一﹑立窯羅茨風機高壓變頻改造的必要性
      貴州九龍水泥立窯羅茨風機為繞線式異步電動機，原有的運行方式是電機工頻全速運行，依靠出口放風閥來調節所需風量大小，由于該公司電網容量有限，電機不允許全壓啟動，電機采用轉子串聯電阻的方式啟動，啟動結束后再自動短接啟動電阻，電機全速運行，但投運后發現通過出口放風閥門調節方式存在如下弊端：
 
1﹑出口放風閥調節反應滯后，調節速度慢，調節精度低，往往對現場所需風量控制不到位，影響現場的生產工藝要求。
2﹑出口放風閥調節不科學，不經濟，浪費資源，采用放風閥調節雖然結構簡單，投資少，但在節能意識日益加強的今天顯然已經不合適，水泥廠在建廠初期，出于后續可能擴建及運行安全的角度，電機及風機的裕量選用比較大，嚴重存在著大馬拉小車的現象，事實上，電機額定電流為40A，而電機實際運行電流平均僅為28A左右，由于采用出口放風閥調節，人為的放掉了風道的風壓和風量，大量的能源白白浪費被放風閥放出，在能源日益緊缺的今天，顯然已經落伍，節能改造勢在必行。
3﹑電機工頻全速運行時，電機軸承等機械部位磨損嚴重，另外，由于是轉子繞線式異步電機，轉子高速運轉時，其滑環上的碳刷磨損也相當嚴重，更換周期短，設備維護量大。
4﹑啟動過程復雜，轉子串聯電阻啟動方式附帶了很多二次回路，維護量大，使用效率卻不高，然而卻不可缺少，啟動方式屬于落后工藝。
綜上所述，要先想徹底的改變現有工藝，就必須從源頭改進，即通過改變電機轉速來調節風機轉速，從而達到調節風量的目的，以此來滿足現場工藝要求。

 
二﹑調速方式的選擇
      目前，國內大功率高壓異步電動機主要調速方式有以下幾種：串級調速﹑內反饋串級調速﹑液力耦合器調速﹑變頻調速等。
 
1﹑串級調速：優點是可以回收轉差功率，所以調速效率比較高，但存在的問題也很多，它不適宜現有的轉子繞線式異步電動機，啟動過程復雜，啟動電流大，調速范圍有限，響應慢，功率因數和效率低，很難實現同PLC及DCS等控制系統的配合，諧波污染大，對電網有較大干擾。
2﹑內反饋調速：內反饋調速是在串級調速基礎上發展起來的，優點是具有串級調速的全部優點，體積小，缺點是：需更換專用電機，滑環處理不當容易出現事故，雖然采用頻敏變阻器啟動，可啟動電流仍很大，對電機和電網沖擊很大，調速范圍有限，輸入功率因數和效率低，電機側由于可控硅的逆變衍生出大量的高次諧波，對電機的絕緣造成老化，容易引起電機的轉矩脈動，附加發熱和噪聲污染，電纜需加粗使用，電機喘振現象無法消除。
3﹑液力耦合器調速：調速范圍有限，高速丟失轉差約3%-5%，低速轉差功率損失更大（1－調速比），最高可達額定傳送功率的15%，因效率與轉速成正比，低速時效率極低，精度低，無法切換運行，維護復雜，費用大。
4﹑高壓變頻器調速：由于運用了先進的電力電子技術，計算機控制技術，現代通信技術和高壓電氣，電機拖動等綜合性領域的科學技術，因此具有其它調速方式無法比擬的優點。

 
三﹑科陸CL2700系列高壓變頻調速系統技術優勢
1﹑高效率、無污染、高功率因數
      CL2700系列高壓變頻調速系統采用的是功率單元串聯的高-高方案，采用了多繞組高壓移相變壓器，二次側繞組中流過的電流在變壓器一次側疊加時，形成非常逼近正弦波的電流波形。經過實際測試，50Hz運行時，網側電流諧波＜2％，電機側輸出電壓諧波＜1.5％（即使在40Hz時，仍然＜2％），成套裝置的效率＞97％，功率因數＞0.96。完全滿足了IEEE 519－1992對電壓、電流諧波含量的要求。
      另外，通過采用自主開發的專用PWM控制方法，比同類的其它方法還可進一步降低輸出電壓諧波1～2％
2﹑先進的故障單元旁路運行（專業核心技術）
      為了提高系統的可靠性，整個變頻調速系統中考慮了一定的輸出電壓余量，并在各功率單元中增加了旁路電路。當某個功率單元出現故障時，可以自動監測故障并啟動旁路電路，使得該單元不再投入運行，同時程序會自動進行運算，調整算法，使得輸出的三相線電壓仍然完全對稱，電機的運行不受任何影響。這種控制方法處于國際先進，國內領先的水平，它將大大提高系統的可靠性和運行的穩定性。
3﹑高性能的控制技術
      CL2700系列高壓變頻調速系統率先實現了簡易矢量控制技術，可以實現恒轉矩快速動態響應，并且具有加、減速自適應功能，即可根據運行工況參數的實際變化，自動調整加、減速時間，在不超過最大允許電流的情況下，快速達到設定轉速；同時，系統可以自動識別電機轉速，用戶可以不考慮電機目前的運行狀態，電機不需要停止運行就可直接實現電動機的啟動、加速、減速或停車操作。
      CL2700系列高壓變頻調速系統還可以實現反饋能量自動限制功能。
4﹑高可靠性
      控制電源可實現外部220V供電和高壓電源輔助供電雙路電源自動切換，同時配置有UPS，即使兩路電源都出現故障時，控制系統仍然可以工作足夠長的時間，控制整個系統安全停機，發出報警，并記錄故障時的所有狀態參數。
采用高速光纖通信，可有效避免電磁干擾。
當單元故障數目超過設定值時，系統可自動切換到工頻運行。
整流變壓器有完善的溫度監控功能。
獨特設計的功率柜風道，主要發熱元器件都靠近或處于風道中，散熱效果好，保證了系統的過載能力。
抗電網電壓波動能力強，當電網電壓在-15％～+15％范圍內波動時，系統可以正常工作；對于功率單元，在電壓-25％～+20％范圍內變化時，都可正常工作。
5﹑其它特點
故障自診斷能力強，監測系統中所有主要參數及接口信號。
10.4英寸液晶觸摸屏人機界面，操作簡單，友好，顯示內容豐富。
接口豐富，可與多種自動化設備和系統接口，滿足各種現場不同需要，特殊接口可以定制。
具有本地和遠程操作功能，，可以通過DCS遠程實現監控功能；
維修簡單，所有單元可以互換，備件少。

 
四﹑改造項目具體實施方案及過程

       根據現場的實際情況，旁路柜采用一拖一手動方案，此結構是手動旁路的典型方案，是由3個高壓隔離刀閘QS1﹑QS2﹑QS3組成，其中QF1為客戶提供高壓隔離總開關，其工作原理是：工頻運行時， QS2閉合，斷開QS1和QS3，變頻運行時， QS1和QS3閉合，QS2斷開， QS2和QS3是雙聯高壓隔離刀閘不會同時閉合，在機械上實現了機械互鎖。
優點：高壓變頻器故障時，有明顯斷電點，能夠確保人身安全，同時可以手動使負載投入工頻電網運行
缺點：高壓變頻器故障時，不能自動由變頻切換到工頻
      現場原有的電阻啟動裝置繼續保留，當高壓變頻器出現故障時，直接把變頻器高壓輸入電纜切換到電阻啟動裝置上即可，操作簡單，快捷。

 

五﹑改造效果
1﹑變頻器參數

變頻器型號	輸入電壓	額定功率	功率因數	額定電流
CL2700-10-0700-9QY	10kV	700kVA	0.96	46A

2﹑電機參數

額定功率	額定電壓	額定電流	運行電流	功率因數	額定轉速
560kW	10kV	40A	32A	0.83	594

3﹑變頻改造前后能耗對比

運行方式	調節方式	輸入電壓	輸入電流	運行頻率	24小時抄表能耗	節電率
工頻運行	放風閥	10.5kV	28A	50.00Hz	8310kW.h
變頻運行	變頻調速	10.5kV	11A	30.27Hz	4609kW.h	44.53%

4﹑變頻改造前后現場工況對比

啟動方式	啟動電流	軸承溫升	調節反應速度	維修費用
串電阻啟動	大	高	慢	高
變頻軟啟動	小	低	快	低

綜合上述表格，可以看出：
      立窯羅茨風機變頻改造后，取得的間接效果也是十分明顯的，因為變頻調速系統經常運行在30赫茲左右，電機及風機旋轉速度降低，電機及風機的軸溫降低，噪音降低，整體維護周期大大縮短，操作人員在遠控箱側通過監控界面很方便的調節電機的運行頻率，高壓變頻器的頻率分辨率精確到0.01赫茲，調節及時，調節精度高。

 

六﹑總  結
    節約能源是我國的基本國策，國家制定了“節能中長期專項規劃”，為落實此規劃目標，國家發改委最近啟動了十大重點節能工程，作為耗能大戶的水泥行業是國家宏觀調控的重點，也是節能的重點行業，通過各種措施，如果能把生產每噸水泥電耗控制在100KW.h內，按我國水泥年產12億噸計算，如達到節能指標，則每年可節約百萬噸煤，節電百億度，并且可使廢氣排放量降低，有利于保護環境，同時也降低了企業成本。貴州九龍水泥廠立窯高壓羅茨風機的變頻改造，達到了節電和改善工藝的效果，取得了圓滿成功。目前在我國，水泥行業相對于其它如冶金、電力等行業，高壓變頻器改造的進度相對緩慢，如果中國大多數水泥制造企業都能合理、深度挖掘自身潛力，那么有理由相信，中國的天將會更藍，水會更清，節能型的和諧社會美好前景定會展現在我們的面前！