变频技术在水泥生产过程中有更广阔的前景.doc

变频器用于水泥生产过程, 含有显著节能效果, 是现在最优异节能调整设备。变频调速电气传动因为其在性能上优异表现, 性价比不停提升, 也正快速替换传统调速方法, 成为水泥行业调速控制主流。
一、 概述
风机水泵类负载多是依据满负荷工作需用量来选型, 实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态, 因为交流电机调速很困难。常见挡风板、 回流阀或开/停机时间, 来调整风量或流量, 同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难, 电力冲击较大, 势必造成电能损耗和开/停机时电流冲击。采取变频器直接控制风机、 泵类负载是一个最科学控制方法, 当电机在额定转速80%运行时, 理论上其消耗功率为额定功率（80%）2次方, 即51.2%, 去除机械损耗电机铜、 铁损等影响。节能效率也靠近40%, 同时也能够实现死循环恒压控制, 节能效率将深入提升。因为变频器可实现大电动机软停、 软起, 避免了开启时电压冲击, 降低电动机故障率, 延长使用寿命, 同时也降低了对电网容量要求和无功损耗。

二、 交流变频调速系统特点:
1、 效率高．节省能源。在相同情况下．交流变频驱动比通常直流传动方法能提升效率5％左右, 比电动机一发
电机组供电直流传动方法提升效率15％左右, 比其它交流调速方法提升效率20％以上, 节能效果显著。变频调速用于风机水泵控制, 甚至可节省电能50％以上。
2、 S3000系列变频器含有和直流调速系统相同调速平滑、 方便、 超载力矩和起动力矩大等优点。现在较优异变频器调速范围可达1: 100, 超载能力可达150％、 60S。
3、 所控制交流电机容量、 速度和电压等级高。能够依据需要设计出高转速、 大容量交流变频供大型交流电动机, 而直流电动机因受换向条件制约其容量和速度受到很大限制。交流电动机电压能够达成10kV以上。
4、 系统控制精度和响应速度均优于直流传动指标和水平。
5、 工/变频转换电路, 保障系统安全可靠
6、 提升了运行可靠性．降低了维修工作量。降低了运行成本。

三、 节能原理
罗茨风机节能
罗茨风机风压是不受风机转速限制, 不管转速改变怎样其风压能够保持不变。而风量则与风机转速成正比,
即Q＝KN
Q: 表示风量 N: 表示风机转速 K: 为系数
从公式可知, 风量调整, 完全由变频器改变电机频率达成无级变速, 起到调整风量效果。依据现场应用工艺
风机最低频15HZ,通常在35HZ左右, 有部分时刻50HZ满风量运行, 因为立窑工艺基础是一致, 所以在不一样立窑风量调整量是基础相同, 凡立窑应用变频技术都能够获40%左右节能效果。
罗茨鼓风机个恒转矩负载, 其节电率与转速降成正比即N％=△N％, 即使不一样于通常风机、 水泵节电率更高, 但因它功率较大, 而且只要炉墙不坏, 是连续二十四小时工作, 并开动时间亦很长。所以节电潜力大, 节电费用高。
罗茨鼓风机进行技术改造后, 改变了过去以调整出口（进口）阀门开度方法来调整风压或风量生产方法, 劳动强度减轻, 调整立刻性好, 提升了产品合格率, 单耗显著下降。
立窑卸料机节能
立窑卸料机是采取18.5～30KW滑差调速电机, 转速通常控制在300－1000rpm, 这是工艺上依据窑情况, 对卸料速度进行控制。采取变频调速方法替换滑差电机。经过多个厂家应用结果表明, 平均节能量40%左右、 为何对滑差电机进行变频改造会有如此大节能效果呢, 因为利用滑差调速方法是一个耗能低效调速方法,
① 滑差电机主电机轴输出功率: P0∝M0*N0
P0: 表示轴输出功率 M0: 表示负载转矩 N0: 表示主电机转速
②滑差头输出功率: P1∝M0•N1
P1: 表示输出功率 N1: 表示滑差头转速
③滑差头损耗功率: △P＝P0－P1∝M0（N0-N1）
由滑差头损耗功率公式能够清楚看到, 滑差电机转速越低, 浪费能源越大, 然而卸料机转速通常在400rpm左右运行, 所以改用变频调速方法会有50～60％节能效果。
在水泥厂中除了立窑卸料机是采取滑率调速电机, 还有很多设备一样是采取滑差电机, 要深入挖潜应全方面对低效耗能滑差电机进行变频改造, 节能前景大有可为。
离心式风机水泵节能
对于离心式风机、 水泵变频调速改造一样有巨大节能潜力。经过沸腾式锅炉高压离心式风机应用变频调速方法调整风量, 证实其节能效果在30～50％, 水泵变频改造节能效果高达70％。
离心式风机、 泵类设备流量与转速成正比Q∝N, 压力与转速平方成正比H∝N2, 功率与转速立方成正比P∝N3（Q: 表示流量 N: 表示转速 H: 表示压力　P: 表示功率 ）
由上图（左）可知, 改变转速其流量线性改变而功耗则是立方关系改变, 所以在调整风量或流量时如降低20％风量或流量, 功耗则会下降50％。不过必需注意, 转速与压力是平方关系, 当转速下降20％压力则会下降64％, 所以必需要注意工艺要求压力范围不能象罗茨风机那样, 不用考虑转速与风压关系。
离心风机、 泵类设备传统风量、 流量控制, 大量能源耗在风门或截流阀阻力上, 风门或截流阀控制流量功耗与流量关系: P＝P0＋K•Q　Q: 表示流量 K: 为系数 P: 表示功耗　P0: 表示基础功率。

由上图（右）比较风门或截流阀控制与变频调速调整, 能够看到在流量改变范围, 采取变频调速方法含有很大节能潜力, 所以在水泥厂供水泵或其它离心风机上进行变频改造一样会取得很大节能效果。
系统特点
变频节能技术在水泥厂应用后不仅节省了电费支出（节电率可达30％-50％）, 提升了产品质量, 也增加了使用
上灵活性, 对不一样工艺性要求适应性更强。
避免电机开启时电流冲击大和 电网电压降低, 可显著降低风机叶轮、 机壳及轴承磨损, 延长检修换件周期和
设备使用寿命, 节省维修费。
四、 改造方案
依据技术要求, 本方案采取变频调速技术, 把挡风门开最大, 依据生产需要人工可随时在现场、 也可在电气控制室控制, 只需调整电位器即可调整风机转速。系统可随时随意改变引风、 鼓风量, 以适应改变, 保持风机正常经济运行, 达成稳定控制、 方便操作、 节省能源目

五、 节能效果计算风机配用45kw电机, 实际工作如一台风机, 如风门开启度为20%来计算, 利用变频器能够使得风机运行频率设置在35Hz, 全天二十四小时工作, 设原来电机全速供风量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)。天天总供风量则全速Pp=(45－45×0.1)kw=40.5kw, 现更改变频器后平均转速为30HZ左右, 依据风压与转速n平方成正比。
变频时只需功率
P/40.5=352/502 所以P=19.845KW
节省功率: Pj=(40.5－19.845)kw*80%（实际效率）=20.655 kw *80%=16.524KW
假如电费按0.6元/kw小时计算, 每个月节省电费:
16.524kw×24h×30×0.6元/kwh=7138.5元

六、 结束语
利用变频器调速是现在最好调速方法．传统凋速、 流量控制方法存在着效率低、 质量差、 消耗大、 故障率高等弱点。利用变频器调速来改造落后传统调速方法, 能显著提升用电效率, 同时有利于提升水泥生产过程自动化水平, 提升设备运转率, 降低工人劳动, 从而有利于提升水泥企业竞争力。伴随变频技术不停提升和水泥从业人员对其认识不停加深, 变频技术必将在水泥生产过程中相关更宽广应用前景。
(此文转自 一览 电机英才网)