高压变频调速器在大型风机中的应用郑川曹金萍孙蕾（山东山水集团技术中心，山东济南25022）变频调速的优越性。

　　水泥企业有着大量的大型风机、水泵、压缩机等，这些机械功率都在几百千瓦以上，有的高达数千千瓦，它们消耗的电能是非常可观的。目前这类机械大多采用恒速交流传动，通过调节挡板、阀门等办法进行输出量的调节，白白损失大量的电能。

　　因此，在这类机械上采用变频调速，根据输出量的要求用电气手段改变输出功率，对节能有着巨大意义。山水集团作为行业的**者，更加积极支持节能产品的开发和应用，如对大型风机类高压电机采用高压变频调速装置，取得了很好的节能效果。

　　目前，山水集团高压变频调速装置大多为IGBT型，即单元串联多电平PWM电压源型变频器，下面对IGBT变频调速装置进行简单介绍。

　　1IGBT高压变频器是一台6000V变频器的主电路拓朴和连接图。每相由5个额定电压为690V的功率单元串联，因此相电压为5 X690V=3450V，所对应的线电压为6000V.每个功率单元由输入隔离变压器的15个二次绕组分别供电，15个二次绕组分成5组，每组之间存在一个相位差。（b）中以中间△接法为（0°），上下方各有两套分别超前（十）和滞后（）12°，24°的4组绕组。所需相差角度可通过变压器的不同联接组别来实现。

　　中的每个功率单元都是由绝缘门双极晶体管（IGBT）构成的三相输入、单相输出的低压PWM电压型逆变器，主电路见。每个功率单元输出电压为1，0，1三种状态电平，每相5个单元叠加，就可产生11种不同的电平等级，分别为±5，±4，±3，±2，±1和0.为一相合成的正弦输出电压波形。

　　用这种多重化方法构成的高压变频器，也称为单元串联多电平PWM电压型变频器。

　　所示高压变频器，由于每相由5个690V的功率单元串联而成，不是用传统的器件串联来实现高压输出，所以不存在器件均压问题。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/5的输出相电压和1/15的输出功率。变频器采用多重化PWM技术，变频器由5对（每对含正反相信号）依次相移12*的三角载波对基波电压进行调制。对A相基波调制所得的5个信号，经叠加即可得所示具有11级阶梯的相电压波形。它相当于30脉波变频，理（Harmony）变频器。它的输入功率因数可达0.95以上，不必设置输入滤波器和功率因数补偿装置。该系列变频器同一相的功率单元输出相同的基波电压，串联各单元之间的载波错开一定的相位，每个功率单元的IGBT开关频率若为600Hz，则当每相有5个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为6kHz.功率单元采用低的开关频率可以降低开关损耗，而高的等效输出开关频率和多电平可大大改善输出波形。波形改善除减小输出谐波外，还可降低噪音、dv/dt值和电机的转矩脉动。所以这种变频器用于调速电源对电机无特殊要求，可用于普通的高压电机，且不必降额，对输出电缆长度也没有特殊限制。

　　电压型功率单元由于有足够的滤波电容，变频器可承受一30%电源电压下降和5个周期电源丧失。这种主电路拓朴结构虽然使器件数量加，但由于IGBT驱动功率很低（峰值为5W左右，平均不到1W），且不必采用均压电路、吸改电路和输出滤波器，使变频器效率高达96%以上。

　　上述变频器的每一功率单元都从一个由微处理器构成的中央控制器接受命令，控制和通讯信号由光导纤维传送，能维持5kV的绝缘并保证良好的抗干扰性和可靠性。另外，由于采用模块化结构，所有功率单元完全相同，可以互换，每个功率单元与装置的联系仅为3个交流输入、2个交流输出及三路通信插头，单元的维修更换十分方便；如采用功率单元旁路技术，可使变频器在功率单元损坏的情况下继续降额运行。

　　2高压变频器产生的经济效益直接经济效益通过变频调节电机转速，使电机出力与需求相当，不会造成能量浪费。以山水集团平阴公司水泥磨收尘风机为例：一台水泥磨系统风机，装机容量450kW，加高压变频器前实际运行功率为400kW，加高压变频器后实际运行功率270kW，节电30%，按每年生产300天，每度电0.5元计算，每年可节约电费50万元。

　　间接经济效益用变频器启动电机，可实现电机软起动，对电网、电机、电缆、开关等无冲击电流（用工频启动时，启动电流一般为电机额定电流的57倍，容易造成电机、拖动设备、开关等设备的损坏，或因电网压降过大造成低电压保护停电），减轻轴承的磨损，延长电机、拖动设备的使用寿命，提高了生产的可靠性，减少设备维护费用。

　　⑶提高自动化水平变频器可以本地、远程、上位控制，且调速装置都配有计算机接口，可以与工业标准通讯系统、能源管理系统和其它系统联接，极大地提高了生产线的自动控制水平。

　　（4）减轻操作人员劳动强度生产状况发生变化或工艺要求改变，用风机挡板来调节流量时，控制比较困难，操作劳动强度大，而变频调速可以通过减频率来调整，操作非常简单、灵活，维护简便。

　　3高压变频器与其它调速方式的比较水泥企业中，风机类电机传统的调节方式是调节入口和出口的挡板阀门开度，以此来调节风量风压。当采用挡板阀门调节时，大量的能量损耗在挡板阀门的截流过程中。对风机类设备而言，*有效的节能措施是采用调速来调节风量，而风机类设备大都为平方转矩负载，轴功率与转速大致成立方关系，所以当风机转速下降时，消耗的功率大大下降。

　　如通过调速方式改变风机风量，当风量下降一半时，风机轴功率将下降87.5%.所以变频调速在风机类电机应用上节能效果十分显著。

　　在各种调速方，变频调速具有很强的优越性。下面介绍一下其它几种调速方式，相比较变频调速的优势就一目了然了。

　　液力偶合器：液力偶合器调速技术属于机械调速范畴，它是将匹配合适的调速型液力偶合器安装在常规的交流电动机和负载（风机、水泵或压缩机）之间，从电动机输入转速，通过偶合器工作腔中高速循环流动的液体，向负载传递力矩和输出转速。

　　只要改变工作腔中液体的充满程度即可调节输出转矩。

　　液力偶合器调速装置是将电动机的动能通过泵轮和涡轮之间油的传递获得机械能。其优点是操作简单，有一定的节能效果，缺点是：*效率低。效率与速度成正比，低速时效率更低；*调节量不易准确控制，调速精度差；*无法解决启动问题，启动冲击电流大；*液力偶合器安装于电机和负载之间，一旦出现问题，必须停机，影响生产；*存在油路导管漏油问题，故障率高；*占地面积大，且需与电机和负载保证很好的同轴度，安装复杂。

　　内反馈调速：内反馈调速属转子转差功率调节型，将转子功率反馈到定子的辅助绕组上。这种调速方式的优点是可以回收转差功率；仅调节转子功率，调节电压低，调节功率与调速范围成正比，调节功率小。但存在的问题也很多，属技术落后、淘汰型产品：*电机特殊，只能应用于定子双绕组，绕线型特殊异步电机；*不能实现软起动，启动冲击大；*调速范围小，响应速度慢；*谐波含量高，对电网干扰较大；*功率因数低，需功率因数补偿。

　　Si霪冷抗结构flIB通过篦板向上吹透料层，置换出熟料的热量使物料温度逐渐降低，*终达到冷却状态。

　　由于固定篦床、活动篦床之间间隙较小，篦床的运动米用液压传动。行程控制在100150mm之间。通过限位开关控制液压换向阀，并通过DCS实在石灰回转泛优化改进明年公司，济南250109）及特点。并结合生产实际对使用过程中暴露出的缺陷进行了优1.2工作原理回转窑锻烧后产生的高温石灰从窑口落入篦冷机前部固定篦板上，当物料堆积到一定高度后，在堆积角和后续物料冲击力作用下，使物料向前移动。

　　当物料进入水平篦床后与固定斜篦板交替排列的推动棒做往复直线运动，在推动棒的作用下使物料逐渐向篦床尾部移动。与此同时，冷却风由篦床下部新型篦冷机窑的应用及韩丨（济钢鲍德炉料有限。

　　化改进。通过改进使用效果明显提高。

　　随着我国钢铁工业的快速发展和市场对品种钢需求量的大，炼钢对冶金灰活性度的要求越来越高。石灰的冷却是回转窑锻烧活性石灰主要工艺过程之一。目前回转窑锻烧石灰大多采用竖式冷却器。

　　为了满足济钢集团总公司炼钢对高活性度冶金石灰的需求，我公司新上的两条年产20万吨6 4mX60m活性石灰回转窑生产线采用了新型的固定篦床型推动棒篦冷机，用于回转窑锻烧活性石灰的冷却。在使用过程中经过不断的优化改进取得了较好的使用效果。

　　1新型篦冷机的结构、工作原理、辅助设备配置1.1主要技术指标传动、调速形式：液压传动、容积调速方式推动棒的频率及行程：频率317次/min 4结束语变频器在调速范围、起动特性、动态响应、调节精度、输出特性、经济指标和操作监视方便等各个方面，都优于其他方式。此外，变频调速具有功能完善，通用性强，维护工作量小，运行安全可靠，电耗小，设备寿命长等优点。