，使生產線設備利用率得到保證，降低設備運行與維護費用，延長電機等設備使用壽命，獲得顯著的經濟效益和社會效益。

二、高壓變頻節能原理

異步電動機的變頻調速是通過改變定子供電頻率f來改變同步轉速而實現調速的，在調速中從高速到低速都可以保持較小的轉差率，因而消耗轉差功率小，效率高，是異步電動機最為合理的調速方法。

由公式n＝60f/p（1-s）可以看出，若均勻地改變供電頻率f，即可平滑地改變電動機的同步轉速。異步電動機變頻調速具有調速范圍寬、平滑性較高、機械特性較硬的優點，目前，變頻調速已成為異步電動機最主要的調速方式，在很多領域都獲得了廣泛的應用。

高壓變頻調速具有如下顯著的優點：

1、由負載檔板或閥門調節導致的大量節流損失，在變頻后不再存在；

2、網側功率因數明顯提高，異步電動機功率因數僅有0.85左右，而變頻器輸入側功率因數可以達到0.95以上；

3、可實現零轉速啟動，無啟動沖擊電流，從而降低了啟動負載，減輕了沖擊扭振。

4、高壓變頻器本身損耗極小，整機效率在97％以上。

5、高壓變頻器針對“塌料”問題進行特殊設計，解決了在生產過程中因為負載劇烈波動導致電機過流的問題，保證了生產的連續進行。

對離心式風機而言，流體力學有以下原理：輸出風量Q與轉速n成正比；輸出壓力H與轉速n的平方成正比；輸出軸功率P與轉速n的立方成正比；即：

Q1/Q2＝n1/n2，H1/H2＝(n1/n2)2，P1/P2＝(n1/n2)3

當風機風量需要改變時，如調節風門的開度，則會使大量電能白白消耗在閥門及管路系統阻力上。如采用變頻調速調節風量，可使軸功率隨流量的減小大幅度下降。變頻調速時，當風機低于額定轉速時，理論節電為：

E=〔1-( n′/n)3〕×P×T (kW·h)

式中： n是額定轉速，n′是實際轉速，P是額定轉速時電機功率，T是工作時間。

可見，通過變頻對風機進行改造，不但節能，而且大大提高了設備運行性能。以上公式為變頻節能提供了充分的理論依據。

三、利德華福公司高壓變頻調速系統技術優勢

2007年，HARSVERT系列高壓變頻調速系統被授予“中國品牌產品”稱號，利德華福公司亦是中國高壓變頻領航企業。多次獲得“中國最佳高壓變頻品牌”、“最佳新產品”等多項殊榮。北京利德華福電氣技術有限公司從2000年推出第一臺HARSVERT-A變頻器樣機到現在，累積運行業績已超過2000多臺。其中最大運行功率為5600kW，并且運行多年。

HARSVERT系列高壓變頻調速系統采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯多電平拓撲結構，主體結構由多組功率模塊串聯而成，其諧波指標直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，輸入功率因數高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數補償裝置；輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱和轉矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機。

1、無速度傳感器矢量控制——讓控制更精準

矢量控制，在國外多稱為磁場定向控制（Field Orientation Control），其核心思想是，以電機磁場為坐標軸基準方向，通過坐標變換的方法，實現對電機轉矩和磁通的解耦控制。

目前，無速度傳感器矢量控制產品調速范圍寬，穩態轉速精度高，動態轉矩響應時間小，啟動轉矩大，性能指標基本達到國際先進水平。

采用無速度傳感器矢量控制的高壓變頻調速系統具有以下功能：

· 電機參數自動整定

· 高壓掉電恢復自動重啟

· 旋轉啟動

· 具有完善的電機和變頻器保護功能，盡量保證設備連續可靠運行

· 直接控制負載轉矩大小，當負載波動時可以自動控制轉矩電流大小，確保連續運行。

2、 超強的抗電網波動能力

HARSVERT-A變頻器按照我國的電網情況進行設計，承受電壓波動的能力可以到-35%～+15%電網電壓波動時變頻器維持運行，不停機。

3、 完善的電機和變頻器保護功能

作為高壓變頻器的專業生產廠家，利德華福公司的研發人員考慮到了變頻器及電機可能出現的各種運行情況，并針對各種可能出現的故障情況進行開發。HARSVERT系列高壓變頻調速系統針對各種故障情況分級設置保護功能，實現最大程度的不間斷運行。

4、友好、快捷的系統界面

HARSVERT系列高壓變頻調速系統界面選用人機界面，系統界面功能強大，產品支撐軟件為漢化的最新的正版軟件，軟件完全自主開發，標準化設計；界面顯示內容豐富且直觀形象，能夠顯示系統狀態變量的實時顯示和監控，如具有故障信息查詢、運行數據記錄、變頻器參數查詢及設置、系統自診斷等等。

四、高壓變頻器在水泥行業應用中的主要問題與應對措施

1、高溫風機的管道“塌料”問題導致電機過流甚至跳停問題

窯尾高溫風機是保證水泥生產線窯內負壓的重要負載，即使在在以往工頻運行、采用液力耦合器調速的高溫風機，也常見由于管道“塌料”導致高溫風機電機過負荷跳閘，導致生產中斷。而對于由于變頻器裝置的電力電子器件的過負荷能力的限制，以上由于塌料造成的高溫風機過負荷導致的變頻器保護停機現象如無專業技術是不可避免的，將給水泥生產線造成更多的損害。