1、存在的问题及技术分析
1.1 传统的工频拖动运输方式的问题
传统的工频拖动运输方式有以下不足：
(1)为了满足带载启动或工况负荷变化，设备选型时能力设计偏大，较大的工作冗余，使电耗增加，造成资源浪费。
(2)回灰系统拉链机为恒速工作制，在工况系统正常时输送量较低，大部分小于50%负荷，有时接近空负荷运转。
(3)在恒速运行情况下，链条、链轮、驱动设备也会产生不必要的磨损及设备消耗。
回灰拉链机使用部位及配置情况见表1，窑头收尘及窑灰输送工艺见图1。
窑头、窑尾及电站的收尘设备具有间断性下料的特点，其配套的拉链机回灰输送虽然持续，但有间隙性大流量的特点。电站的飞灰收尘灰量较少，拉链机的配置设计冗余较大。福建三明南方水泥13台拉链机在生产时始终处于工频运行，运行负荷低，磨损较大，特别是窑头收尘器下的几台拉链机，由于输送的是熟料，磨损较大，加上较快的运行速度，导致链条更换频繁。
1.2 智能变频控制系统的优势
(1)根据回灰量自动调整拉链机的输送能力，提高驱动设备工作效率。
(2)降低链条、链轮、减速机和电动机设备磨损，降低生产成本，延长设备使用寿命。
(3)减少设备故障时间，降低维护、维修工作量，节能降耗，优化生产指标。
2、回灰系统拉链机增加智能变频器方案
2.1 拉链机智能变频控制工作原理
通过检测电动机转矩智能判断收尘设备卸灰量的大小，根据经验设定拉链机电动机的转矩跟踪值。
当拉链机电动机转矩小于设定值时，变频器就会降低卸灰输送设备的运行速度直到降到最小转速。当拉链机的输送物料增加时电动机反馈转矩会提升，超过设定值后拉链机的运行速度会逐渐加快。
在控制软件中，增加了自动断续运行的功能，在人机界面中增加了待机时间、运行时间和停机转矩等参数，根据设备的运行经验设置参数值。当设备在运行时间里，电动机转矩降低到停机转矩设定值时，设备自动进入待机状态直至待机时间结束。如果采用断续运行的方式，可以进一步提高设备的运行效率，减少设备的使用磨损并起到节能降耗的目的。
2.2 智能变频器控制系统介绍
该智能变频控制系统是以一台高性能工业控制器和多台变频器为核心的控制平台，硬件配置包括：控制系统、可编程变频调速控制系统、监控系统(DCS，本地控制人机界面)，如图2所示。系统通过对拉链机的电压、频率、功率、转速等多个参数的实时监控，分析与计算，按照已设定好的程序及时调整其运行模式，从而保障输送设备在一个安全并节能的运行速度运行。
图2 智能变频器控制系统
3 智能变频技术特点
(1)在原料和窑头电力控制室各加装一控制柜，控制柜包括工业PLC、变频器、显示屏和其他控制电路，所有设备及动力电缆及与中控控制/反馈信号电缆都接入控制柜。
(2)一键启停，所有设备按工艺设计顺序启停，运行速度和断续启停时间可以参数设置和软件编程。
(3)每台设备根据实时负载自动调节运行速度及断续启停，并可以根据上游设备的来料情况进行预判，避免冲料、堵料现象的发生。
(4)每台电动机可以进行单独温度智能控制，避免电动机在低速运行的情况下发生过温现象。
(5)系统具有柔性启停的功能，启动爬坡时间可以参数设置，大大减少启动时对电动机、链条及传动系统的冲击，延长链条、链轮/头轮和减速机等主要零部件的使用寿命并减少设备维修工作量。
(6)堵料报警及安全保护功能，设备运行中如果出现异常情况，例如拉链机或铰刀因出现异物而产生的堵转或超报警转矩，可以向中控发出报警信号，并可以在转矩超限时及时停机，防止设备损坏，或因过流烧毁电动机。
(7)现场的安装简单方便，安放智能变频控制柜并连接相应的电力和信号电缆即可，一般只需要1天时间来完成相应的安装与调试，且综合节电效果明显。智能变频控制系统控制画面见图3。
图3智能变频控制系统控制画面
4 效果
经过一段时间的运行论证和数据分析，拉链机电动机运行频率降低40%时，可以观察到拉链机内的料层厚度变化不大，电动机实测转矩也没有明显的增加，通过长时间数据采集和统计分析，发现其中1台5.5 kW拉链机运行在50 Hz和30 Hz时，其电动机平均功耗分别为4.1 kW和2.75 kW，降低了33%，见图4。
图4 拉链机智能驱动运行时节能效果
考虑到电动机的温升问题(不是变频电动机)，目前还没有做进一步的降频运行试验。经过9个月的试运行，本次窑灰输送节能技改项目生产运行稳定，未发生任何故障。
窑灰输送设备总功率为94 kW，改造前平均负载率按60%计算，运行功率为56.4 kW，改造后按照设备综合平均降速27%，年运行7 000 h计算可以节约56.4×0.27×7 000=106 596 kWh，按综合电费0.7元/kWh计算，年节省电费7.4万元。
如果进一步优化控制软件并结合断续运行控制策略则实现节电效益超过10万元/年。计算中未包括由于降低设备损耗、延长设备寿命而带来的经济效益。据安徽维鲸相关负责人介绍，智能变频控制系统主要应用在提升机、拉链机、风机、水泵等环节，应用智能驱动控制系统后，设备综合运行速度下降30%，所有设备的使用寿命可以延长30%以上，设备运转率大幅提高，每年节省备件及修理费用也相当可观。