1、引 言
在工業生產、發電、居民供暖、和水泥制造業中，風機設備應用范圍廣泛;其電能消耗和諸如閥門、擋板相關設備的節流損失以及維護、維修費用約占到生產成本的7%～25%，是一筆不小的生產費用開支。隨著經濟改革的不斷深入，以及能源的危機，節能降耗業已成為降低生產成本、提高產品質量的重要手段之一。
一般情況下，采用風門調節的風機，在兩者偏離10%時，效率下降8%左右;偏離20%時，效率下降20%左右;而偏離30%時，效率則下降30% 以上。對于采用調節風門進行調節風量的風機，這是一個固有的不可避免的問題。可見，在水泥制造業中的高溫風機,窯尾風機及循環風機的用電量中，很大一部分是因風機的型號與管網系統的參數不匹配及調節方式不當而被調節風門消耗掉的。因此，改進離心風機的調節方式是提高風機效率，降低風機耗電量的最有效途徑。
我們以干法懸窯生產線的窯尾高溫風機系統變頻改造為例，其窯燒成系統流程簡圖如圖1所示。
旋窯是一個有一定斜度的圓筒狀物，預熱機來的料從窯尾進入到窯中，借助窯的轉動來促進料在旋窯內攪拌，使料互相混合、接觸進行反應，物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉動在窯內向前運動。窯內燃燒產生的余熱廢氣，在窯尾高溫風機的作用下，通過預熱器對進入窯尾前的生料進行預熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過高溫風機抽出進入廢氣處理（除塵及排出）。
2、使用過程存在的問題
（1） 供風系統設計余量大：各風機的擋板開度為55%以下，沒有滿負荷運行。
（2） 現供風系統供風流量調節方式為通過擋板開度的大小來調節，它是通過改變擋板的開度從而改變管網的風阻來調節供風流量的。還有的通過液力耦合器來調節轉速改變供風量，這種方式雖說簡單易行，但它存在很大的弊病。其中① 節能效果:液力耦合器節能效果低，在低速時，有近3/4的能量被浪費。大容量的設備還應添加水冷系統。（液力耦合器是一種耗能型的機械調速裝置，調速越深（轉速越低）損耗越大，對于平方轉矩負載，由于負載轉矩按轉速平方率變化，原傳動輸入功率則按轉速的平方率降低，損耗功率相對小一些，但輸出功率是按轉速的立方率減小，調速效率仍然很低。）②安全性能:液力耦合器出現問題后，必需停機維修，影響生產的正常進行。③運行精度: 力耦合器靠油量和負荷的拉動調速，調速精度低，當負荷變化時，轉速隨之變化。④維護費用: 液力耦合器在運行一定時間后，需對液壓油進行更換；
（3） 現高壓電機多為水電阻啟動起動，巨大的起動電流（起動電流一般為額定電流的3倍左右）會產生巨大轉矩沖擊，會使電機的轉子繞組及組尼繞組承受很高的熱應力和機械應力，致使電機籠條端環斷裂，鐵芯松弛，絕緣繞組擊穿等。這些情況會導致系統動力設備的使用壽命減短，維護時間與維護費用增加。
（4）工人的勞動強度大，往往根據供風的高低峰進行人為調節。
3、高壓變頻器風機改造方案
經過對原系統進行分析，對原系統的風壓控制由原來的液力耦合器調節改為變頻器調節，即取消原液力耦合器，將電機與液力耦合器之間用一連接軸取代液力耦合器連通，而由變頻器對電機本身進行調速，最后達到調整窯尾預熱器（高溫風機入口）的壓力為工況要求值。
變頻器設備接入用戶側高壓開關和擬改造電機之間，如圖2所示，變頻器控制接入原有的DCS系統，由DCS系統來完成正常操作。
為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，可在故障時將電機切換至工頻狀態下運行，且切換方式為自動切換。變頻器故障時，電機自動切換到工頻運行，這時風機轉速會升高，風壓會發生很大變化，影響窯內物料的煅燒質量，故此時應及時在DCS上對高溫風機的風門進行及時調節，降低風機輸出風量至工況要求值。
變頻器及其工頻旁路開關由變頻器整體配套提供。電機、高壓斷路保留了用戶原有設備。
4、改造注意事項
由于原電機控制為液力耦合器調速，為了安裝變頻器，必須重新設計變頻器專用房。根據現場環境，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，動力電纜敷設方便。
由于現場灰塵較大，而變頻器為強迫風冷，設備內空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間通風設計上，設計了兩扇大面積專用進風窗，房間不另設其它窗口，基本上是密閉設計。通風窗采用專用過濾棉濾網，這樣使進入變頻器室內的空氣經過通風窗濾灰，進入變頻器室內的灰塵大大減小。
由于本變頻器功率較大，為保證足夠的通風冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨立安裝了一整體風罩，與各自的出風口連成整體，保證變頻器整體冷卻通風要求。
為減小安裝成本，動力電纜保留了原高壓柜至電機的電纜，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一根動力電纜，由于變頻器房緊鄰高壓室，此電纜長度較短。
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接尺寸設計制作了一套直接連接軸來代替液耦。連接軸的基座安裝尺寸、軸連接中心尺寸、軸徑尺寸、軸與電機及風機側的連接靠背輪均與原液耦一致，安裝時，僅需將原液耦拆除，將連接軸代替液力耦合器，現場僅作少量調整即可達到安裝要求，而不用對風機及電機作任何調整，安裝方便快捷。