大連小野田水泥有限公司是中日合資的大型水泥生產(chǎn)企業(yè)，成立于1989年7月28日，總投資1.88億美元，現(xiàn)有員工400人。該公司日產(chǎn)熟料4000噸，年產(chǎn)水泥137萬噸，是國內(nèi)規(guī)模較大，設備最先進的水泥生產(chǎn)企業(yè)之一。生產(chǎn)線匯集了當今世界水泥制造業(yè)最先進的RSP五級窯外分解技術以及德國、法國、日本等工業(yè)發(fā)達國家先進的水泥制造設備。該公司注重挖掘企業(yè)自身潛力，強化節(jié)能意識，并付諸于實施，對其窯尾EP羅茨風機進行高壓變頻器改造，取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。
一、窯尾EP羅茨風機改高壓變頻器拖動的必要性
大連小野田水泥廠冷卻機EP羅茨風機（電除塵風機）為日本安川轉(zhuǎn)子繞線異步電動機拖動，原有的運行方式為電機全速運行，依靠調(diào)整出口擋風板的開度來調(diào)節(jié)風量的大小，由于企業(yè)自身電網(wǎng)容量有限，電機不允許全壓直接啟動，因此選用轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機，啟動方式是轉(zhuǎn)子串水電阻啟動，啟動結(jié)束后再自動短接轉(zhuǎn)子滑環(huán)，電機全速運行（項目初期運行時，是采用水電阻調(diào)速運行方式，但是投運后發(fā)現(xiàn)這種調(diào)速方式反而比風門調(diào)節(jié)更加不經(jīng)濟，索性其只作為啟動時使用），這樣的運行方式存在如下弊端：
1．風門調(diào)節(jié)反應滯后，調(diào)節(jié)速度慢，調(diào)節(jié)精度不高。
依靠風門調(diào)節(jié)執(zhí)行器來調(diào)節(jié)風門開度，本身是一個不得已的舉措，因風門調(diào)節(jié)機構含有相當一部分的機械機構，受機械部分限制調(diào)節(jié)速度有限，調(diào)節(jié)精度亦受到影響，往往對現(xiàn)場的風量控制不是很到位，甚至滿足不了現(xiàn)場工藝的要求 。
2．風門調(diào)節(jié)浪費電能，不科學，不經(jīng)濟。
采用風門調(diào)節(jié)固然結(jié)構簡單，投資較小，但是在節(jié)能意識日益加強的今天顯然不合適，水泥廠初期投建的時候，出于后續(xù)可能擴建及運行安全的角度，電機及風機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現(xiàn)象。事實上，電機額定電流為45A，而電機實際運行電流平均僅為35A 左右，采用風門調(diào)節(jié)，人為改變了風道的阻力曲線，大量的能源白白浪費在了風門上，在能源日益緊缺的今天，顯然已經(jīng)嚴重落伍，改造勢在必行。
3．電機全速運行受到考驗，維護周期短。
因電機全速運行，電機軸承等機械部分磨損嚴重，另外，由于是轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機，轉(zhuǎn)子的高速運行對于其機械部分一樣有百害無一益，轉(zhuǎn)子滑環(huán)上的碳刷磨損相當嚴重，更換周期短。
4．啟動過程復雜，水電阻裝置維護工作量大。
由于企業(yè)自身電網(wǎng)容量有限，電機不允許全壓直接啟動，因此選用轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機，啟動方式是轉(zhuǎn)子串水電阻啟動，啟動結(jié)束后再自動短接轉(zhuǎn)子滑環(huán)，這樣的啟動方式附帶了很多電氣二次回路，啟動過程復雜，而且本身水電阻裝置維護工作量就比較大，只有在啟動過程的20幾秒內(nèi)投入使用，使用效率不高，然而卻不可缺，顯然已經(jīng)屬于落后工藝。
綜上所述，窯尾EP羅茨風機改造勢在必行，要想徹底改變現(xiàn)有工藝，必須從源頭上下功夫，即通過改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)節(jié)風量的目的，以此來滿足現(xiàn)場工藝的要求。
二、調(diào)速方式的選擇
目前，大功率高壓異步電動機的主要調(diào)速方式有以下幾種：串級調(diào)速、內(nèi)反饋串級調(diào)速、液力耦合器調(diào)速及變頻調(diào)速等。
1.串級調(diào)速—優(yōu)點是可以回收轉(zhuǎn)差功率，所以調(diào)速效率比較高，但存在的問題也很多：它不適合于現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子繞線式異步電機，必須更換電機：不能實現(xiàn)軟啟動，啟動過程非常復雜；啟動電流大；調(diào)速范圍有限；響應慢，不易實現(xiàn)閉環(huán)控制；功率因數(shù)和效率低，并隨著轉(zhuǎn)速的調(diào)低急劇下降；很難實現(xiàn)同PLC和DCS等控制系統(tǒng)的配合，對提高裝置的整體自動化程度和實現(xiàn)優(yōu)化控制無益；同時因控制裝置比較復雜、諧波污染大對電網(wǎng)有較大干擾；進一步限制了它的使用，屬落后技術。
2．內(nèi)反饋串級調(diào)速—內(nèi)反饋串級調(diào)速是在串級調(diào)速基礎上發(fā)展起來的，它在普通繞線電動機的定子繞組（稱主繞組）同槽放置一套繞組（稱調(diào)節(jié)繞組）而制造成的內(nèi)反饋串級調(diào)速電機，將該電動機部分轉(zhuǎn)子能量取出以改變電動機用以產(chǎn)生拖動轉(zhuǎn)矩，使主繞組從電網(wǎng)吸收的能量下降來實現(xiàn)節(jié)能。優(yōu)點：具有串級調(diào)速的全部優(yōu)點，體積小。缺點：需更換專用電機，滑環(huán)處理不當容易出現(xiàn)事故；雖采用頻敏變阻器啟動，但啟動電流仍很大（3-4Ie）,對電機和電網(wǎng)的沖擊很大，啟動復雜；調(diào)速范圍很??；輸入功率因數(shù)和效率低；電機側(cè)由于可控硅的逆變衍生出大量的高次諧波，對電機的絕緣造成老化，引起電機的轉(zhuǎn)矩脈動、附加發(fā)熱和噪聲污染，所以電纜要求加粗使用；電機喘振現(xiàn)象無法消除。仍屬于落后技術。
3．液力耦合器調(diào)速—屬低效調(diào)速方式，調(diào)速范圍有限，高速丟轉(zhuǎn)約5%-10%，低速轉(zhuǎn)差損耗大，最高可達額定功率的15%，因效率與轉(zhuǎn)速成正比，低速時效率極低，精度低、線性度差、響應慢、啟動電流大、裝置大，必須加裝在設備和電機之間，不適合改造；無法軟啟動，耦合器故障時，無法切換運行，維護復雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。
4．高壓變頻調(diào)速—由于應用了先進的電力電子技術、計算機控制技術、現(xiàn)代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此具有其他調(diào)速方式無法比擬的優(yōu)點：
（1）變頻器采用液晶顯示數(shù)字界面，調(diào)整觸摸式面板，可隨時顯示電壓、電流、頻率、電機轉(zhuǎn)速，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態(tài)。
（2）精確的頻率分辨率和高的調(diào)速精度，完全可以滿足各種生產(chǎn)工藝工況的需要。
（3）高壓變頻器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機等各種儀表連接，并可以與原設備控制回路相連接，構成部分閉環(huán)系統(tǒng)，如與原DCS系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和聯(lián)鎖控制。
（4）具有電力電子保護和工業(yè)電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時安全可靠。
（5）電機可實現(xiàn)軟啟動、軟制動；啟動電流小，小于電機的額定電流；電機啟動的時間可連續(xù)可調(diào)，減少了對電網(wǎng)的影響。
（6）具有就地和異地操作功能，另可通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。
（7）減少配件損耗，延長設備使用壽命，提高勞動生產(chǎn)效率。
通過對幾種調(diào)速方式的比較，最終，大連小野田水泥廠決定采用高壓變頻器對EP風機進行改造，對比了國內(nèi)外的所有廠家，基于以下幾點原因，選用了利德華福生產(chǎn)的高壓變頻器：
①國內(nèi)高壓變頻器廠家中業(yè)績最多；
②系統(tǒng)運行穩(wěn)定；
③全中文界面顯示，適合國內(nèi)用戶；
④針對國內(nèi)用戶量身定做，盡量考慮國內(nèi)電網(wǎng)的綜合因素，在其可靠性，安全性方面有其獨到的技術優(yōu)勢；
⑤內(nèi)置PLC，易于改變控制邏輯關系，適應多變的現(xiàn)場需要。