1、引 言
在工业生产、发电、居民供暖、和水泥制造业中，风机设备应用范围广泛;其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用约占到生产成本的7%～25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，以及能源的危机，节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。
一般情况下，采用风门调节的风机，在两者偏离10%时，效率下降8%左右;偏离20%时，效率下降20%左右;而偏离30%时，效率则下降30% 以上。对于采用调节风门进行调节风量的风机，这是一个固有的不可避免的问题。可见，在水泥制造业中的高温风机,窑尾风机及循环风机的用电量中，很大一部分是因风机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节风门消耗掉的。因此，改进离心风机的调节方式是提高风机效率，降低风机耗电量的最有效途径。
我们以干法悬窑生产线的窑尾高温风机系统变频改造为例，其窑烧成系统流程简图如图1所示。
旋窑是一个有一定斜度的圆筒状物，预热机来的料从窑尾进入到窑中，借助窑的转动来促进料在旋窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应，物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。窑内燃烧产生的余热废气，在窑尾高温风机的作用下，通过预热器对进入窑尾前的生料进行预热均化，降温后的余热废气再通过高温风机抽出进入废气处理（除尘及排出）。
2、使用过程存在的问题
（1） 供风系统设计余量大：各风机的挡板开度为55%以下，没有满负荷运行。
（2） 现供风系统供风流量调节方式为通过挡板开度的大小来调节，它是通过改变挡板的开度从而改变管网的风阻来调节供风流量的。还有的通过液力耦合器来调节转速改变供风量，这种方式虽说简单易行，但它存在很大的弊病。其中① 节能效果:液力耦合器节能效果低，在低速时，有近3/4的能量被浪费。大容量的设备还应添加水冷系统。（液力耦合器是一种耗能型的机械调速装置，调速越深（转速越低）损耗越大，对于平方转矩负载，由于负载转矩按转速平方率变化，原传动输入功率则按转速的平方率降低，损耗功率相对小一些，但输出功率是按转速的立方率减小，调速效率仍然很低。）②安全性能:液力耦合器出现问题后，必需停机维修，影响生产的正常进行。③运行精度: 力耦合器靠油量和负荷的拉动调速，调速精度低，当负荷变化时，转速随之变化。④维护费用: 液力耦合器在运行一定时间后，需对液压油进行更换；
（3） 现高压电机多为水电阻启动起动，巨大的起动电流（起动电流一般为额定电流的3倍左右）会产生巨大转矩冲击，会使电机的转子绕组及组尼绕组承受很高的热应力和机械应力，致使电机笼条端环断裂，铁芯松弛，绝缘绕组击穿等。这些情况会导致系统动力设备的使用寿命减短，维护时间与维护费用增加。
（4）工人的劳动强度大，往往根据供风的高低峰进行人为调节。
3、高压变频器风机改造方案
经过对原系统进行分析，对原系统的风压控制由原来的液力耦合器调节改为变频器调节，即取消原液力耦合器，将电机与液力耦合器之间用一连接轴取代液力耦合器连通，而由变频器对电机本身进行调速，最后达到调整窑尾预热器（高温风机入口）的压力为工况要求值。
变频器设备接入用户侧高压开关和拟改造电机之间，如图2所示，变频器控制接入原有的DCS系统，由DCS系统来完成正常操作。
图2 变频器连接图
为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工频旁路装置，可在故障时将电机切换至工频状态下运行，且切换方式为自动切换。变频器故障时，电机自动切换到工频运行，这时风机转速会升高，风压会发生很大变化，影响窑内物料的煅烧质量，故此时应及时在DCS上对高温风机的风门进行及时调节，降低风机输出风量至工况要求值。
变频器及其工频旁路开关由变频器整体配套提供。电机、高压断路保留了用户原有设备。
4、改造注意事项
由于原电机控制为液力耦合器调速，为了安装变频器，必须重新设计变频器专用房。根据现场环境，我们选择在高压配电室旁另建一变频器专用房，此地方距高压室较近，动力电缆敷设方便。
由于现场灰尘较大，而变频器为强迫风冷，设备内空气流通量较大，为保障变频器尽量少受外界灰尘的影响，在房间通风设计上，设计了两扇大面积专用进风窗，房间不另设其它窗口，基本上是密闭设计。通风窗采用专用过滤棉滤网，这样使进入变频器室内的空气经过通风窗滤灰，进入变频器室内的灰尘大大减小。
由于本变频器功率较大，为保证足够的通风冷却效果，在变压器柜顶和功率柜顶分别独立安装了一整体风罩，与各自的出风口连成整体，保证变频器整体冷却通风要求。
为减小安装成本，动力电缆保留了原高压柜至电机的电缆，将电缆原接线由高压柜牵至变频器，再重新由高压柜到变频器敷设一根动力电缆，由于变频器房紧邻高压室，此电缆长度较短。
变频改造后，由于需要取消原液力耦合器，我们按照液力耦合器的联接尺寸设计制作了一套直接连接轴来代替液耦。连接轴的基座安装尺寸、轴连接中心尺寸、轴径尺寸、轴与电机及风机侧的连接靠背轮均与原液耦一致，安装时，仅需将原液耦拆除，将连接轴代替液力耦合器，现场仅作少量调整即可达到安装要求，而不用对风机及电机作任何调整，安装方便快捷。