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(jìn)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(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載都是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型,實(shí)際應(yīng)用中大部分時間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài),由于交流電機(jī)調(diào)速很困難常用擋風(fēng)板回流閥或開/停機(jī)時間,來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量,同時大電機(jī)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(jī)時的電流沖擊。采用變頻器直接控制風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法,當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)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(jī)械損耗電機(jī)銅鐵損等影響節(jié)能效率也接近40%,同時也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制,節(jié)能效率將進(jìn)一步提高由于變頻器可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的軟停軟起,避免了啟動時的電壓沖擊,減少電動機(jī)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(diǎn): 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(jī)一發(fā)電機(jī)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(fēng)機(jī)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(diǎn)目前較先進(jìn)的變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:100,超載能力可達(dá)120%60S 　 3 所控制的交流電機(jī)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(jī),而直流電動機(jī)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(biāo)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(yùn)行可靠性.減少了維修工作量降低了運(yùn)行成本 三 節(jié)能原理 羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)能 羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是不受風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速限制的,不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變而風(fēng)量則與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的,　 即Q=KN Q:表示風(fēng)量 N:表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 K:為系數(shù) 從公式可知,風(fēng)量調(diào)節(jié),完全由變頻器改變電機(jī)頻率達(dá)到無級變速,起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用工藝 ，風(fēng)機(jī)的最低頻15HZ,通常在35HZ左右,有個別時刻50HZ滿風(fēng)量運(yùn)行,由于立窯工藝基本是一致的,因此在不同的立窯風(fēng)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(fēng)機(jī)個恒轉(zhuǎn)矩負(fù)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后,改變了過去以調(diào)節(jié)出口（進(jìn)口）閥門開度方式來調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式,勞動強(qiáng)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(fēng)機(jī)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(fēng)量或流量時如降低20%的風(fēng)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(dāng)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(fēng)機(jī)那樣,不用考慮轉(zhuǎn)速與風(fēng)壓的關(guān)系。 離心風(fēng)機(jī)泵類設(shè)備傳統(tǒng)的風(fēng)量流量控制的,大量的能源耗在風(fēng)門或截流閥的阻力上,風(fēng)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(fēng)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(fēng)機(jī)上進(jìn)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(diǎn) ： 變頻節(jié)能技術(shù)在水泥廠應(yīng)用后不但節(jié)省了電費(fèi)支出（節(jié)電率可達(dá)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(qiáng) 避免電機(jī)啟動時電流沖擊大和 電網(wǎng)電壓降低,可明顯減少風(fēng)機(jī)葉輪機(jī)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(fèi) 四、工況描述 　　1、貴公司水泥窯爐風(fēng)機(jī)共11臺，具體情況是： 風(fēng)機(jī) 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(fēng)機(jī)實(shí)際測量值） 390V 390V 390V 390V 電流（實(shí)際測量值） 226.8A 99.3A 66A 44.2A 2、水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)1臺：200KW，工作電壓390V，工作電流為267A，風(fēng)門開度正常只有11-12％，最大開度為30％。 3、水泵房：水泵電機(jī)，4臺，75KW，兩用兩備， 　　　　　 冷卻塔風(fēng)機(jī)，2臺，7.5KW。 　　實(shí)際測量：1＃水泵，75KW電機(jī)，電壓為390V,電流為100A； 　　　　　　　2＃水泵，75KW電機(jī)，電壓為390V,電流為105A； 　　　　　　　其中1臺冷卻塔風(fēng)機(jī)，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(fēng)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)可隨時隨意改變引風(fēng)鼓風(fēng)量,以適應(yīng)變化,保持風(fēng)機(jī)的正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,并達(dá)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(fēng)機(jī)改造：為3＃、5＃、7＃、8＃風(fēng)機(jī)進(jìn)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(fēng)機(jī)也進(jìn)行相應(yīng)匹配的變頻節(jié)電設(shè)備改造。 風(fēng)機(jī) 3＃ 5＃ 7# 8# 水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī) 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(fēng)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)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(shí)現(xiàn)恒壓供水； 　 2臺，7.5KW冷卻塔風(fēng)機(jī)，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(jī)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(jī)24小時，每月28天，電費(fèi)0.6元/KWh，平均節(jié)電率為30％來計算每月能節(jié)省的電費(fèi)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(diǎn)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(yùn)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(rèn)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 。