摘要：變頻調速技術因其優越的控制特性和節能效果，已經在工業生產得到廣泛的應用。本文介紹了普傳變頻器在回轉窯主傳動上，替代原有直流調速系統的應用。闡述了變頻器調速系統的優點及節能效果。

關鍵詞：變頻調速  直流調速  回轉窯 

1 前言

      在水泥、耐火材料、冶金等工業，回轉窯是主要的大型核心設備，其運行狀態直接影響回轉窯的使用壽命、產品的質量和產量。傳統上，回轉窯主傳動均是采用直流電機拖動或者交流電機帶液力耦合器調速，由于直流調速系統存在維修工作量大、事故率高以及使用環境受限制等缺點及變頻調速起動平滑，轉矩控制好及節能的優勢，近年來采用變頻調速系統替代了原直流調速系統或液力耦合器調速成為趨勢。普傳科技股份有限公司研發的高性能矢量變頻器在上述行業有諸多應用，取得很好的工藝要求和節能效果。本文以烏海某公司的回轉窯改造為例說明普傳科技變頻器在主傳動的良好應用。

2 回轉窯原調速系統存在的問題

      該現場主傳動原來用的是直流調速系統，經過很長時間的運行發現該調速系統許多的問題：

1、直流電動機的調速可靠性差。直流電動機調速方法是弱磁升速，采用的是直流電機磁繞組中串接變阻器，使繞組中電流減小，即繞組磁場減小，使得直流電機弱磁升速。這種調速方法最大的缺點就是變阻器滑動觸頭在滑動過程中發生接觸不良、卡滯、斷裂故障時，會引起調速不正常事故，在實際生產中客戶經常遇到這種故障現象。同時，由于直流調速系統的二次回路接線比較復雜，采用各種繼電器組合而成，有的繼電器對勵磁回路中的小電流變化反應不夠靈敏，因此，控制及保護元器件的精度不高，可靠性差，在設備原來的啟動和運行操作過程中已經多次發生過失速等故障。

2、直流電源設備龐大，故障多，不經濟。直流電機有專用電源，原來的整流變壓器、功率單元、供配電設備等設立專門的配電室，體積大、設備重、元器件多，據現場維護人員介紹，每年的故障和檢修次數達上百次，同時查找故障麻煩，備件消耗大，整流變壓器本身就耗電，運行中產生的熱量必須通過專用風機進行強制風冷。這樣每年器件的本身損耗就很大，據統計對于這種損耗客戶每年要支付達數萬元的費用。

3   回轉窯的規格與特點

      該回轉窯技術參數如下，外型尺寸：4米 x 60米；主傳動電機型號：Y2-355L-6；電機功率：250KW；轉速：990r/min

      回轉窯屬于恒轉矩負載，動、靜阻力矩都很大，是重載起動。其負載特點是：
    1） 恒力矩，阻力同轉速無關；
    2） 起動力矩大，經常要在滿載條件下啟動，對托輪未形成油膜，阻力矩較大，一般是正常運行時的3.5～4倍。
      因此要求在選用變頻時，要求其在低速時具有穩定的高啟動轉矩，過載能力強等特點。

      由于回轉窯的這種負載特點，在變頻器和電機的選擇上就較其他負載要復雜得多。功率選擇過大，起動和運行雖然都沒有問題，但一次性投資加大，能耗增加，出現了長期運行大馬拉小馬的現象；功率按實際運行情況選擇，雖然效率高，投資小，但在起動時會時常出現過載現象而無法正常起動。因此，變頻器功率的選擇非常重要。

4  變頻器配置及調試中的注意問題

      回轉窯低速啟動力矩大，屬大慣性負載生產設備，起動以后，其維持正常運轉所需要的驅動能量就會變得較小，采用交流變頻器控制，解決起動和正常運行的合理分配將是回轉窯變頻控制的關鍵。根據回轉窯的這種特性，選擇變頻器時，適當增大變頻器的容量是必要的，本現場采用恒轉矩特性的普傳科技PI7800 280H3變頻器來驅動電機。
    1） 由于變頻器的安裝位置距離窯頭操作室100米左右，為防止外界的電磁干擾，采用電流信號調速，在窯頭加裝信號變送器，用4～20mA電流信號來控制變頻器的調速。
    2）為了減小干擾和控制變頻器的諧波成分，在變頻器的輸入輸出端要加裝輸入輸出電抗器，

    3） 按照變頻器的一般設定，在無物料時起動正常，但在下料一段時間后，停下再起動時，發生過電流，不能起動。針對回轉窯只是在起動時的阻力大，而一旦轉起來就屬于常規的恒轉矩負載的特點，將加速時間適當的延長，應用普傳變頻器的轉矩提升功能，并在變頻器提供的61種V/F曲線中選擇最佳的曲線，這樣在啟動的時候

      不但有足夠的力矩，而且曲線的坡度降低，使啟動更加平滑。

圖示為回轉窯改造前后的主傳動系統

5  變頻器參數設置

6  應用特點及使用效果
    1、電機啟動無沖擊、運行平穩。回轉窯主傳動采用直流調速控制時不能在很低的速度下運行，起動過程中設備振動很大。采用交流變頻調速時，電機是從零速開始起動，初始起動力矩小，漸漸平滑升速，減小了對設備的沖擊，降低了設備的故障率，為穩定回轉窯的熱工參數創造了必要的條件。回轉窯調速為0－50Hz、轉速為0－975r/min，正常運行時僅有700－800r/min，運行頻率為40Hz左右，因此完全滿足回轉窯工況的要求。
    2、變頻器具有齊全的保護功能，運行中如出現過流、過載、過壓、缺相及過熱時，變頻器都能及時對電機加以保護，并顯示故障原因，因而縮短了維修時間。
    3、提高功率因數，節能效果非常顯著：改造前的功率因數0.8，改造后達到0.95以上；改造后的年耗電量比改造前減少40％以上。

4、變頻器運行幾個月來，沒有發生過任何故障，大大減少了維修工作量，同時也提高了回轉窯的運轉率。
    5、節約檢修費用：原直流電機系統每年的維護費用大約在2萬元左右，而采用了變頻調速后，由于普傳科技變頻的保護功能強，無沖擊，延長了機械設備的使用壽命，免維護周期長，每年可節省檢修費用2萬元。

6、安裝變頻調速后，變頻器實際輸出電流為300－350A，電壓為260－280V，比原來的系統節電效果明顯，間接經濟效益更為可觀。因而能夠長期穩定運行，減少了因故障停機造成的生產損失，使所燒制材料的產量、質量有一定的提高。

7  小結
1 、應用變頻器和三相交流電機拖動回轉窯，由于不存在直流電機傳動情況下的電刷和換向器所引起的故障，可靠性大大提高。便于檢修，經濟效益十分明顯。

2、通過采用交流調速，不但電機容量減小、節能運行，而且回轉窯的運轉率和產能較一般直流裝置有了很大的提高，保證了工藝波動條件下的穩定運行。一般回轉窯的動力拖動配置裕量大，按常規選用的直流電機拖動，完全可以用同容量的交流電動機替代，不需加大功率。