浅谈水泥行业变频器的选用

郑江顺 赵哲 郭腾云

中材建设有限公司（100176）

浅谈水泥行业变频器的选用

郑江顺 赵哲 郭腾云

中材建设有限公司（100176）

介绍了水泥行业各种负载的特性，阐述了变频器容量、输出电压及电力电缆的选用，达到提高生产率和节约能源的目的。

变频器；选用；水泥行业

为达到提高生产效率和节能降耗的目的，水泥行业变频器的应用日趋广泛。正确选用变频器对机械设备及系统的正常运行至关重要。选择变频器要满足机械设备的类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、启动转矩和使用环境的要求，然后选择何种控制方式和防护结构的变频器。

1 负载特性

对于水泥厂各种风机类的负载，由于空气在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的二次方成正比。随着转速的减小,转矩按转速的二次方减小，这种负载所需的功率与速度的三次方成正比。因此不应使这类负载超工频运行。此类负载在过载能力方面要求较低，变频器容量等于电动机容量即可。同时此类负载对转速精度要求不高，因此选用普通功能型v/f控制方式的变频器完全可以满足要求。

对于大惯性负载，如水泥厂的旋转窑，负载惯性很大，同时还要考虑窑体内满料的情况，因此启动时可能会振荡，应该选用容量较大的变频器来加快启动，避免振荡。

对于下行皮带等负载，需选用相应的具有能量回馈功能的四象限运行的变频器。

对于同轴双驱动的负载，应选用带有主、从控制功能的变频器。

对于选粉机，变频器需配置制动电阻。在变频器直流侧设置制动单元组件，将再生电能消耗在制动电阻上来实现制动。

对于罗茨风机，其启动电流很大,所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

2 变频器容量的选用

变频器的额定功率指的是它适用的4极交流异步电动机的功率。同容量电动机，其极数不同,电动机额定电流不同。随着电动机极数的增多,电动机额定电流增大。变频器的容量选择不能以电动机额定功率为依据。

选择变频器时，只有变频器的额定电流是一个反映变频器负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。在确定变频器容量前应仔细了解生产工艺设备的情况及电动机参数。

变频器与电动机的匹配主要还是电动机的额定电压及额定电流。如果电动机额定电流小于同功率的变频器的额定电流，一般来说用同等功率的就足够了。如果电动机额定电流大于同功率的变频器的额定电流，只好用大一级的变频器。

对于异步电动机，变频器的容量选择应以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大正常工作电流1.1倍为原则，这样可以最大限度地节约资金。

对于重载应用以及启动频繁的负载，变频器的容量要考虑放大。

若用一台变频器驱动多台电动机时，变频器容量应比多台电动机容量之和大,并且只能选择f控制模式，不能用矢量控制模式。因矢量控制模式只能对应一台变频器驱动一台电动机，而且变频器的额定电流应等于或大于各台电动机的额定电流之和。

当多台变频器的逆变单元共用一个整流、回馈单元时，即采用公共直流母线方式，有利于多台逆变器制动能量的储存和利用。此时整流、回馈单元的容量要足够大，并要设有防止变频器整流桥过载损坏的保护措施，在使用中多台电动机不能同时制动。

3 变频器输出电压的选用

以某项目为例,业主要求对于250 kW以下的电机，选用400 V电压等级输出的变频器，250～1 500 kW的电机选用690 V电压等级输出的变频器，1500 kW以上的电机选用高压变频器。但是对于250～355 kW这一档位的电机，是使用690 V输出的变频器还是使用400 V输出的变频器更为经济还值得商榷。如使用690 V输出的变压器，在系统配电上还需增加一台输入变压器以及相应的中压配电柜，因此需要综合考虑。同样对于1 000～1 500 kW的电机是使用690 V输出的变频器还是使用高压变频器也值得探讨。

因此选择变频器电压等级的方法要综合考虑设备材料价格和其损耗价格，采用国际通用的综合能效费用法探讨一下，哪种电压等级更适应技术经济要求。

4 电抗器的选用

为了减小变频器对其他设备和电网的干扰，同时防止电网和其他干扰源对变频器的干扰，在变频器的输入、输出端配置滤波器、交流电抗器、平波电抗器等抗干扰设备是有效抑制干扰的措施。

根据运行经验，变频器所接电源的容量与变频器容量之比为10∶1以上，电源容量为600 kVA及以上，且变频器安装位置离大容量电源在10 m以内，应配置输入电抗器。三相电源电压不平衡率大于3%的情况下，应配置输入电抗器。

为了减轻变频器输出du/dt对外界的干扰,降低输出波形畸变，达到环保标准，减少电动机绕组因电压冲击而造成的损坏，降低电动机的温升和噪声，避免在变频器输出功率管因过大的脉冲冲击电流的损坏,有必要在变频器输出端增设交流电抗器。

当变频器和电动机之间的电缆超过一定距离时，随着变频器输出电缆的长度增加，其分布电容明显增大，从而造成变频器逆变输出的容性尖峰电流过大引起变频器保护动作，因此必须使用输出侧交流电抗器。变频器至电动机的电缆在超过多长距离时应加装输出滤波电抗器，还应参阅各变频器生产厂商提供的使用手册。

5 变频调速系统电力电缆的选用

变频调速系统电源侧电缆必须是三芯或四芯屏蔽电缆。电缆屏蔽的有效性规则是，屏蔽层越紧密，电磁辐射就越低。变频调速系统电动机侧的电缆必须满足电源侧电缆的最低要求。

采用对称屏蔽电缆也可以减少变频调速系统的电磁辐射，也减小电动机的轴电流和由此引起的轴承磨损。

总之,只有正确选用变频器及其系统配置，才能更好地发挥变频传动的作用，达到提高生产效率和节约能量的目的。