摘  要：本文主要介紹了英威騰CHH100高壓變頻器在水泥廠旋窯生產(chǎn)線生料磨排風(fēng)機(jī)上應(yīng)用的情況，對(duì)其實(shí)際節(jié)電情況及磨機(jī)變頻改造的可行性進(jìn)行分析。

　　關(guān)鍵詞：高壓變頻  生料磨排風(fēng)機(jī)  節(jié)能

一、引言

　　在水泥制造行業(yè),某些功率大、連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備耗電量高，是水泥制造成本高居不下的一個(gè)重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)在水泥制造成本中，電費(fèi)成本約占總成本的30%左右。對(duì)于一條水泥生產(chǎn)線，其中有25%～30%的電能是用于拖動(dòng)各種類(lèi)型風(fēng)機(jī)上。因此，應(yīng)用變頻技術(shù)，對(duì)耗電大的設(shè)備做一些工藝上的節(jié)能改造,以期來(lái)降低水泥的制造成本,可提高經(jīng)營(yíng)上的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著水泥行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，生產(chǎn)成本的高低決定了水泥企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的地位。因此降低水泥生產(chǎn)過(guò)程中的電能消耗越來(lái)越引起了業(yè)界的重視。

二、工況分析

　　水泥生產(chǎn)過(guò)程中，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據(jù)統(tǒng)計(jì)，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動(dòng)力約占全廠動(dòng)力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作，控制作業(yè)制度，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。 生料磨制主要工藝流程如下圖1所示。

　　

　　圖1 生料磨制工藝流程

　　在水泥行業(yè)生料磨風(fēng)機(jī)承擔(dān)了將生料干燥和輸送到生料庫(kù)的作用，有些現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)生產(chǎn)的情況和生料庫(kù)生料的情況經(jīng)常啟停生料磨，另生料磨排風(fēng)機(jī)運(yùn)行主要是通過(guò)控制調(diào)節(jié)入口閥門(mén)來(lái)調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以滿(mǎn)足工況需要，在閥門(mén)調(diào)節(jié)過(guò)程中會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題：

　　1) 采用風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行，閥門(mén)調(diào)整節(jié)流損失大、管網(wǎng)損失嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費(fèi)。

　　2) 長(zhǎng)期的30～40%左右的低閥門(mén)開(kāi)度，加速閥門(mén)自身磨損，導(dǎo)致閥門(mén)控制特性變差。

　　3) 壓力過(guò)高威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致閥門(mén)泄漏，不能關(guān)嚴(yán)等情況發(fā)生。

　　4) 設(shè)備使用壽命短、日常維護(hù)量大、維修成本高、造成各種資源的極大浪費(fèi)。

　　5) 頻繁啟停生料磨風(fēng)機(jī)，工頻啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)的沖擊很大，導(dǎo)致電機(jī)絕緣受到影響設(shè)備使用壽命縮短，日常維護(hù)量大，維修成本高。

　　解決上述問(wèn)題的重要手段之一是采用變頻調(diào)速控制技術(shù)。利用高壓變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行變頻控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)流量的變負(fù)荷調(diào)節(jié)。這樣，不僅解決了電機(jī)直起、控制閥調(diào)節(jié)線性度差、純滯延大等難以控制的缺點(diǎn)，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；更重要的是減輕了擋板的磨損，降低了系統(tǒng)對(duì)風(fēng)道管路密封性能的破壞，延長(zhǎng)的設(shè)備使用壽命，維護(hù)量減小，改善了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源，為降低廠用電率提供了良好的途徑。

三、系統(tǒng)方案

　　3.1 一次主回路圖

　　變頻控制為一拖一方案，配備一臺(tái)變頻器。變頻調(diào)速系統(tǒng)接于6kV電壓等級(jí)的主動(dòng)力電源系統(tǒng)，用于電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。為增加運(yùn)行安全性，變頻系統(tǒng)增加旁路，設(shè)計(jì)方案如圖2：

　　

　　圖 2 變頻一拖一示意圖

　　此方案是手動(dòng)旁路的典型方案,原理是由3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3組成（見(jiàn)上圖）。要求QS2和QS3不能同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1和QS2閉合，QS3斷開(kāi)；工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開(kāi)。

　　為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障保護(hù)，變頻器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高壓斷路器QF進(jìn)行連鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開(kāi)QF。電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，變頻器允許QF合閘，撤消對(duì)QF的跳閘信號(hào)，使電機(jī)能正常通過(guò)QF合閘工頻啟動(dòng)。

四、具體使用效果

　　4.1 設(shè)備主要參數(shù)

　　1) 生料磨排風(fēng)機(jī)

　　　　2) 電動(dòng)機(jī)

　4.2  變頻改造前后生料磨排風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)

　　1) 改造前數(shù)據(jù)(全年數(shù)據(jù))

　　　2) 改造后數(shù)據(jù)

　4.3  節(jié)電效果計(jì)算

　　根據(jù)排風(fēng)機(jī)在不同控制方式下的流量－負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。

　　

　　1) 改造前單耗

　　DH0（全年產(chǎn)品單耗）=W0（全年用電量）÷C0（全年產(chǎn)量）

　　                          =2651280÷488588= 5.43 kwh/T

　　2) 改造后電耗

　　W（月電量）=（本月表底－上月表底）×倍率

　　1）3月份W3=（3月31日表底－2月28日表底）×倍率

　　=（9207.7－ 9116）×1200= 110040 kwh

　　2）4月份W4=（4月30日表底－3月31日表底）×倍率

　　               =（9392.534－9207.7）×1200=221800.8 kwh

　　3）5月份W5=（5月31日表底－4月30日表底）×倍率

　　               =（9581.475－9392.534）×1200=226729.2 kwh

　　4）6月份W6=（6月30日表底－5月31日表底）×倍率

　　               =（9769.659－9581.475）×1200=225820.8 kwh

　　3) 產(chǎn)量：C

　　1）3月份 C3 =27115 T

　　2）4月份 C4=57305 T

　　3）5月份 C5=59338 T

　　4）6月份 C6=52027 T

　　4) 單耗

　　DH（單耗）=W（用電量）÷C（產(chǎn)量）

　?。?）3月份  DH3=W3÷C3== 4.06 kwh/T

　?。?）4月份  DH4=W4÷C4== 3.87 kwh/T

　?。?）5月份  DH5=W5÷C5== 3.82 kwh/T

　　（4）6月份  DH6=W6÷C6== 4.34 kwh/T

　　5) 節(jié)電率

　　δ=（全年產(chǎn)品單耗－2007年月單耗）÷全年產(chǎn)品單耗×100%

　　=（DH0－DH）÷DH0×100%

　　(1) 3月份   δ3 =（DH0－DH3）÷DH0×100%=（5.43- 4.06）÷5.43×100%= 25.23%

　　(2) 4月份   δ4 =（DH0－DH4）÷DH0×100%=（5.43- 3.87）÷5.43×100%= 28.73%

　　(3) 5月份  δ5 =（DH0－DH5）÷DH0×100%=（5.43-3.82）÷5.43×100%=29.65%

　　(4) 6月份  δ6 =（DH0－DH6）÷DH0×100%=（5.43-4.34）÷5.43×100%=20.07%

五、結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)生料磨排風(fēng)機(jī)高壓變頻改造，可以看出生料磨排風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效果顯著，明顯降低了電耗同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用，在生產(chǎn)不緊張生料庫(kù)滿(mǎn)時(shí)不用頻繁啟停生料磨風(fēng)機(jī)優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，電動(dòng)機(jī)維護(hù)量減少，提高了設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流降低，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，達(dá)到了變頻改造的目的。

　參考文獻(xiàn)：

　　[1]《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰電氣股份有限公司

　　[2] 仲明振,趙相賓 《高壓變頻器應(yīng)用手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 2009-05出版