云南省華坪水泥廠有兩條回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動(dòng)采用電磁調(diào)速。電磁調(diào)速的特性較軟，為保證正常起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的功率已經(jīng)加大，另外，回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境溫度較高，其允許溫升下降，為保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，在設(shè)計(jì)時(shí)也要適當(dāng)加大容量。在上述兩種因素下，兩條回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線的回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率均為55kW?；剞D(zhuǎn)窯長度50米，直徑2.42米的圓筒，重量有數(shù)百噸重，屬恒轉(zhuǎn)距大慣性負(fù)載，起動(dòng)力矩要求很大。由于電磁調(diào)速轉(zhuǎn)矩特性不是很好，特別是低速轉(zhuǎn)矩較差，雖然設(shè)計(jì)時(shí)電動(dòng)機(jī)已加大了容量，但是回轉(zhuǎn)窯不能調(diào)到低速80r/min時(shí)運(yùn)行，而且在滿載時(shí)起動(dòng)仍然困難。

1、系統(tǒng)拖動(dòng)方案：

考慮到回轉(zhuǎn)窯的慣性很大，起動(dòng)電流較大。變頻調(diào)速起動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)窯開始緩緩旋轉(zhuǎn)，窯內(nèi)的物料隨著回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動(dòng)帶到一側(cè)，由于重力的作用，窯內(nèi)的物料與窯壁之間作相對運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦力。隨著回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速的增高，但還未達(dá)到工作轉(zhuǎn)速，窯內(nèi)的物料與窯壁之間的相對運(yùn)動(dòng)幅度更大，產(chǎn)生摩擦力也更大，這時(shí)電機(jī)電流顯著增加，到相當(dāng)于變頻器調(diào)到10~13Hz時(shí)，電流達(dá)到電機(jī)額定電流的2倍。回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速再增高，離心力增大，物料被帶到窯內(nèi)的最高點(diǎn)，因?yàn)橹亓Φ淖饔?，物料從最高點(diǎn)往下“瀉落”，電機(jī)電流下降到額定電流以下?？紤]到變頻器有150%的過載率，不必選用2倍電機(jī)電流的變頻器，而選用森蘭SB61G90kW變頻器即可，這既可保證正常啟動(dòng)，又不致使投資增大。改造時(shí)既可用原來的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，須將電磁調(diào)速的轉(zhuǎn)差離合器換為機(jī)械彈性聯(lián)軸器；也可換一臺功率容量與原來電動(dòng)機(jī)相同且極數(shù)也相同異步鼠籠電動(dòng)機(jī)，機(jī)械減速器等無需改變。

2、.配置方案：

（1.）回轉(zhuǎn)窯技術(shù)數(shù)據(jù)

回轉(zhuǎn)窯：φ2.42m×50m

窯中主傳動(dòng)電機(jī)：YTSP  315S-8 55kW

轉(zhuǎn)速：         （50Hz）750r/min

最大轉(zhuǎn)矩：      2.5TN

過載能力：      160% TN  60s

（2.）配置方案

回轉(zhuǎn)窯低速啟動(dòng)力矩大，屬大慣性負(fù)載生產(chǎn)設(shè)備，采用交流變頻器控制，一旦變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)克服了這種大慣性負(fù)載起動(dòng)起來以后，其維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動(dòng)能量就會變得較小，一般在額定功率以下，解決起動(dòng)和正常運(yùn)行的合理分配將是回轉(zhuǎn)窯變頻控制的關(guān)鍵。

根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的這種特性，選擇變頻器時(shí)，適當(dāng)增大變頻器的容量是必要的，僅從過載能力考慮，用75kW變頻器就可以了，但是回轉(zhuǎn)窯起動(dòng)時(shí)要求的轉(zhuǎn)矩較大，還應(yīng)將變頻器的容量再增大一些，因此選用具有恒轉(zhuǎn)矩特性的 SB61G90KW變頻器。如需對變頻器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，可利用SB61G90KW變頻器的RS-485端口，用Modbus協(xié)議予以實(shí)現(xiàn)。

3、運(yùn)行狀況：

回轉(zhuǎn)窯使用變頻調(diào)速后，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定平穩(wěn)，兩年來未發(fā)生過任何問題。電機(jī)運(yùn)行在615r/min，變頻器的輸出頻率為32.5Hz，節(jié)能顯著。

三、節(jié)能計(jì)算

回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動(dòng)改為變頻器驅(qū)動(dòng)后，啟動(dòng)非常容易且平穩(wěn)。在回轉(zhuǎn)窯調(diào)到低速80r/min時(shí)也能安全的運(yùn)行。電機(jī)主電機(jī)電磁軸輸出功率和損耗功率，可用下列公式計(jì)算，

即電動(dòng)機(jī)軸輸出功率：

            P1=T1n1                              （1）

    式中：T1——電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩

       n1——電動(dòng)機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)速

   轉(zhuǎn)差離合器軸輸出功率

         P2=T2n2                             （2）

式中：T2——轉(zhuǎn)差離合器的輸出轉(zhuǎn)矩

    n2——轉(zhuǎn)差離合器的輸出軸轉(zhuǎn)速

電動(dòng)機(jī)的輸出功率，即為轉(zhuǎn)差離合器的輸入功率。對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，T=T1=T2=常數(shù)，

所以，轉(zhuǎn)差離合器的效率：

其效率正比于輸出轉(zhuǎn)速，輸出最大轉(zhuǎn)速時(shí)其效率理論值為85%。

轉(zhuǎn)差率可按下式計(jì)算：

則得：

可見在恒轉(zhuǎn)負(fù)載下，轉(zhuǎn)差離合器的效率正比于輸出轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，輸出功率成比例下降，而輸入功率基本保持不變，此時(shí)損耗功率Ph與轉(zhuǎn)差損耗成正比增加，即：

原來的電磁調(diào)速電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1440r/min，工作在1000r/min左右，低速運(yùn)行在200r/min以上，轉(zhuǎn)速太低電磁調(diào)速力矩不夠。由（5）式可算出電磁調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速在1000r/min時(shí)損耗的功率，由此算出節(jié)電率為44%，實(shí)際上回轉(zhuǎn)窯有時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)在1000r/min以下，這時(shí)節(jié)能率要高于44%，再考慮到變頻器本身要消耗能量，經(jīng)水泥廠實(shí)際測算，節(jié)能在50%，于是不到半年可收回全部投資。