拉法基尼日利亞項目使用了如下施耐德電氣變頻器產品:
櫃式變頻器ATV61/71：315-1800kW、690V：6台
標準變頻器ATV71：0.75-200kW、380V：22台
軟啟動器ATS48：110-315 kW、 380V：20台
一、背景介紹
拉法基(Lafarge)集團是世界著名的建材生產商，在水泥、混凝土與骨料、石膏建材和屋麵係統四大產品領域位居世界前列，作為世界建材行業的領導者，其四個分支在業內均位處前列：水泥和屋麵係統位居世界第一、混凝土與骨料位居世界第二、石膏建材位居世界第三. 集團成立於1833年，總部在法國，企業分布於80多個國家，員工總數超過80000名。拉法基集團和施耐德電氣公司有著良好的合作關係，特別近年來，施耐德電氣變頻器在拉法基水泥廠得到了廣泛應用。
圖1 水泥廠夜景
zaibianpinqihaiweidaliangshiyongqian，huizhuanyaozhuchuandongyizhishiyongzhiliutiaosu。danzhiliutiaosudianlufuza，weixiunanduda，caozuofansuo，tebieshizhiliudiandongjizaiwendugao、粉塵大的惡劣環境中運行，其電刷、換(huan)向(xiang)器(qi)損(sun)壞(huai)頻(pin)繁(fan)，需(xu)經(jing)常(chang)維(wei)護(hu)，對(dui)工(gong)廠(chang)維(wei)護(hu)帶(dai)來(lai)較(jiao)大(da)成(cheng)本(ben)。近(jin)年(nian)來(lai)隨(sui)著(zhe)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)成(cheng)熟(shu)與(yu)普(pu)及(ji)，加(jia)上(shang)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)維(wei)護(hu)簡(jian)單(dan)，回(hui)轉(zhuan)窯(yao)主(zhu)傳(chuan)動(dong)愈(yu)來(lai)愈(yu)多(duo)的(de)采(cai)用(yong)交(jiao)流(liu)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)。
近期，在尼日利亞新投資的一個水泥廠中，拉法基采用施耐德電氣雙變頻拖動回轉窯雙主電機，獲得了良好的運行效果。
二、回轉窯傳動原理與控製要求
水(shui)泥(ni)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)是(shi)對(dui)物(wu)料(liao)進(jin)行(xing)煆(duan)燒(shao)的(de)大(da)型(xing)設(she)備(bei)，回(hui)轉(zhuan)窯(yao)內(nei)的(de)物(wu)料(liao)流(liu)是(shi)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)轉(zhuan)速(su)來(lai)控(kong)製(zhi)的(de)，物(wu)料(liao)流(liu)的(de)燒(shao)成(cheng)帶(dai)溫(wen)度(du)又(you)與(yu)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)轉(zhuan)速(su)有(you)一(yi)相(xiang)應(ying)的(de)關(guan)係(xi)，所(suo)以(yi)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)的(de)好(hao)壞(huai)，將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)、產品質量。
負載具有如下一些特點：啟(qi)動(dong)時(shi)原(yuan)料(liao)處(chu)在(zai)窯(yao)內(nei)正(zheng)下(xia)方(fang)，整(zheng)個(ge)窯(yao)體(ti)及(ji)原(yuan)料(liao)的(de)慣(guan)性(xing)極(ji)大(da)，所(suo)以(yi)要(yao)求(qiu)傳(chuan)動(dong)電(dian)機(ji)和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)啟(qi)動(dong)力(li)矩(ju)極(ji)大(da)，因(yin)此(ci)，啟(qi)動(dong)加(jia)速(su)過(guo)程(cheng)是(shi)一(yi)個(ge)克(ke)服(fu)大(da)慣(guan)量(liang)負(fu)載(zai)慣(guan)性(xing)的(de)過(guo)程(cheng);當(dang)然(ran)一(yi)旦(dan)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)結(jie)束(shu)，正(zheng)常(chang)運(yun)轉(zhuan)的(de)所(suo)需(xu)力(li)矩(ju)就(jiu)大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)。所(suo)以(yi)在(zai)選(xuan)擇(ze)電(dian)機(ji)和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)時(shi)要(yao)考(kao)慮(lv)兩(liang)個(ge)因(yin)素(su)，既(ji)要(yao)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)保(bao)證(zheng)啟(qi)動(dong)順(shun)利(li)，又(you)要(yao)不(bu)能(neng)功(gong)率(lv)選(xuan)擇(ze)太(tai)大(da)，造(zao)成(cheng)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)時(shi)過(guo)於(yu)大(da)馬(ma)拉(la)小(xiao)車(che)，能(neng)耗(hao)和(he)一(yi)次(ci)性(xing)投(tou)資(zi)加(jia)大(da)。
與此同時，隨著窯體直徑、窯長度的不斷增加，為避免單台減速機、電機配置配置過大帶來的設備選型、投資、安(an)裝(zhuang)等(deng)不(bu)利(li)因(yin)素(su)，現(xian)在(zai)多(duo)采(cai)用(yong)雙(shuang)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)。這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)兩(liang)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)分(fen)別(bie)拖(tuo)動(dong)兩(liang)台(tai)電(dian)機(ji)，兩(liang)台(tai)電(dian)機(ji)分(fen)別(bie)通(tong)過(guo)減(jian)速(su)機(ji)共(gong)同(tong)驅(qu)動(dong)同(tong)一(yi)個(ge)傳(chuan)動(dong)齒(chi)輪(lun)。這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)兩(liang)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)要(yao)出(chu)力(li)大(da)小(xiao)、作用在齒輪上的驅動力方向要相同，不能出現一台出力大，造成其中一個電機長期過載，降低使用壽命;極端情況下一台被拖動運行，輸出力矩方向相反，損壞齒輪箱。
當回轉窯采用雙電機、雙變頻器驅動時，一般控製方法有兩種：
1、主從控製：一yi台tai作zuo主zhu機ji進jin行xing速su度du控kong製zhi，另ling一yi台tai從cong機ji接jie受shou主zhu機ji力li矩ju輸shu出chu作zuo為wei自zi身shen力li矩ju給gei定ding，自zi身shen作zuo力li矩ju控kong製zhi，實shi現xian速su度du跟gen隨sui，平ping衡heng出chu力li的de效xiao果guo，在zai這zhe種zhong控kong製zhi方fang式shi下xia，為wei獲huo得de精jing確que的de力li矩ju控kong製zhi效xiao果guo，一yi般ban要yao求qiu電dian機ji加jia編bian碼ma器qi實shi現xian閉bi環huan運yun行xing。
zhezhongkongzhimoshideyoudianshisudukongzhijingdugao。quedianshidongtaiguochengzhongcongjilijutiaozhengjiaoman，fuzaigensuixingjiaocha，rongyizaochengzhujijiajiansuguochengzhongguozai，tongshixuyaobianmaqisuidianjianzhuangzaishiwaipingtaishang，shouhuanjingjizhendongdengyinsuyingxiang，bianmaqirongyisunhuai。
2、利用電機自然特性，調整滑差補償：兩個變頻器均運行在速度模式下，各自根據變頻器自身力矩、電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)，改(gai)變(bian)滑(hua)差(cha)補(bu)償(chang)，輸(shu)出(chu)力(li)矩(ju)大(da)的(de)電(dian)機(ji)，減(jian)小(xiao)滑(hua)差(cha)補(bu)償(chang)使(shi)電(dian)機(ji)降(jiang)速(su)，從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)輸(shu)出(chu)力(li)矩(ju)，反(fan)之(zhi)，輸(shu)出(chu)力(li)矩(ju)小(xiao)的(de)電(dian)機(ji)，加(jia)大(da)滑(hua)差(cha)補(bu)償(chang)使(shi)電(dian)機(ji)升(sheng)速(su)，使(shi)它(ta)承(cheng)擔(dan)更(geng)多(duo)的(de)負(fu)載(zai)，在(zai)動(dong)態(tai)中(zhong)達(da)到(dao)負(fu)荷(he)平(ping)衡(heng)。施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)ATV71變頻器已內置負荷平衡功能，達到自動根據負載大小調節滑差補償的大小，在實際應用中取得了滿意的控製效果。
這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)的(de)優(you)點(dian)是(shi)不(bu)需(xu)編(bian)碼(ma)器(qi)，加(jia)減(jian)速(su)響(xiang)應(ying)快(kuai)，缺(que)點(dian)是(shi)由(you)於(yu)隨(sui)時(shi)調(tiao)整(zheng)滑(hua)差(cha)補(bu)償(chang)，導(dao)致(zhi)速(su)度(du)輸(shu)出(chu)與(yu)給(gei)定(ding)有(you)細(xi)微(wei)的(de)差(cha)別(bie)，即(ji)速(su)度(du)精(jing)度(du)有(you)所(suo)降(jiang)低(di)，但(dan)完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)的(de)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)。
三、傳動係統解決方案
1、配置方案及係統原理圖
現場回轉窯配置兩台電機，每台電機配置一台變頻器。
窯主雙驅動電機參數：(兩台)
型號: YVF450-6 TH
額定功率:630KW;
額定電壓: 690V;
額定電流: 652A;
額定頻率：50HZ;
根據回轉窯負載特點，要求變頻器選擇恒轉矩應用變頻器，並要求過載2倍以上，並考慮到電機功率比較大，為有效降低諧波汙染，要求選用12脈衝整流方式，根據上述要求，我們選用施耐德電氣ATV71係列恒轉矩12脈衝整流櫃式變頻器，其過載能力為1.5倍電流維持1分鍾。
變頻器參數：(兩台)
型號：ATV71EXA2M10Y-S459
額定功率:1000KW;
額定電壓: 690V;
額定電流: 1010A;1010*1.5/652=2.32>>2
額定頻率：50/60HZ;
變頻器設置本地控製，現場就地控製和中控室遠程控製。其中本地控製借助於安裝在櫃門上的控製麵板，完成櫃門操作起停、複位、加減速和參數調整;現場就地操作利用現場電機旁的操作箱，操作起停、加減速按鈕，由中控室采集信號，處理後通過通訊方式控製變頻器速度，I/O硬接線控製起停。中控室遠程控製是在中控室控製界麵上直接操作，再通過通訊方式控製變頻器速度，I/O硬接線控製起停。通訊方式采用Profibus-DP總線協議，組合模式為I/O模式。
2、控製要點的實現
1)雙電機負荷平衡控製
兩liang台tai電dian機ji經jing過guo減jian速su機ji和he窯yao體ti傳chuan動dong齒chi輪lun耦ou合he後hou，實shi際ji上shang在zai機ji械xie上shang已yi達da到dao嚴yan格ge的de速su度du同tong步bu，這zhe時shi運yun行xing中zhong要yao求qiu變bian頻pin器qi嚴yan格ge控kong製zhi每mei個ge電dian機ji出chu力li平ping衡heng尤you為wei重zhong要yao，這zhe是shi保bao證zheng正zheng常chang工gong藝yi生sheng產chan的de前qian提ti，現xian場chang客ke戶hu沒mei有you配pei置zhi電dian機ji編bian碼ma器qi反fan饋kui，所suo以yi選xuan用yongATV71固有的負荷平衡應用功能，方便的實現了雙電機直接齒輪連接下的負荷平衡控製。
2)大力矩、小衝擊啟動
針(zhen)對(dui)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)大(da)慣(guan)量(liang)的(de)特(te)點(dian)，要(yao)求(qiu)低(di)速(su)啟(qi)動(dong)力(li)矩(ju)要(yao)大(da)，啟(qi)動(dong)平(ping)穩(wen)，我(wo)們(men)設(she)置(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)為(wei)電(dian)壓(ya)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，合(he)理(li)設(she)置(zhi)最(zui)低(di)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)，借(jie)助(zhu)ATV71優越的低速性能，適當加大加減速斜坡時間，獲得了極好的控製效果。
3)動態過程中的直流母線電壓波動
由於窯體慣量過大，在加減末端，減速過程中、動(dong)態(tai)調(tiao)整(zheng)過(guo)程(cheng)中(zhong)經(jing)常(chang)出(chu)現(xian)窯(yao)體(ti)憑(ping)借(jie)自(zi)身(shen)慣(guan)量(liang)拖(tuo)動(dong)電(dian)機(ji)，使(shi)電(dian)機(ji)過(guo)渡(du)到(dao)發(fa)電(dian)狀(zhuang)態(tai)，而(er)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)是(shi)單(dan)相(xiang)旋(xuan)轉(zhuan)，起(qi)停(ting)快(kuai)速(su)性(xing)無(wu)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，一(yi)般(ban)不(bu)配(pei)置(zhi)製(zhi)動(dong)單(dan)元(yuan)、回饋單元等能量回饋裝置，這時變頻器直流母線電壓急劇升高，很可能觸發過壓、超速等故障，所以要盡量延長加速時間，並激活減速斜坡自適應功能，使變頻器根據母線電壓自動調節減速時間，有效避免了過壓、超速等故障。
3、ATV71應用的優勢
回轉窯雙電機傳動采用ATV71變頻器，其優異的產品性能得到了充分體現：
1)重載應用，150%額定電流過載1分鍾，保證了變頻器和電機有足夠的力矩輸出;
2)ATV71應用功能-負荷平衡保證兩台電機運行中出力均衡，無需主從控製。
3)優越的低速控製性能
4)12脈衝整流有效的降低了變頻器諧波。減小了對電網的汙染
四、結束語
在(zai)目(mu)前(qian)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)中(zhong)，直(zhi)流(liu)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)被(bei)交(jiao)流(liu)傳(chuan)動(dong)係(xi)統(tong)所(suo)取(qu)代(dai)，各(ge)個(ge)變(bian)頻(pin)器(qi)廠(chang)家(jia)都(dou)在(zai)搶(qiang)占(zhan)這(zhe)個(ge)領(ling)域(yu)，此(ci)次(ci)施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)此(ci)項(xiang)目(mu)上(shang)的(de)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)，特(te)別(bie)是(shi)雙(shuang)電(dian)機(ji)傳(chuan)動(dong)控(kong)製(zhi)，必(bi)將(jiang)會(hui)使(shi)我(wo)們(men)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)這(zhe)一(yi)領(ling)域(yu)獲(huo)得(de)更(geng)多(duo)的(de)應(ying)用(yong)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)我(wo)們(men)變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)拉(la)法(fa)基(ji)集(ji)團(tuan)的(de)地(di)位(wei)。