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變頻器用于水泥生產(chǎn)過程,具有明顯的節(jié)能效果,是目前最先進的節(jié)能調(diào)整設(shè)備。變頻調(diào)速電氣傳動由于其在性能上的優(yōu)異表現(xiàn),性價比的不斷提高,也正快速取代傳統(tǒng)的調(diào)速方式,成為水泥行業(yè)調(diào)速控制的主要方式。

一 概述

　　風機水泵類負載都是根據(jù)滿負荷工作需用量來選型,實際應(yīng)用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態(tài),由于交流電機調(diào)速很困難常用擋風板回流閥或開/停機時間,來調(diào)節(jié)風量或流量,同時大電機在工頻狀態(tài)下頻繁開/停比較困難,電力沖擊較大,勢必造成電能損耗和開/停機時的電流沖擊。采用變頻器直接控制風機泵類負載是一種最科學的控制方法,當電機在額定轉(zhuǎn)速的80%運行時,理論上其消耗的功率為額定功率的（80%）2次方,即51.2%,去除機械損耗電機銅鐵損等影響節(jié)能效率也接近40%,同時也可以實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制,節(jié)能效率將進一步提高由于變頻器可實現(xiàn)電動機的軟停軟起,避免了啟動時的電壓沖擊,減少電動機故障率,延長使用壽命,同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。

二 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點:

    1 效率高：節(jié)約能源在相同的情況下.交流變頻驅(qū)動比一般直流傳動方式能提高效率5%左右,比電動機一發(fā)電機組供電的直流傳動方式提高效率15%左右,比其它交流調(diào)速方式提高效率20%以上,節(jié)能效果顯變頻調(diào)速用于風機水泵的控制,甚至可節(jié)約電能50%以上

　 2 易驅(qū)ED3000系列變頻器具有和直流調(diào)速系統(tǒng)相同的調(diào)速平滑方便超載力矩和起動力矩大等優(yōu)點目前較先進的變頻器的調(diào)速范圍可達1:100,超載能力可達120%60S

　 3 所控制的交流電機容量速度和電壓等級高可以根據(jù)需要設(shè)計出高轉(zhuǎn)速大容量的交流變頻供大型交流電動機,而直流電動機因受換向條件的制約其容量和速度受到很大限制

　4 系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度均優(yōu)于工頻傳動指標和水平

　5 工/變頻轉(zhuǎn)換電路,保障系統(tǒng)的安全可靠

　6提高了運行可靠性.減少了維修工作量降低了運行成本

三 節(jié)能原理

羅茨風機節(jié)能
    羅茨風機的風壓是不受風機轉(zhuǎn)速限制的,不論轉(zhuǎn)速變化如何其風壓可以保持不變而風量則與風機轉(zhuǎn)速成正比的,　 即Q=KN
    Q:表示風量 N:表示風機轉(zhuǎn)速 K:為系數(shù)
    從公式可知,風量調(diào)節(jié),完全由變頻器改變電機頻率達到無級變速,起到調(diào)節(jié)風量的效果根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用工藝 ，風機的最低頻15HZ,通常在35HZ左右,有個別時刻50HZ滿風量運行,由于立窯工藝基本是一致的,因此在不同的立窯風量調(diào)節(jié)量是基本相同的,凡立窯應(yīng)用變頻技術(shù)都可以獲40%左右的節(jié)能效果。
    羅茨鼓風機個恒轉(zhuǎn)矩負載,其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降成正比即N%=△N%,雖然不同于一般風機水泵節(jié)電率更高,但因它的功率較大,而且只要爐墻不壞,是連續(xù)24小時工作的,并開動時間亦很長因此節(jié)電潛力大,節(jié)電效果好。
    羅茨鼓風機進行技術(shù)改造后,改變了過去以調(diào)節(jié)出口（進口）閥門開度方式來調(diào)節(jié)風壓或風量的生產(chǎn)方式,勞動強度減輕,調(diào)節(jié)的及時性好,提高了產(chǎn)品的合格率,能耗明顯下降離心式風機泵類設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比Q∝N,壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比H∝N2,功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比P∝N3（Q:表示流量 N:表示轉(zhuǎn)速 H:表示壓力 P:表示功率 ）
    由上圖（左）可知,改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化的而功耗則是立方關(guān)系變化,因此在調(diào)節(jié)風量或流量時如降低20%的風量或流量,功耗則會下降50%但是必須注意,轉(zhuǎn)速與壓力是平方關(guān)系,當轉(zhuǎn)速下降20%壓力則會下降64%,因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風機那樣,不用考慮轉(zhuǎn)速與風壓的關(guān)系。
    離心風機泵類設(shè)備傳統(tǒng)的風量流量控制的,大量的能源耗在風門或截流閥的阻力上,風門或截流閥控制流量的功耗與流量關(guān)系:P=P0+KQ Q:表示流量 K:為系數(shù) P:表示功耗 P0:表示基本功率。
    由上圖（右）比較風門或截流閥控制與變頻調(diào)速調(diào)節(jié),可以看到在流量變化范圍,采用變頻調(diào)速的方法具有很大的節(jié)能潛力,因此在水泥廠的供水泵或其它離心風機上進行變頻改造同樣會取得很大的節(jié)能效果。
變頻系統(tǒng)特點 ：
    變頻節(jié)能技術(shù)在水泥廠應(yīng)用后不但節(jié)省了電費支出（節(jié)電率可達20-50%）,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,也增加了使用上的靈活性,對不同工藝性要求適應(yīng)性更強
    避免電機啟動時電流沖擊大和 電網(wǎng)電壓降低,可明顯減少風機葉輪機殼及軸承的磨損,延長檢修換件周期和設(shè)備使用壽命,節(jié)約維修費

四、工況描述
　　1、貴公司水泥窯爐風機共11臺，具體情況是：
風機 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11#
功率 55KW 110KW 160KW 75KW 90KW 90KW 55KW 45KW 15KW 11KW 90KW
開度 100% 100% 75% 100% 80% 100% 69% 60% 100% 100% 100%
電壓（引風機實際測量值） 390V 390V 390V 390V
電流（實際測量值） 226.8A 99.3A 66A 44.2A
2、水泥磨循環(huán)風機1臺：200KW，工作電壓390V，工作電流為267A，風門開度正常只有11-12％，最大開度為30％。
3、水泵房：水泵電機，4臺，75KW，兩用兩備，
　　　　　 冷卻塔風機，2臺，7.5KW。
　　實際測量：1＃水泵，75KW電機，電壓為390V,電流為100A；
　　　　　　　2＃水泵，75KW電機，電壓為390V,電流為105A；
　　　　　　　其中1臺冷卻塔風機，7.5KW，電壓390V，電流10A.

五 改造方案
    根據(jù)技術(shù)要求,本方案采用變頻調(diào)速技術(shù),把擋風門開的最大,根據(jù)生產(chǎn)需要人工可隨時在現(xiàn)場也可在電氣控制室控制,只需調(diào)節(jié)電位器即可調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速系統(tǒng)可隨時隨意改變引風鼓風量,以適應(yīng)變化,保持風機的正常經(jīng)濟運行,并達到穩(wěn)定控制方便操作節(jié)約能源的目的，根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，具體技改措施如下：
1、水泥窯爐風機改造：為3＃、5＃、7＃、8＃風機進行相應(yīng)匹配的變頻節(jié)電設(shè)備改造；為水泥磨循環(huán)風機也進行相應(yīng)匹配的變頻節(jié)電設(shè)備改造。
風機 3＃ 5＃ 7# 8# 水泥磨循環(huán)風機
功率 160KW 90KW 55KW 45KW 200KW
電壓 390V 390V 390V 390V 390V
電流 226.8A 99.3A 66A 44.2A 267A
風門開度 75% 80% 69% 60% 11～30%
匹配變頻器 ED3000-4T1600FP ED3000-4T0900FP ED3000-4T0550FP ED3000-4T04500FP ED3000-4T2000FP
預(yù)計節(jié)電率 30％以上 25％以上 35％以上 40％以上 50％以上
注：利用原控制溫度系統(tǒng)采樣，通過變頻節(jié)電設(shè)備控制風機轉(zhuǎn)速，達到節(jié)能目的。
2、水泵房水泵改造：
2臺，75KW水泵，安裝2臺ED3000-4T0750FP變頻節(jié)電設(shè)備，通過壓力和流量系統(tǒng)采樣，變頻PID控制，實現(xiàn)恒壓供水；
　 2臺，7.5KW冷卻塔風機，安裝2臺ED3000-4T0075FP變頻節(jié)電設(shè)備。

六 報價和投資回報預(yù)算：
1、我司變頻節(jié)電設(shè)備初步報價：
按1KW報價800元計算，合計所需改造的電機功率總和為715KW，故報價為715×800＝572000元。
投資回報預(yù)算：
2、按每天開機24小時，每月28天，電費0.6元/KWh，平均節(jié)電率為30％來計算每月能節(jié)省的電費為：715×24×28×0.6×0.3＝86486.4元/月；
3、從而算出投資變頻節(jié)電改造回報期約為：572000/86486.4＝6.6（個月），即6～7個月左右就能收回投資成本。

七 結(jié)束語

    利用變頻器調(diào)速是目前最佳的調(diào)速方式.傳統(tǒng)的調(diào)速流量控制方式存在效率低質(zhì)量差消耗大故障率高等弱點利用變頻器調(diào)速來改造落后的傳統(tǒng)調(diào)速方式,能明顯提高用電效率,同時有利于提高水泥生產(chǎn)過程的自動化水平,提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率,降低工人勞動,從而有利于提高水泥企業(yè)競爭力隨著變頻技術(shù)的不斷提高和水泥從業(yè)人員對其認識的不斷加深,變頻技術(shù)必將在水泥生產(chǎn)過程中有關(guān)更廣闊的應(yīng)用前景 。