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目前，水泥行業(yè)的競爭非常激烈，但關鍵還是制造成本的競爭，而電動機電耗占成本30％，因此做好電動機的降耗增效工作就顯得極為重要。大部分水泥廠的一些設備尤其是一些大功率風機設備在生產(chǎn)過程中絕大部分時間都是不滿負荷，都是通過調(diào)節(jié)擋風板的開啟角度的機械調(diào)節(jié)方法來滿足不同的用風量，這種操作方式的缺點是：（1）電機及風機或水泵的轉速高，負荷強度重，電能浪費嚴重；（2）設備運行的自動化程度相當?shù)?幾乎完全靠人工調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度差，控制不精確；（3）電氣控制采用直接或者降壓起動，啟動時電流對電網(wǎng)沖擊大，需要的電源（電網(wǎng)）容量大，功率因素較低。（4）起動時機械沖擊大,設備使用壽命低；（5）噪聲大，粉塵污染嚴重等。因此這些大功率、且連續(xù)運行的電機耗電量高是水泥制造成本高居不下的一個重要因素。因此很有必要對相應耗電量大的電機做一些工藝上的節(jié)能改造，利用節(jié)電的效果來降低水泥的制造成本、提高經(jīng)營上的利潤空間和市場競爭力。
變頻調(diào)速技術的基本原理是根據(jù)電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:
n1-代表電機在額定轉速運行時的特性；
n2-代表電機降速運行在n2轉速時的特性；
R1-代表風機、泵類管路阻力最小時的阻力特性；
R2-代表風機、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。
風機、泵類在管路特性曲線R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機、泵類所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小流量到Q2，實際上通過增加管網(wǎng)管阻，使風機、泵類的工作點移到R2上的B點，壓力增大到H2，這時風機、泵類所需的功率正比于H2與Q2的乘積，即正比于BH2OQ2的面積。顯然風機、泵類所需的功率增大了。這種調(diào)節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能，是以高運行成本換取簡單控制方式。若采用變頻調(diào)速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調(diào)速后風機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。
通過對貴公司的電動機的運行情況的了解，建議對生料磨排風機（6KV，1000KW）、水泥磨排風機（6KV，400KW）、窯尾廢氣處理風機（6KV，355KW）、螺桿空壓機（380V，132KW）、循環(huán)水冷卻泵（380V，45KW）采用變頻器進行調(diào)速，然后把風（閥）門調(diào)到最大位置，具有很大的節(jié)能空間。下面是對這幾臺電動機的節(jié)能預算：
1、生料磨排風機（查表計算)：
電機參數(shù)：
電壓：6kV 額定電流：115A 實際電流：98 A
功率：1000kW 轉速: 960R/MIN 功率因數(shù)：0.872
風門開度：90%
工頻運行時電機輸出功率：P=1.732×6KV×103A×0.872=933KW
實際功率百分比為933/1000×100%=93.3%
由上圖調(diào)節(jié)曲線可知，當檔板調(diào)節(jié)消耗功率93.3%時，變頻調(diào)速消耗功率約為78%，則變頻調(diào)速可以節(jié)約15.3%的額定功率。
2、水泥磨排風機（查表計算)：
電機參數(shù)：
電壓：6kV 額定電流：45A 實際電流：36 A
功率：400kW 轉速: 960R/MIN 功率因數(shù)：0.918
風門開度：80%
工頻運行時電機輸出功率：P=1.732×6KV×36A×0.918=343KW
實際功率百分比為343/400×100%=85.8%
由上圖調(diào)節(jié)曲線可知，當檔板調(diào)節(jié)消耗功率85.8%時，變頻調(diào)速消耗功率約為55%，則變頻調(diào)速可以節(jié)約30.8%的額定功率。
3、窯尾廢氣處理風機（查表計算)：
電機參數(shù)：
電壓：6kV 額定電流：46.2A 實際電流：30 A
功率：355kW 轉速: 580R/MIN 功率因數(shù)：0.797
風門開度：58%
工頻運行時電機輸出功率：P=1.732×6KV×30A×0.797=249KW
實際功率百分比為249/355×100%=70%
由上圖調(diào)節(jié)曲線可知，當檔板調(diào)節(jié)消耗功率70%時，變頻調(diào)速消耗功率約為20%，則變頻調(diào)速可以節(jié)約50%的額定功率。由于是離心風機，當轉速下降時壓力也會相應減小，所以還需要考慮到實際壓力情況，所以節(jié)電率大約在35%左右。
4、螺桿空壓機（380V，132KW）
螺桿空壓機一共四臺，往往會出現(xiàn)開三臺不夠用，開四臺有多余的現(xiàn)象，這樣就可以通過變頻器自動調(diào)節(jié)其中的一臺，達到一個穩(wěn)定的壓力，同時又能節(jié)能。還有空壓機在工頻起動設備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護量大，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。經(jīng)常卸載和加載導致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。采用變頻可以實現(xiàn)恒壓供氣�？諌簷C的節(jié)能主要看卸載的時間和次數(shù)，卸載越多節(jié)能效果越好。通過使用變頻器后的實例，多數(shù)壓縮機節(jié)電率約在 20% 左右。
5、循環(huán)水泵（380V，45KW）
循環(huán)水泵出口閥門開度85%左右，實際運行電流為72A，額定電流為84A，負載率為72A，負載率為84.7%，當使用變頻器時，閥門全開，由于流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。則變頻調(diào)速的節(jié)電率84.7-（85%）3=23.3%。
總之：采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點：
(1)、采用變頻器控制電機的轉速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設備的故障 率，節(jié)電效果顯著；
(2)、采用變頻器控制電機，實現(xiàn)了電機的軟啟動，延長了設備的使用壽 命，避免了對電網(wǎng)的沖擊；
(3)、電機在低于額定轉速的狀態(tài)下運行，減少了噪聲對環(huán)境的影響；
(4)、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能；
(5)、提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。
實踐證明，變頻改造具有顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且還大大減少了設備維護、維修費用，另外當采用變頻調(diào)速時，由于變頻裝置內(nèi)的直流電抗器能很好的改善功率因數(shù)，也可以為電網(wǎng)節(jié)約容量。直接和間接經(jīng)濟效益十分明顯。
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