变频器在回转窑拖动领域的应用

论点：
　　①根据回转窑的工况对电机、变频器的选型
　　②调试、运行中出现的问题及解决方案
　　③应用特点及使用效果

　　一、概况：

　　“阳泉青山耐火材料公司”拥有一条Φ2.5×50m中空窑回转窑生产线，年产量10万吨。原设计窑体拖动采用55KW直流电机和直流调速系统，能耗大，且经常出现问题，不能在很低的转速下运行，维修技术难度及费用较高，故更换为55KW励磁滑差调速电机。由于窑体长期运转，受热膨胀系数的影响，使窑体变形严重，经常出现电机堵转，不能正常运转，严重影响了生产的连续性及产量。因此，2004年8月5日我们建议该回转窑拖动应用变频调速运行。
　　
　　二、依据回转窑的工况对变频器的选型：

　　1、根据回转窑运转特点可知，变频器驱动减速器带动回转窑启动过程中，开始克服静摩擦力。零速启动时，驱动转矩并不大，随着频率增大到10－13HZ，变频器输出电流达到最大值，是正常运转负载的3－4倍。这是因为刚开始启动时，回转窑内的物料处于正下方。经过一段时间的加速，使物料动态地“搬运”到回转窑的一侧，这时变频器所需提供给电机的能量即转矩最大，如无此转矩，频率再升也无法驱动回转窑。变频器继续加速，其输出电流减小。由于回转窑属于大惯性负载设备，一旦变频器驱动电机克服了这种大惯性负载，启动起来，维持正常运转所需要的驱动能量即转矩就很小。

　　2、根据回转窑这种负载特点，变频器以及电机的功率选择较为复杂。由于55KW调速电机经常堵转，不能正常运转，加上烧结温度较高，热膨胀系数较大，窑全变形严重。满偏电流200A左右，并且考虑到55KW、4极调速电机转数为1500r/min，而回转窑正常运行转数为800r/min左右，非正常运行转数更低，针对变频器来说，运行频率只有25HZ左右，严重影响电机的散热。

　　3、鉴于以上情况，对此回转窑拖动选择了电机90KW、6极电机，变频器选择为HF-G7-90T3，此选型可在正常运转800r/min时，电机频率为40HZ左右，因而避免了由于电机正常运转转速较低使电机散热不好的问题。但是由于其它因素的影响，最终选型定为电机90KW、6极电机，变频器为HF-G9-160T3，配置为键盘或电位器调速。
　　
　　三、调试、运行出现的问题及解决方案：

　　1、出现的问题：

　　①变频器HF-G7-90T3，启动正常，但在运行中频繁跳“OC”过流，使生产不能正常。查其原因，发现由于负载惯量大，产生一个瞬时峰值电流“340A”，而HF-G7-90T3的过载极限电流为270A，小于其峰值电流。鉴于此种情况，经反复论证计算，最后选型为HF-G9-160T3，为了避免一些电磁干扰，配置了交流输入电抗器及直流电抗器。

　　②变频器HF-G9-160T3，额定电流为320A，过载系统按1.5－1.8计算，过载极限为480－570A，其输出电流极限是90KW，电机额定电流的280%－300%，是瞬时峰值电流340A的140%－160%，因此足可以克服其瞬时产生峰值电流，运行正常，不再跳“OC”过流。但是在正常停机的情况下，启动困难，借助辅助设备才有可能启动。
　　
　　2、解决问题的方案：

　　分析以上情况，判断为启动力矩不足，而且提升启动力矩的V/F补偿曲线仅有5条，此参数设定最大5，运行频率上升50HZ，电机只是打颤，而未能启动。经与惠丰电子姜政工程师探讨，认为提升力矩的V/F补偿曲线太少，正向提升电压不足，5条补偿曲线只能针对一般负载而言，但是对于大惯性负载回转窑拖动就力不从心了。于是将原设计V/F补偿曲线由5条改为正向提升电压16条，V/F补偿曲线设定为8，才使启动运行都正常。
　　
　　四、应用特点及使用效果：

　　1、变频调速在回转窑拖动的应用，其调速范围宽为0－400HZ，而回转窑调速为0－50HZ、转速为0－975r/min，正常运行时仅有700－800r/min，运行频率为40HZ左右，因此完全满足回转窑工况的要求。

　　2、变频调速具有齐全的保护功能，运行中如出现过流、过载、过压、缺相及过热时，变频器都能及时对电机加以保护，并显示故障原因，因而缩短了维修时间。

　　3、电机启动无冲击、运行平稳。原直流调速及滑差电机调速不能在较低的速度下运行，启动过程设备振动大。使用变频后，电机从零速启动，开始输入的启动转矩小，然后渐渐平滑升速，这样减小对设备的冲击，系统故障率显著降低，为稳定回转窑的热工参数创造了必要条件。

　　4、变频器运行几个月来，没有发生过任何故障，大大减少了维修工作量及费用，同时也提高了回转窑的运转率，节能效果非常显著。

　　安装变频调试前，电机运行电流平均为155A，经常出现瞬时峰值电流340A，使设备无法正常运行，严重影响了产量及质量。

　　安装变频调速后，变频器输入电流为60－75A，输出电流为130－150A，电压为260－280V，比原来的调速系统节电40%左右，间接经济效益更为可观。因而能够长期稳定运行，减少了因故障停机造成的生产损失，使耐火材料的产量、质量有一定的提高，维修费用也大幅度下降。
　　
　　综上所述，本人只是对变频器在回转窑拖动过程中，针对选型、启动、运行中所发生的问题进行了简单阐述。就回转窑大惯性负载的特点，我认为在选型上应侧重于功率匹配的矢量型变频器，效果会更佳。（