1、 引 言
　　 在工業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電、居民供暖、和水泥制造業(yè)中，風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛;其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用約占到生產(chǎn)成本的7%~25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開(kāi)支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，以及能源的危機(jī)，節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。
　　 一般情況下，采用風(fēng)門調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)，在兩者偏離10%時(shí)，效率下降8%左右;偏離20%時(shí)，效率下降20%左右;而偏離30%時(shí)，效率則下降30%以上。對(duì)于采用調(diào)節(jié)風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，這是一個(gè)固有的不可避免的問(wèn)題。可見(jiàn)，在水泥制造業(yè)中的高溫風(fēng)機(jī),窯尾風(fēng)機(jī)及循環(huán)風(fēng)機(jī)的用電量中，很大一部分是因風(fēng)機(jī)的型號(hào)與管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)不匹配及調(diào)節(jié)方式不當(dāng)而被調(diào)節(jié)風(fēng)門消耗掉的。因此，改進(jìn)離心風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式是提高風(fēng)機(jī)效率，降低風(fēng)機(jī)耗電量的最有效途徑。
　　 我們以干法懸窯生產(chǎn)線的窯尾高溫風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變頻改造為例，其窯燒成系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。
　　

　　
　　 旋窯是一個(gè)有一定斜度的圓筒狀物，預(yù)熱機(jī)來(lái)的料從窯尾進(jìn)入到窯中，借助窯的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)促進(jìn)料在旋窯內(nèi)攪拌，使料互相混合、接觸進(jìn)行反應(yīng)，物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動(dòng)在窯內(nèi)向前運(yùn)動(dòng)。窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的余熱廢氣，在窯尾高溫風(fēng)機(jī)的作用下，通過(guò)預(yù)熱器對(duì)進(jìn)入窯尾前的生料進(jìn)行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過(guò)高溫風(fēng)機(jī)抽出進(jìn)入廢氣處理（除塵及排出）。
　　
　　　

　
　　4、使用過(guò)程存在的問(wèn)題：
　　（1） 供風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)余量大：各風(fēng)機(jī)的擋板開(kāi)度為55%以下，沒(méi)有滿負(fù)荷運(yùn)行。
　　（2） 現(xiàn)供風(fēng)系統(tǒng)供風(fēng)流量調(diào)節(jié)方式為通過(guò)擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)，它是通過(guò)改變擋板的開(kāi)度從而改變管網(wǎng)的風(fēng)阻來(lái)調(diào)節(jié)供風(fēng)流量的。還有的通過(guò)液力耦合器來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速改變供風(fēng)量，這種方式雖說(shuō)簡(jiǎn)單易行，但它存在很大的弊病。其中(1) 節(jié)能效果:液力耦合器節(jié)能效果低，在低速時(shí)，有近3/4的能量被浪費(fèi)。大容量的設(shè)備還應(yīng)添加水冷系統(tǒng)。(液力耦合器是一種耗能型的機(jī)械調(diào)速裝置，調(diào)速越深(轉(zhuǎn)速越低)損耗越大，對(duì)于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速平方率變化，原傳動(dòng)輸入功率則按轉(zhuǎn)速的平方率降低，損耗功率相對(duì)小一些，但輸出功率是按轉(zhuǎn)速的立方率減小，調(diào)速效率仍然很低。)(2) 安全性能:液力耦合器出現(xiàn)問(wèn)題后，必需停機(jī)維修，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。(3)運(yùn)行精度: 力耦合器靠油量和負(fù)荷的拉動(dòng)調(diào)速，調(diào)速精度低，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，轉(zhuǎn)速隨之變化。(4)維護(hù)費(fèi)用: 液力耦合器在運(yùn)行一定時(shí)間后，需對(duì)液壓油進(jìn)行更換；
　　（3） 現(xiàn)高壓電機(jī)多為水電阻啟動(dòng)起動(dòng)，巨大的起動(dòng)電流(起動(dòng)電流一般為額定電流的3倍左右)會(huì)產(chǎn)生巨大轉(zhuǎn)矩沖擊，會(huì)使電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組及組尼繞組承受很高的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，致使電機(jī)籠條端環(huán)斷裂，鐵芯松弛，絕緣繞組擊穿等。這些情況會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備的使用壽命減短，維護(hù)時(shí)間與維護(hù)費(fèi)用增加。
　　（4）工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，往往根據(jù)供風(fēng)的高低峰進(jìn)行人為調(diào)節(jié)。
　　5、高壓變頻器風(fēng)機(jī)改造方案
　　　　經(jīng)過(guò)對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)原系統(tǒng)的風(fēng)壓控制由原來(lái)的液力耦合器調(diào)節(jié)改為變頻器調(diào)節(jié)，即取消原液力耦合器，將電機(jī)與液力耦合器之間用一連接軸取代液力耦合器連通，而由變頻器對(duì)電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到調(diào)整窯尾預(yù)熱器（高溫風(fēng)機(jī)入口）的壓力為工況要求值。
　　　變頻器設(shè)備接入用戶側(cè)高壓開(kāi)關(guān)和擬改造電機(jī)之間，如圖2所示，變頻器控制接入原有的DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)來(lái)完成正常操作。
　　

　　　圖2 變頻器連接圖

　　
　　為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，可在故障時(shí)將電機(jī)切換至工頻狀態(tài)下運(yùn)行，且切換方式為自動(dòng)切換。變頻器故障時(shí)，電機(jī)自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行，這時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)升高，風(fēng)壓會(huì)發(fā)生很大變化，影響窯內(nèi)物料的煅燒質(zhì)量，故此時(shí)應(yīng)及時(shí)在DCS上對(duì)高溫風(fēng)機(jī)的風(fēng)門進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，降低風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量至工況要求值。
　　　　變頻器及其工頻旁路開(kāi)關(guān)由變頻器整體配套提供。電機(jī)、高壓斷路保留了用戶原有設(shè)備。
　　6、改造注意事項(xiàng)
　　　由于原電機(jī)控制為液力耦合器調(diào)速，為了安裝變頻器，必須重新設(shè)計(jì)變頻器專用房。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，我們選擇在高壓配電室旁另建一變頻器專用房，此地方距高壓室較近，動(dòng)力電纜敷設(shè)方便。
　　由于現(xiàn)場(chǎng)灰塵較大，而變頻器為強(qiáng)迫風(fēng)冷，設(shè)備內(nèi)空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間通風(fēng)設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)了兩扇大面積專用進(jìn)風(fēng)窗，房間不另設(shè)其它窗口，基本上是密閉設(shè)計(jì)。通風(fēng)窗采用專用過(guò)濾棉濾網(wǎng)，這樣使進(jìn)入變頻器室內(nèi)的空氣經(jīng)過(guò)通風(fēng)窗濾灰，進(jìn)入變頻器室內(nèi)的灰塵大大減小。
　　由于本變頻器功率較大，為保證足夠的通風(fēng)冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨(dú)立安裝了一整體風(fēng)罩，與各自的出風(fēng)口連成整體，保證變頻器整體冷卻通風(fēng)要求。
　　為減小安裝成本，動(dòng)力電纜保留了原高壓柜至電機(jī)的電纜，將電纜原接線由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設(shè)一根動(dòng)力電纜，由于變頻器房緊鄰高壓室，此電纜長(zhǎng)度較短。
　　　變頻改造后，由于需要取消原液力耦合器，我們按照液力耦合器的聯(lián)接尺寸設(shè)計(jì)制作了一套直接連接軸來(lái)代替液耦。連接軸的基座安裝尺寸、軸連接中心尺寸、軸徑尺寸、軸與電機(jī)及風(fēng)機(jī)側(cè)的連接靠背輪均與原液耦一致，安裝時(shí)，僅需將原液耦拆除，將連接軸代替液力耦合器，現(xiàn)場(chǎng)僅作少量調(diào)整即可達(dá)到安裝要求，而不用對(duì)風(fēng)機(jī)及電機(jī)作任何調(diào)整，安裝方便快捷。