变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。在生产工艺需要调速的许多环节,如回转窑、单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等,以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调速已成为一种必然的趋势。1996年9月～1997年8月,我厂新上了一条5000t/d带余热发电的干法生产线。在充分了解变频技术发展的新动态,以及国内应用情况的前提下,根据资金状况,对原设计中的大部分调速环节进行了变更,采用了变频调速技术。目前,整条生产线试生产已近一年,取得了理想的效果。结合施设阶段及试生产中取得的一些经验,在此归纳出一些看法,仅供同行参考。 
1  变频技术的发展概况
    随着大功率整流器件制造工艺的进一步发展,商家生产的变频器普遍采用全新的IGBT(绝缘栅型双极型管),它的一个突出优点就是具有较高的切换频率,即通断时间短。高的切换频率使电机带大负载容量的能力得到提高,使电机的损耗减小。变频器一般可分为交—直—交及交—交两种。变频器的可控功率范围从0.2～1500kW,甚至到1700kW。从这一范围来看,水泥生产线上要求调速的各工艺环节都能得到满足。在国内变频器市场上,国外产品从品牌及市场份额方面都占绝对主导地位,主要品牌有富士:G7、P7、P9S、G9S等系列;西门子:6SE31、6SE70、6SE71等系列;施耐德:Altivar16、66系列;ABB:ACS500、501、502、503、504系列;丹佛斯:VLT2000、3000、3500系列等,还有三菱、山肯、东芝等知名品牌。从我厂应用情况来看,变频调速器用于水泥生产企业有四个突出优点:(1)可满足调速的工艺要求,变频调速器的调速范围均在10∶1以上,而水泥生产工艺过程中调速范围在10∶1范围内即可完全满足要求。(2)便于实现自动化控制,由于变频器本身是由一个16(或32)位微处理器所控制,设有RS485(或422)、A/D输入、D/A输出接口,为自动控制(与上位机联网)创造了充分的条件。(3)获得可观的节能效果。如在较大功率(15kW以上)风机、泵类的应用中尤为明显,可节电1/4以上。(4)降低工人的劳动强度,由于调整系统整体可靠性提高,故障率低,免维护周期较长,可减轻有关维护人员的工作量。 
2  如何选用变频调速器 
    变频器与其它产品一样,也具有较多的品牌及种类。在如何选用这个问题上当然需要了解价格、产品质量,但更应了解变频器的技术特性。按其控制方式的不同可分为通用型和工程型两大类,除价格差异外,通用型变频器在技术特性上与工程型变频器存在较大差异。通用型变频器一般采用U/f曲线控制方案,在电机高速运转时,气隙磁通Φ基本恒定,则可满足设备恒功率(或恒转矩)的运行特性。但在低速时,由于气隙磁通Φ下降,故最大转矩也下降,难以满足恒功率要求。通用型变频器一般采用给定闭环控制方式,动态响应速度相对较慢。而工程型变频器则在其内部通过检测设有自动补偿、自动限制的环节,在设备低速运转时也可保持好的转矩特性,可实现真正意义上的闭环控制。工程型变频器通常有三种控制设定方式可选:(1)开环控制方式,同通用型;(2)带转差补偿,即当负载突降时,则给定可自动补偿;(3)带模拟、数字测速机,可完全实现闭环。从变频器的安装形式不同又可分为:(1)固定式(壁挂式),功率多在37kW以下;(2)书本型,功率从0.2～37kW,占用空间相对较小,安装时可紧密排列;(3)装机/装柜型,功率45～200kW,需要附加电路及整体固定壳体,体积较为庞大,占用空间相对较大;(4)柜型,控制功率45～1500kW,除具备装机/装柜型特点外,与之比较占用空间更大。选择时可根据受控电机功率及现场安装条件选用适合类型。从变频器的电压等级来看,有1AC 230V;也有3AC 208～230V、380～460V、500～575V、660～690V等级,应根据要求来做出正确的选择。从变频器的防护等级来看,有IP00的,也有IP54的,也应根据现场环境情况作出相应的选择,从调速范围及精度要求而言,变频器有FC(频率控制),调速范围1∶25;VC(矢量控制),调速范围1∶100～1∶1000;SC(伺服控制),调速范围1∶4000～1∶10000;在水泥生产线上一般选用FC方式即可满足生产要求。兼顾上述四点要求的前提下,可根据生产的现场情况做出完全符合要求的正确选择。 
3  变频器在水泥生产线现场安调运行中的几个问题 
3.1  变频器现场安装的技术措施
    在安装过程中,技术保障是首要的,特别需要注意的是要根据某个调速环节中变频器的数量,集中(或分散)做好技术准备工作。在石灰石破碎喂料、各风机、水泵、回转窑、窑尾生料喂料、窑头喂煤、生料磨、水泥磨选粉机等调速环节,由于变频器单台装置相对分散,相互之间的干扰小,不影响正常使用。但在某些生产环节,如生、熟料配料系统等,要求多台变频器安装在同一电控室的某一个控制屏内。由于变频器本身是一个强干扰源,正常工作时产生高次谐波,相互之间以及对主控设备(上位机系统)的干扰在所难免,而控制系统信号传输多为低压直流(0～5V)方式,必须采用有关抗干扰措施以保证系统正常工作。据笔者的经验,生产现场条件好的,除严格按照要求对干扰源做好屏蔽外,控制信号传输采用电流(4～20mA)方式,可有效降低干扰对系统的影响,满足生产需求。生产现场条件差的,必须用屏蔽线作为与变频器采样及控制信号的连接线并对信号线屏蔽网做好单独的专门接地,可有效抑制干扰。在实施上述措施后仍不可避免强干扰而影响系统正常使用的,应考虑更换变频器。
3.2  变频器的安装地点及距离问题
    变频器应用初期,安装地点多在现场,就地控制生产机械;有集中控制要求的,则采用加远程控制器的方式(控制线路距离可达1km以上)。但在水泥生产中,现场安装则不可取。因为水泥生产线粉尘较大,调速机械大多安装在室外或库下,环境较其它行业相比更为恶劣,而操作人员一般集中在电控室,变频器作为较为精密的仪器设备,生产现场时常无人且环境较差,对设备不利。故在水泥生产线上,变频器应安装在电控室内。据变频器产品手册介绍:变频器连接到电机的电缆长度要求不能超过50m,如果使用屏蔽电缆,则最长不能超过25m,这就必须要考虑变频器到受控电机之间的距离问题。要解决这个问题,首要的方法是在超过50m的线路上串入电流值适合的出线电抗器(有些变频器本身已串加此电抗器,与电机之间的连接电缆最长可达300m,但价格较高,且使用在不超过50m的场合下则显浪费)。我厂在实际运用中,窑尾生料双管喂料机与窑头电控室的线路距离达180m,受控电机18.5kW,串加50A出线电抗器(特制)后使用正常。另一个方法则是加大变频器功率一个等级,在超过50m线路上,2.2kW电机配3kW变频器,3kW电机配3.7kW变频器,这种选择方式特别适合于多台集中群控。安装位置狭小拥挤、要求规范(如微机配料系统)等场合。我厂现有变频器采取此法在熟料配料系统中最大距离达150m,仍可保证正常使用。 
3.3  变频器的参数设置及调试
    做好变频器参数的设置及调试，是设备正常运转的一个根本保障措施。现场中出现的许多问题，往往是参数的设置问题，而与设置本身无关，由此可见合理正确设置参数很重要。
    （1）基本参数的设置。基本参数包括电机铭牌上的定功率、电压、电流、转速、频率等。 
    （2）要根据生产工艺的要求做好其它参数的设置。变频器一般都有几十上百个可设置的参数，实际运用中可采用大多数出厂设置，仅对少数做特殊设定即可满足生产要求。如在要求重载启动的环节，则必须设定起动提升参数，可以通过设置一个额外的电压提升在电机额定电流0～250％的范围内提升起动电流，以达到设备顺利启动。 
4  结束语 
    在我厂新生产线上,总共选用了16台变频器用于各个工艺环节,取得了满意的效果。使用半年多,没有一台出现故障。我厂在一次性投资上,变频器三相异步电机比原设计转差离合控制装置加滑差电机多出了不到80%,但性能价格比高出不止一倍。