變頻調(diào)速技術(shù)在水泥廠的應(yīng)用

呂東軍

變頻調(diào)速技術(shù)在水泥廠的應(yīng)用

呂東軍

（合肥水泥研究設(shè)計院 安徽合肥 230051）

本文主要分析變頻調(diào)速在水泥廠的應(yīng)用，并針對水泥廠主機設(shè)備應(yīng)用變頻調(diào)速的方法，闡述變頻調(diào)速在水泥廠的應(yīng)用前景。

水泥廠；變頻調(diào)速

由于變頻調(diào)速具有故障率低、調(diào)速精度高、保護功能多、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點，是對直流調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、電磁滑差調(diào)速進行改造的最理想的選擇。

一、在回轉(zhuǎn)窯拖動上的應(yīng)用

以前，回轉(zhuǎn)窯主拖動一般使用直流調(diào)速。但這種調(diào)速電路復(fù)雜，維修難度大，操作繁瑣，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)，增加了操作人員的看火難度；直流電動機在溫度高、粉塵大的惡劣環(huán)境中工作，其碳刷、整流子損壞嚴(yán)重，維修費用高。而交流變頻調(diào)速效率高，穩(wěn)定性好，且交流電動機的價格和維護費用也比直流電動機低得多。

回轉(zhuǎn)窯在起動時回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料處于正下方，在窯起動并不斷加速的過程中，整個窯體及窯內(nèi)的物料克服自身慣性而升速，當(dāng)物料偏移正下方最大角度時，此時所需轉(zhuǎn)矩最大，這是個加速過程，一個克服設(shè)備巨大慣性的過程。一旦驅(qū)動電流克服了這種大慣性負(fù)載而起動起來，維持正常運轉(zhuǎn)所需的驅(qū)動能量及轉(zhuǎn)矩就很小了。

根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的這種負(fù)載特點，選擇變頻器及電動機的功率就比較復(fù)雜，功率選擇過大，起動沒問題，但正常運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，能耗大，一次性投資加大；功率選擇小些適合于正常運行，效率高投資小，但不能正常起動。

所以就要選擇在回轉(zhuǎn)窯的主傳動上進行變頻調(diào)速來解決這樣的難題。在調(diào)試時要注意根據(jù)實際的情況調(diào)節(jié)變頻器的參數(shù)，即在低頻段適當(dāng)提高V/F的值，這樣有利于提高電動機出力；但在滿足起動要求的情況下，提升值越小越好，這樣做能減小電動機損耗，降低電動機溫升，避免造成過流保護。

二、在風(fēng)機上的應(yīng)用

風(fēng)機是在水泥生產(chǎn)工藝上很重要的設(shè)備，由于生產(chǎn)過程中工礦的不斷變化及其他多種因素的影響，設(shè)計選型時，風(fēng)機通常預(yù)留較大富裕量；所以在實際的使用過程中，為滿工礦要求，在進風(fēng)管道中設(shè)置電動閥門、擋風(fēng)板等裝置，通過閥門開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，采用擋板閥門調(diào)節(jié)時,大量的能量消耗在擋板閥門的截流過程中。同時,介質(zhì)對擋板閥門沖擊較大,設(shè)備損壞情況嚴(yán)重。另外,擋板閥門動作遲緩,手動時人員不易操作,而且操作不當(dāng)造成風(fēng)機震動。擋板閥門執(zhí)行機構(gòu)一般為大力矩的電動執(zhí)行器,故障較多,不能適應(yīng)長期頻繁調(diào)節(jié),構(gòu)成閉環(huán)自動控制較難,且動態(tài)性能不理想。而采用調(diào)速方式調(diào)節(jié)風(fēng)量節(jié)電效果就十分理想。

風(fēng)機的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，而風(fēng)機的風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，消耗的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比的特點，即：Q’/Q=n’/n , H’/H=(n’/n)2, P’/P=(n’/n)3

其中Q—風(fēng)量，H---風(fēng)壓，n---電機轉(zhuǎn)速，P---電機消耗功率。

對風(fēng)機進行調(diào)速控制屬于減少空氣動力節(jié)電方法，是一種比較理想的節(jié)電方式。它和調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量方法向比較，有明顯的節(jié)電效果。以下為例，風(fēng)機的入口風(fēng)門開度總在40%左右，出口風(fēng)門開度為100%，由此可見風(fēng)機的實際風(fēng)量是其額定風(fēng)量的40%左右。由經(jīng)驗公式可知：

P=〔0.4+0.6Q/Qe-(Q/ Qe)3〕*Pe

上式中，△P——節(jié)約電功率

Q——實際風(fēng)量

Qe——額定風(fēng)量

Pe——額定功率

可計算出，40%的風(fēng)量理論上可節(jié)約電功率△P為0.576 Pe,即理論節(jié)電率為57.6%。

考慮轉(zhuǎn)速下降的同時電機和風(fēng)機效率的降低等因素的影響，如果采用變頻調(diào)速來改變風(fēng)機的風(fēng)量，其節(jié)能效果仍然相當(dāng)明顯。而且采用變頻調(diào)速還具有以下特點：采用變頻調(diào)速后，啟動電流下降到額定電流的1~2倍，大大改善電機的啟動性能，避免大電流對電機和電網(wǎng)的沖擊。電機轉(zhuǎn)速可調(diào)后，電機軸承等處機械磨損減少，降低維修工作量，提高功率因數(shù)。

三、在水泥選粉機上的應(yīng)用

水泥選粉系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)所生產(chǎn)的水泥的標(biāo)號的不同，調(diào)節(jié)選粉機和選粉風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，從而選出不同細(xì)度的水泥制品。

老式選粉機要調(diào)整風(fēng)機軸上的扇葉的數(shù)量和角度，經(jīng)過對比試驗達到所要求的選粉細(xì)度；新式選粉系統(tǒng)分選粉機和選粉風(fēng)機兩部分，選粉機由滑差電機調(diào)速，選粉風(fēng)機靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板角度調(diào)節(jié)用風(fēng)量。這兩種系統(tǒng)都存在操作工藝復(fù)雜、調(diào)節(jié)精度差、浪費電能嚴(yán)重的缺點，特別是滑差點機不但費電，由于水泥制造環(huán)境粉塵嚴(yán)重，因此滑差頭骨脹率特別高，維修困難。變頻改造后，不管是老式系統(tǒng)還是新式系統(tǒng)，只要將電機調(diào)節(jié)到一個特定的轉(zhuǎn)速就能選出所需要的細(xì)度的顆粒，在節(jié)約電能的同時還做到了連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，既提高了勞動效率，又降低了勞動強度，綜合效益明顯。選粉機在起動之前，首先要開起排風(fēng)機，而選粉機的結(jié)構(gòu)決定了排風(fēng)機運行時選粉機本體跟著旋轉(zhuǎn)，從而造成了選粉機起動前電動機已有一個轉(zhuǎn)速。如果此時起動變頻器給選粉機送電將造成變頻器過流跳閘，這時應(yīng)調(diào)整變頻器的捕捉再起動常數(shù)，使它允許電動機在靜止?fàn)顟B(tài)下正常起動

結(jié)論

實踐證明，水泥廠的設(shè)備采用變頻調(diào)速運行方式，可以根據(jù)負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)設(shè)備的轉(zhuǎn)速，解決了“大馬拉小車”的問題，為降低生產(chǎn)成本，延長設(shè)備使用壽命，節(jié)能降耗，減輕勞動強度，改善工作環(huán)境開創(chuàng)了新的途徑。

[1]吳浩烈.電機及電力拖動.重慶：重慶大學(xué)出版社，1996. 195-228。

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1007-6344（2017）03-0004-01