摘要:
大連金山水泥制造有限公司的日產(chǎn)千噸熟料水泥生產(chǎn)線窯尾排風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系160KW、8極，380V低壓供電。原設(shè)計(jì)為軟啟動(dòng)器起動(dòng)后全壓運(yùn)行，依靠風(fēng)機(jī)入口百葉窗式調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小。經(jīng)長(zhǎng)期反復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)由于電機(jī)處于全壓運(yùn)行，風(fēng)量雖可以自如調(diào)節(jié)，但電機(jī)的運(yùn)行電流卻變化較小，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率幾乎恒定。為了有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，公司決定對(duì)其驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)施技術(shù)改造。
經(jīng)可行性分析論證，我們選用了目前較先進(jìn)、技術(shù)也較成熟的變頻器驅(qū)動(dòng)裝置。與軟啟動(dòng)器相比，主要有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：1）、啟動(dòng)電流小，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“軟起動(dòng)”。軟啟動(dòng)器起動(dòng)電流一般是電機(jī)額定電流的4倍左右，而變頻器起動(dòng)電流 通常小于額定電流。2）、在運(yùn)行中變頻器控制是采用調(diào)頻調(diào)壓方式，其功率是隨風(fēng)量負(fù)荷的變化而變化的，從而有效地降低了能耗。這一改造過(guò)程主要難度在控制接口部分，必須按中控窯DCS系統(tǒng)的要求來(lái)設(shè)計(jì)控制接口電路；并且要保留原軟啟動(dòng)器作為備用啟動(dòng)裝置，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)換控制電路，可以根據(jù)實(shí)際需要方便地進(jìn)行切換。根據(jù)原軟起電控接口及變頻器電控接口，設(shè)計(jì)了新的控制接口方案。改造完成投入運(yùn)行后，從節(jié)能降耗角度看取得了良好的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益：在正常生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)下其供電電流由原190A下降為110A，每年可直接節(jié)電380*(190-110)*1.732*24(小時(shí))*340(天)=429647kWh，僅此一項(xiàng)每年即可節(jié)約電費(fèi)429647*0.6(元)=25.8萬(wàn)元之多，這還沒(méi)考慮每次起動(dòng)過(guò)程中的節(jié)電量。同時(shí)，由于變頻器實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“軟起動(dòng)”，對(duì)風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的使用壽命和安全運(yùn)行狀態(tài)等都有著諸多的好處。然而，隨之而來(lái)又出現(xiàn)了新的問(wèn)題。由于變頻器的參數(shù)保護(hù)既完善又比較靈敏，所以無(wú)論是在起動(dòng)還是在運(yùn)行中，都會(huì)偶然出現(xiàn)變頻器“跳停”的情況發(fā)生。這樣既給工藝操作帶來(lái)麻煩，同時(shí)更給工藝設(shè)備帶來(lái)了巨大的安全隱患。“跳停”時(shí)中控員一旦不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取妥善的措施，將會(huì)造成窯頭、窯尾、預(yù)熱器等噴火、噴料及堵料等情況發(fā)生，甚至出現(xiàn)人員傷亡和設(shè)備的損壞等事故。因此必須進(jìn)一步完善改造。經(jīng)過(guò)觀察分析認(rèn)為導(dǎo)致變頻器“跳停”的因素有以下幾點(diǎn)：
1）、供電電網(wǎng)電壓的瞬間波動(dòng)；
2）、同一母排上其它較大容量設(shè)備的起停等；
3）、工藝負(fù)荷的急劇變化影響；
4）、雷電干擾；
5）、附近較大電磁場(chǎng)的干擾等。
????? 起初，我們?cè)噲D從變頻器參數(shù)上做文章，如適當(dāng)?shù)卦龃蟆斑^(guò)流”、“過(guò)壓”保護(hù)參數(shù)值，降低保護(hù)參數(shù)的靈敏度等，但均無(wú)明顯改善。經(jīng)向變頻器商家咨詢得知，目前已研制出了能故障重置多次并能迅速自動(dòng)跟蹤的最新型控制板，價(jià)格也較低。鑒于此當(dāng)即決定予以更換。
換板是必須的，但要徹底地解決問(wèn)題需考慮其“跳停”及重起跟蹤等特性。現(xiàn)分析如下：
首先，“跳停”屬于瞬間的誤動(dòng)作，而后極短的時(shí)間內(nèi)（一般不超過(guò)0.1秒），導(dǎo)致跳停的參數(shù)便恢復(fù)正常。
其次，看變頻器的重起跟蹤特性。其工作過(guò)程如下：變頻器一旦受到干擾等誤動(dòng)作跳停之后，其內(nèi)部立即反復(fù)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)參數(shù)正常時(shí)，便自動(dòng)進(jìn)行重新起動(dòng)并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤，設(shè)最多可自動(dòng)跟蹤3次（以3秒鐘為限，如果在3秒中內(nèi)參數(shù)仍未恢復(fù)到正常值，則重起失敗，停機(jī)）。也就是說(shuō)在更換新控制板后變頻器仍然還存在跳停動(dòng)作，只不過(guò)是能夠馬上自動(dòng)再起動(dòng)并跟蹤原頻率而已。但由于這一過(guò)程時(shí)間極短，故對(duì)工藝狀況幾無(wú)影響。
最后，中控運(yùn)行特性。DCS系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是連鎖保護(hù)比較完善。它在傳統(tǒng)的硬件保護(hù)基礎(chǔ)上又施加了“軟”連鎖保護(hù)。即中控操作時(shí)，“備妥”信號(hào)是充要前提條件：?jiǎn)?dòng)過(guò)程中，自有“備妥”信號(hào)正常的情況下，中控才可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)操作；隨著“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)的發(fā)出后，“起動(dòng)”信號(hào)允許稍有一點(diǎn)延時(shí)（1秒）到達(dá)。在這個(gè)過(guò)程中，若“備妥”信號(hào)中斷或者是“起動(dòng)”信號(hào)沒(méi)在允許的延時(shí)時(shí)間內(nèi)到達(dá)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，啟動(dòng)都將失敗；同樣，啟動(dòng)完畢后進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，“運(yùn)行”信號(hào)也必須按時(shí)到達(dá)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如果在運(yùn)行過(guò)程中“備妥”和“運(yùn)行”兩信號(hào)中有任何一個(gè)丟失或中斷，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都將執(zhí)行中斷程序，從而使設(shè)備停機(jī)。由以上分析可以看出，如果是傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)操作，更換新型板就完全可以解決變頻器“跳停”問(wèn)題。但對(duì)于新型中控窯來(lái)說(shuō)是不行的，對(duì)此解決方案有二：
一、軟件方案。在設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)行應(yīng)用程序上增加一部分延時(shí)程序——即增加部分“軟延時(shí)斷開繼電器”其延時(shí)時(shí)間要大于變頻器3次自動(dòng)重起和頻率跟蹤時(shí)間。
??? 二、硬件方案。在變頻器的起動(dòng)、運(yùn)行信號(hào)輸出線路上增加并聯(lián)的延時(shí)斷開繼電器，也要考慮適當(dāng)?shù)难訒r(shí)時(shí)間。
??? 其實(shí)，兩個(gè)方案都是為了使在變頻器“跳停”再實(shí)現(xiàn)重新起動(dòng)和頻率跟蹤的這一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)始終有“備妥”等信號(hào)而不發(fā)出中斷指令。從而保證變頻器不跳停，也即保證風(fēng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。我廠采用第一種方案，延時(shí)時(shí)間為10秒，自改造至今已經(jīng)運(yùn)行一年多了，從未再出現(xiàn)“跳停”的情況。為安全高效生產(chǎn)提供了可靠地保障。這里還要說(shuō)明一點(diǎn)的是雖然增設(shè)了延時(shí)器，但由于延時(shí)時(shí)間極短，所以即使設(shè)備當(dāng)真出現(xiàn)了故障，保護(hù)功能亦能夠滿足需要、可靠地動(dòng)作停機(jī)，保證設(shè)備的安全。