我国在2007年10月25日颁布、2008年5月1日起执行的强制性标准《GB50443-2007水泥厂节能设计规范》是工程建设领域的一项重要节能标准，是实现我国水泥工业节能减排目标的重要举措，同时为节能设计审查工作提供依据。为提高能源利用效率，加快资源节约型社会建设，根据《中华人民共和国节约能源法》和GB50443-2007的实施，各地区已经出台相应的节约能源条例，确定了各地市水泥单位产品电耗限额标准（基本标准为新型干法窑每吨水泥综合电耗120度；机立窑每吨水泥综合电耗95度），国民经济生产中的能源消耗大户——水泥生产企业的节能降耗工作全面展开。

　　在水泥的生产中，风机大马拉小车现象严重，同时由于工况、产量的变化，系统所需求的风量也随之变化，大部分风机采用传统做法，即调节进、出风口阀门的开度来实现，而该方法是以增加风阻、牺牲风机的效率来达到要求的，损耗严重。电动机负载电耗就占成本近30％，而拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重，对于一条水泥生产线其中有25%～30%的电能是用于拖动各种类型风机上，风机电动机特别利用变频调速技术改变设备的运行速度，以调节风量的大小，可以既满足生产要求，又达到节约电能，同时减少因调节挡板而造成挡板和管道的磨损及经常停机检修所造成的经济损失，高压风机电动机的变频调速是降耗增效的主要措施。需要指出的是，对新型干法水泥生产线的6个工艺位置的高压风机，即：生料磨循环风机、煤磨循环风机、窑头排风机、窑尾高温风机、窑尾排风机、水泥磨循环风机进行高压变频调速节能改造，将使企业改善工艺，提高调速精度，使生产线设备利用率得到保证，降低设备运行与维护费用，延长电机等设备使用寿命，获得显著的经济效益和社会效益。 

　　新型干法水泥生产线的旋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）。均化的生料预热后在回转窑内煅烧成熟料，回转窑内需要合适的气压及温度，才能使煤粉有一定的悬浮时间进行充分燃烧，生料才能在窑内达到很好的热处理。

　　窑内因物料的堆积变化很大，所以瞬时气压变化频繁。窑尾高温风机一方面用来调整窑内气压，另一方面回转窑内锻烧后的高温熟料出来有废气，废气带灰，通过窑尾高温风机引出由电收尘器将灰尘进行处理，再将废气排掉。由于其工艺上的要求控制窑尾预热器的压力，通过DCS的控制来对高温风机的风量进行调节，因此一般高温风机的电机一般采用调速控制。

　　由于水泥厂生产线风机从工艺上对风量、压力的调节要求，特别的是设备的应用现场水泥生产线粉尘较大，调速机械大多安装在室外或库下，环境较为恶劣，高压变频器对环境有相对较高的要求，在水泥生产线风机应用的高压变频器设备在设计、安装、运行、维护过程中具有一定的特殊性，而获得国家专利的IGBT元件直接串联高压变频器（通用高压变频器）以优异的技术特性，有效地解决了水泥厂生产线高压风机变频调速中存在的各种问题：

   （1）电网电压波动的解决：

　　IGBT元件直接串联高压变频器（通用高压变频器）应用了佳灵的核心DSC技术。直接速度控制（DSC）对交流传动来说是一个最优的电机控制方法，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制。不需在电动机转轴上安装脉冲编码器来反馈转子位置信号而具有精确的速度和转矩的控制技术。极其关键的是控制中不受定子温度和转子温度变化引起对电机参数变化的影响（矢量控制受定子温度影响变差，直接转矩控制受转子温度影响变差）。DSC开发出交流传动中前所未有的能力并给所有的应用提供了优秀服务。

　　在DSC中，定子磁通、转子磁场和转速被作为主要的控制变量。以滑差为误差，以转矩为调节量，以鲁棒性设计控制，确保稳定性和可靠性。高速数字信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新4万次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味着变频器可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电、网压波动等动态变化做出快速响应。在DSC中不需要对电压，频率分别控制的PWM调制器。开环动态速度控制精度可以达到闭环磁通矢量控制的精度。DSC静态速度控制精度为标称速度的0.1%～04%（50Hz～2Hz），它满足了绝大多数的工业应用。当要求更精确的速度调节时，可以加装脉冲编码器可选件。DSC的开环转矩阶跃上升时间小于 5毫秒，而不带速度传感器的磁通矢量控制变频器的开环转矩阶跃上升时间却多于100毫秒，与直接转矩控制同等，转矩脉动0.3%比直接转矩控制优。其优良的鲁棒性，即可靠性稳定性是无与伦比的。
 

　　无与伦比的电动机速度和转矩控制。IGBT直接串联高压变频器的开环动态速度控制精度与采用闭环磁通矢量控制的变频器相对应。其静态速度控制精度通常为正常转速的0.1%至0.5%，能满足大多数工业领域的要求。在速度调节精度要求更高的场合，可采用脉冲编码器。IGBT直接串联高压变频器具有快速转矩阶跃响应，对电网侧和负载侧的变化具有极快的反应，对失电、负载突变和过电压状态易于控制。因此，IGBT直接串联高压变频器有效地解决电网电压波动问题。
 

　　另外，佳灵产品具有对电网电压的适应范围宽（－65％～115％Un）、单元故障自动旁路、工频旁路、瞬时停电再启动功能、包括相间短路保护功能的完善的保护功能等技术，在提高起动力矩和转速精度的同时，提高了抗电网波动和负载扰动能力，大大提高应用的可靠性。适应水泥生产企业的供电水平，满足水泥生产线对设备的可靠性要求。

　　(2) 输入输出谐波含量符合国家标准
　　直接串联高压变频器在输入端加了采用无源校正技术，这种技术能对基波进行相移补偿或抑制某些指定的谐波。具体方法是在输入端增加无源元件，以补偿滤波电容的输入电流。在输入回路中串入电感器，以限制输入电流的上升速度，延长整流管导通时间，功率因数可以提高到0.9以上。
 

　　 谐波都被转移到调制频率附近。使得输入端谐波含量THD指标完全符合国家标准。在输出端采用了电压正弦波整形器，将高压变频器输出的PWM电压波形整形为和电网电压一样的标准正弦电压波形。无论变频器工作在高频段还是低频段和电机负载工作在重载或轻载条件中时波形都不变。并在输出端设有“抗共模技术”世界专利的共模电压治理器，成为惟有一种解决了高压EMC问题的高压变频器。其输出端谐波含量指标完全符合国际标准。
　　

　　输入电流正弦波技术，提高了功率因素，降低了对电网的干扰，特别是根据电源及负载的情况，输入端可用多种不同的配置，以符合IEEE519-92的要求。为避免控制干扰，高压变频器的控制线采用屏蔽电缆，单端接地，并且在布线时注意与动力线的距离，避免控制线与动力线并行敷设在同一电缆托架(或线框)内；变频器负载输出线需采取屏蔽铠装电缆，单端接地，以避免变频器对附近仪表产生干扰

　　(3) 高效率及完善的磁通优化, 解决散热问题，较其他类型的变频器多节能5%以上。
　　IGBT直接串联高压变频器系统效率在98%以上。这一效率大大超过其它变频系统的效率，其它变频系统的效率计算，需包括变压器，功率因数补偿装置，谐波滤波器等的损失。在优化模式状态，电动机的磁通能自动地与负载对应，保证了高效率，并降低了电动机噪音。由于磁通的优化，根据不同的负载点，电动机和传动系统的总体效率提高1%到10%。
 

　　 多重化为得到若干组不同的独立电压，变压器采用延边三角形法，很难得到三相平衡的移相电压。这必然形成环流，增大铜、铁损耗，并且负载变化不大，而数百个变压器的内外接头也将增大损耗，降低可靠性。输入变压器，降低了效率。应用变频器是为了获取节能产生经济效益为主要目的。IGBT元件直接串联高压变频器（无输入变压器）在同等工况多节能5%以上，在更高效的节能设备运用若干年后产生的效益，也是很可观的。

　　（4）佳灵“尖峰负荷瞬态控制技术”，有效解决高温风机的管道“塌料”问题
　　 佳灵技术研发人员经过深入应用现场，了解掌握现场工艺情况，总结现场应用经验，在用于窑尾高温风机的高压变频器调速控制技术中，推出了针对水泥生产线窑尾高温风机变频调速的“尖峰负荷瞬态控制技术”，应用佳灵DCS直接速度控制技术的特点，从设备的硬件设计、控制软件设计等多方面对高温风机的不定期的尖峰负荷运行进行全方位针对性的设计改进，有效地避免了其他厂家的通用高压变频器在运行中由于“塌料”所导致的反复跳机，与工频液耦运行相比，降低了跳机的可能性，使安装了佳灵高温风机专用变频器的水泥生产线达到节能又增效，降低电机、风机设备故障率，为水泥企业保证生产安全性、经济性作出技术与设备保证。过载能力100%Ie连续；可任意设定120%-150％Ie 1分钟，每十分钟一个间隔；可任意设定150％Ie、180％Ie、200％Ie立即保护，彻底解决因为管道“塌料”引起的变频器运行过程中频繁跳机，直接影响高温风机与水泥生产线的正常运行的问题。

　　高压变频器的改造对于风机及电机不作任何改变，安装方便快捷，运行工艺调节更加方便。高压变频器进行风机变频改造后，原来采用绕线式电机转子串水阻调速的，可将转子短接，使滑环不再通过电流，从而降低烧损；原来采用液力耦合器的，可以取消原液力耦合器，可按照液力耦合器的联接尺寸设计制作一套连轴器代替液耦，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。为避免高压变频器故障后导致的产线停产，不建议再设计液力耦合器，为提高的运行利用率，特别对于窑尾高温风机，为进一步提高生产设备的可靠性，在设计上可依旧选择采用绕线电机转子串水阻调速的设计，作为工频旁路后的工频启动与调速的备用手段。