高壓變頻器在水泥廠節(jié)能中的應用

楊勇

摘 要：國產(chǎn)高壓變頻器在水泥生產(chǎn)的各個工藝環(huán)節(jié)中，具有較高的節(jié)能效果；高壓變頻器在實際的使用過程中，需要與特殊工藝和具體的生產(chǎn)環(huán)境相結合，通過合理的分析與應用，以提高生產(chǎn)的效率，并最終實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。本文就高壓變頻器在水泥廠相關工藝、環(huán)節(jié)中使用的節(jié)能效果展開分析與論述。

關鍵詞：高壓變頻器；水泥廠；節(jié)能降耗

中圖分類號： TM92 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-196-2

0 引言

水泥廠對能源的消耗一直較大，并且這一行業(yè)已被國家列入重點節(jié)能目錄；由于在水泥生產(chǎn)過程中所消耗的電能源、水能源和污染物的排放量，相對于其他工業(yè)產(chǎn)業(yè)來說，都是比較突出的，所以為了減輕這一現(xiàn)象，建立起一個完善的節(jié)約型水泥生產(chǎn)體系，有利于減少能源的消耗，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。通過現(xiàn)有的科學技術手段，對系統(tǒng)、設備進行相應的改良，是改善水泥生產(chǎn)所帶來的能源消耗的根本所在；尋求節(jié)能與生產(chǎn)之間的最大平衡點，從而獲取更高的經(jīng)濟效益。

在水泥生產(chǎn)的過程中，每個工藝環(huán)節(jié)都具有一定的能源消耗量，其中電動機負載消耗在生產(chǎn)線上占有較大的能源消耗量，比例在30%左右；高壓電動機主要的功能是拖動電機進行運轉生產(chǎn)，其占得比重也是同樣的多，在實際的生產(chǎn)線上，由于整個系統(tǒng)的設置，使得在生產(chǎn)運行的過程中，各種風機所消耗的能源占比25%-30%，這樣的耗能比例在整個生產(chǎn)過程中屬于較大的，降低了整體的節(jié)能效果，所以對風機電動機方面的降耗工作，要引起高度的重視。這樣的現(xiàn)象不是個別的，而是普遍存在的；根據(jù)各個生產(chǎn)廠家的設備、工況和產(chǎn)量的不同，所消耗的電能、風能也都各不相同，由于傳統(tǒng)的風機的設計制作上，通過對進出風口的調節(jié)來實現(xiàn)所需風量的調節(jié)，這一工作原理是建立在增加風阻、犧牲風機的工作效率的基礎上而實現(xiàn)的，也就是說傳統(tǒng)的風機在使用的過程中，帶來了較大的能源損耗量，不利于節(jié)能減排工作的開展；所以對其進行適當?shù)募夹g改造，將生產(chǎn)效率低的、耗能大的風量調節(jié)設備，升級為變頻調速技術來實現(xiàn)對風量的控制，這樣的調節(jié)管控方式在滿足廠家所需的生產(chǎn)要求的基礎上，又可以實現(xiàn)減少電能消耗的目的；經(jīng)過相應技術改造后，使得原有的一些運行故障得以有效減少，從而獲取更好的經(jīng)濟效益。

隨著相關的電子技術的發(fā)展和應用成熟，變頻技術的使用變得越來越普遍，將傳統(tǒng)的依靠調整配套的風門大小而實現(xiàn)對用風量的調整，轉變?yōu)椴捎米兯俚碾姎鈧鲃诱{節(jié)；目前變頻調速在我國的水泥制造生產(chǎn)過程中，已經(jīng)成為了風機、泵類的電氣傳動調節(jié)，并且其節(jié)能降耗效果也被廣泛認可，成為業(yè)內(nèi)使用范圍最廣、效果最佳的電氣傳動方案。

1 高壓變頻的節(jié)能原理分析

對高壓變頻的調節(jié)，在生產(chǎn)過程中具有一定的節(jié)能作用，一步電動機的變頻調速是通過改變電子供電頻率f來改變同步轉速而實現(xiàn)調速的；在進行調速的時候，速度之間的轉換、調頻都具有很小的轉差率，可以更好的實現(xiàn)節(jié)能的效果，因為在進行速度轉換的過程中，其轉差功率小、效率高，同時也是異步電動機最為合理有效的調速方法。

進行高壓變頻調速具有幾點較為明顯的優(yōu)點：一是傳統(tǒng)意義上由檔板進行調節(jié)方式所帶來的能源損耗，在經(jīng)過技術改造后，對能源的消耗有了明顯的減少，高效的實現(xiàn)了節(jié)能的目的；二是網(wǎng)側功率因數(shù)有了明顯的提高，這對水泥的生產(chǎn)也有較好的節(jié)能作用；三是改造后的設備在開啟時可以采用零轉速的頻度，減少了開啟過程中帶來的電流的消耗流失，同時也減輕了沖擊扭振；四是設備自身的能源消耗量有了明顯的減少，高壓變頻器在改造后，整體的機能效率至少能達到97%；可見高壓變頻器在水泥生產(chǎn)中所起到的節(jié)能效果是較為明顯的。

2 高壓變頻器在水泥廠節(jié)能應用中的問題及改善對策

2.1 電流機過流或跳停的問題

通常情況下，出現(xiàn)電流機過流或跳?，F(xiàn)象，多是由于高溫風機的管道“塌料”而引起的；因為在水泥生產(chǎn)過程中，高溫風機是保證熟料生產(chǎn)線所使用的物料進行預分解的重要負載，所以在運行的過程中會由于運行時間較長、負荷較大等問題而引起管道“塌料”，導致電流機產(chǎn)生中斷運行的情況。水泥生產(chǎn)廠家使用的變頻器裝置，通產(chǎn)都會有一些電力電子器件，然而對這些電子器件的負荷能力也會做相應的限制，所以會出現(xiàn)跳停的現(xiàn)象；如果不對這樣的情況進行限制和改進，出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象是在所難免的，長時間下來，對水泥生產(chǎn)帶來更多的損害和損失。

通過對管道“塌料”而引起的電流機過流或跳停的問題進行分析，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)、情況的采集和觀察，對實施的工藝進行具體的研究了解，推出了水泥生產(chǎn)中窯尾高溫風機專用的改良技術，從多方面進行技術改進，避免這一現(xiàn)象的頻發(fā)，而給生產(chǎn)廠家?guī)砀^的能源損耗和經(jīng)濟效益的流失。改良后的高壓變頻器在水泥生產(chǎn)中的應用，解決了由于“塌料”導致的高溫風機變頻器在生產(chǎn)中中斷的問題，有效降低了由于出現(xiàn)這一故障對產(chǎn)銷率的影響。

2.2 電機在旋轉情況下啟動的問題

出現(xiàn)電機在旋轉情況下啟動的現(xiàn)象，大多時候是由于風門檔板在未關嚴的狀態(tài)下，受到風機的拖動，使電機處于旋轉的狀態(tài)；當出現(xiàn)這一問題時，變頻器會根據(jù)生產(chǎn)線的實際情況，進行自動搜索跟蹤電動機轉速，同時還具有可以根據(jù)系統(tǒng)設定的加速或減速時間護膚到正常的運行狀態(tài)下的功能，通過這樣的運行原理設計，來保證風機安全運行不中斷。如果處于旋轉中的電機需要重新激動，將會根據(jù)系統(tǒng)提供的具體參數(shù)進行具體的運行與操作，保證系統(tǒng)動作有效，以更高效率適應現(xiàn)場運行狀況的需要和要求。

由于水泥生產(chǎn)線自身具備的特殊性，比如連續(xù)生產(chǎn)等特點，這就要求所使用的設備具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，其中高壓變頻器是重要的設備器件之一，因為只有設備原件符合需求具有相應的高性能，才能在生產(chǎn)中正常運行，以保證生產(chǎn)的質量和效率。又由于水泥生產(chǎn)的場地大多地處較為偏遠的地帶，容易出現(xiàn)的問題就是供電量較低、對設備的電網(wǎng)的影響較差等；對高壓變頻器進行相應的技術改良后，采用拓撲結構，通過功率單元串聯(lián)技術等方案，使新技術產(chǎn)品具備更高更好的功能，比如帶有具體的適應范圍寬、單元故障自動旁路、突然中斷再啟動功能、工頻旁路等功能，通過一系列功能的開發(fā)和改善，可以有效提高抗電網(wǎng)波動和負載擾動能力，使得高壓變頻器在水泥生產(chǎn)線中的可靠性和穩(wěn)定性增強。

2.3 高壓變頻器的電機選擇和使用

對于新設計的生產(chǎn)線，根據(jù)實際情況需要，選擇高壓變頻器后，選高壓電機的選擇可以使用較為常見普通的異步電動機，不是說對設備進行技術改良，就要對所有器件選用高速變頻的，異步電機就是這樣的應用原理，當普通的設備可以滿足生產(chǎn)需求時，就沒有必要再去選擇“變頻電機”了。在水泥生產(chǎn)線中，“變頻電機”是一種在原有的電機基礎上增設了絕緣和散熱措施的電動機，因為在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常使用到的輸出諧波含量較大、電壓變化率dv/dt較大的低壓變頻器，和一些進口國外的電路結構不同的品牌高壓變頻器；由于在功能上有較大的提升，相應的價格也就比之前使用的電機價格高出許多。但是傳統(tǒng)的高壓變頻器電機可以滿足日常的生產(chǎn)需求，并且所耗能源成本并不是很高，基本上在可控制的范圍之內(nèi)。所以在電機的選擇方面，根據(jù)實際生產(chǎn)情況，并且從經(jīng)濟成本的角度來考慮，普通電機就可以滿足生產(chǎn)，而不必選擇“變頻電機”。

3 結語

基于我國目前具有的變頻調速技術較為成熟，并且使用較為廣泛，結合相應的生產(chǎn)情況對高壓變頻器在水泥廠節(jié)能應用中存在的一些問題進行具體的分析，并提出相應的改善對策；高壓變頻器的設備在實際的生產(chǎn)運行中，具備較高的穩(wěn)定性和可靠性，并且相應的節(jié)能效果也較為明顯，同時也得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認可，是在水泥生產(chǎn)行業(yè)值得大力推廣的技術和新型產(chǎn)品，可以更好的保證并提高水泥的生產(chǎn)質量和效率。

參 考 文 獻

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