淺談變頻節(jié)能技術(shù)在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

關(guān)振剛 劉剛

摘 要：作為基礎(chǔ)建設(shè)產(chǎn)業(yè)的一種，水泥生產(chǎn)對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)和建筑行業(yè)發(fā)展起到了非常重要的促進(jìn)作用。但是由于水泥生產(chǎn)存在高污染和高能耗的問題，因此一直以來水泥企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中對(duì)于節(jié)能降耗問題都非常重視。為了能夠更好的在當(dāng)前日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，水泥生產(chǎn)企業(yè)必須在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中積極推廣先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù)，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用就為水泥水產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能降耗工作提供了有效的技術(shù)保障，基于此，本文就變頻節(jié)能技術(shù)在水泥生產(chǎn)工作中應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；水泥生產(chǎn)；節(jié)能降耗

0 引言

水泥是建筑工程中必不可少的建筑材料之一，又被稱為建筑行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位非常重要。然而一直以來，水泥行業(yè)都存在高污染、高能耗以及附加值低的問題，這其中對(duì)水泥企業(yè)困擾最大的就是高能耗問題。各種水泥生產(chǎn)原料在進(jìn)入生產(chǎn)線后，需要經(jīng)過粉碎、煅燒和研磨等工藝流程，其中每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)有大量的熱能和電能消耗。那么要如何降低水泥企業(yè)生產(chǎn)成本，對(duì)能源進(jìn)行最大化的利用，如何改造現(xiàn)有的設(shè)備和工藝就成了當(dāng)前水泥企業(yè)技術(shù)人員必須解決的一個(gè)重要課題。只有這樣，才能在水泥生產(chǎn)過程中體現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的特點(diǎn)，從而推動(dòng)水泥生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

1 水泥生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能方面存在的問題

1.1 高能耗問題

水泥企業(yè)在生產(chǎn)過程中通過運(yùn)用機(jī)械設(shè)備，能夠使生產(chǎn)效率大大提高。但是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生非常巨大的能耗，在近年來我國(guó)對(duì)節(jié)能減排，綠色環(huán)保的理念的積極倡導(dǎo)以及大力推廣新能源、新技術(shù)的背景下，水泥生產(chǎn)企業(yè)存在的高能耗問題開始受到廣泛關(guān)注[1]。一直以來，對(duì)于水泥生產(chǎn)企業(yè)而言，設(shè)備能源消耗過高的問題都非常突出，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上水泥生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行過程中，只有約70%的能源消耗是用于實(shí)際生產(chǎn)中，還有30%能源因?yàn)樵O(shè)備運(yùn)行不科學(xué)而被損耗浪費(fèi)掉了。隨著當(dāng)前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，眾多水泥生產(chǎn)企業(yè)開始在生產(chǎn)中使用全自動(dòng)技術(shù)，進(jìn)一步提高了機(jī)械設(shè)備在水泥生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，從而使節(jié)能降耗成為了當(dāng)前水泥企業(yè)亟待解決的一個(gè)問題

1.2 故障損耗能量問題

除了在生產(chǎn)運(yùn)行過程中水泥生產(chǎn)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的能源損耗外，水泥生產(chǎn)環(huán)境和工序也會(huì)經(jīng)常性的導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，從而進(jìn)一步造成能源的浪費(fèi)。由于當(dāng)前我國(guó)水泥從生產(chǎn)企業(yè)使用了大量的機(jī)械設(shè)備，因此具有較高的故障發(fā)生率，而每一次設(shè)備故障問題都會(huì)在不同程度上對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率造成影響。此外，由于行業(yè)發(fā)展需要，近年來我國(guó)水泥生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，很多企業(yè)為了提高經(jīng)濟(jì)效益，長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷的運(yùn)行生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)一步提高了設(shè)備故障的發(fā)生率。這也是水泥生產(chǎn)企業(yè)開展節(jié)能降耗工作必須注意的一個(gè)問題。

2 變頻節(jié)能技術(shù)概述

通常情況下，電氣設(shè)備的交流電頻率都會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持一個(gè)固定的狀態(tài)，通過對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的隨意調(diào)節(jié)和利用。近年來，變頻技術(shù)中發(fā)展最活躍，應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)就是調(diào)速技術(shù)，作為一項(xiàng)綜合性非常強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用，變頻技術(shù)不僅包含了電力電子技術(shù)、電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，同時(shí)還融合了強(qiáng)弱電工作原理和機(jī)械設(shè)備原理等。簡(jiǎn)單來說，變頻技術(shù)就是通過半導(dǎo)體元器件轉(zhuǎn)化工頻電流信號(hào)，從而使固定頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，之后再通過逆變將其轉(zhuǎn)變成為其他頻率的交流電[2]。逆變器在調(diào)控電流和電壓時(shí)，機(jī)電設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，由此可見，變頻技術(shù)的原理就是采用改變電流頻率的方式，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行控制，使其更近科學(xué)合理的運(yùn)行，保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

以水泥企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要為依據(jù)對(duì)電機(jī)電機(jī)速度進(jìn)行控制，能夠有效提升工作效率，同時(shí)避免能源損耗。變頻控制系統(tǒng)的基本控制方式是在不改變基頻的情況下，為了維持磁通，必須根據(jù)一定的比例對(duì)電壓和頻率同時(shí)進(jìn)行控制，如出現(xiàn)定子壓降頻率較低時(shí)，需適當(dāng)提高電壓對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，高于基頻時(shí)，由于無法再升高電壓，則需要通過提高頻率來減弱對(duì)磁通。以變頻控制特性和基頻綜合情況為根據(jù)，按照電機(jī)拖動(dòng)的基本原理，基頻以下狀態(tài)為“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”，基頻以上的狀態(tài)為“恒功率調(diào)速”。從通常意義上來看，一般我們指的變頻技術(shù)為變頻調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)用變頻調(diào)控技術(shù)并不會(huì)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的進(jìn)動(dòng)態(tài)性能提出太高的要求，不僅應(yīng)用成本低，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中能耗降低，有效降低水泥企業(yè)生產(chǎn)成本支出。

3 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能功能在水泥生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)現(xiàn)

3.1 控制設(shè)備無功功率產(chǎn)生

在水泥生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行過程中，一旦設(shè)備產(chǎn)生無功功率就會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象出現(xiàn)，并損壞設(shè)備線路。因此需要對(duì)無功功率的產(chǎn)生采取相應(yīng)的控制措施，將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備中自動(dòng)控制設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)削減無功功率的目的，從而有效控制損耗的無功功率能耗，由于對(duì)設(shè)備的無功電能消耗起到了一定程度的控制作用，因此設(shè)備整體的電能運(yùn)用效率也得到了提升，進(jìn)而達(dá)到了節(jié)能降耗和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。

3.2 改變?cè)O(shè)備啟動(dòng)方式

通過對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，還可以實(shí)現(xiàn)改變傳統(tǒng)設(shè)備硬啟動(dòng)方式效果。傳統(tǒng)的硬啟動(dòng)方式對(duì)于設(shè)備和電力系統(tǒng)都存在一定程度的沖擊和影響，在運(yùn)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際需求，可以對(duì)流經(jīng)設(shè)備的電流自動(dòng)進(jìn)行控制，使其逐漸上升，這種啟動(dòng)電機(jī)的方式，一方面能夠使電力消耗得到明顯降低，另一方面還能對(duì)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，提高其使用壽命。

3.2 降低設(shè)備耗電量

一般來說，水泥生產(chǎn)設(shè)備都會(huì)使用功率較大的水泵和風(fēng)機(jī)，不僅裝機(jī)容量大，而且電能消耗也很高。通過對(duì)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠有效使水泵和風(fēng)機(jī)閥門、擋板所損耗的能量減少，由于水泵和風(fēng)機(jī)具有平方率負(fù)載特性，所以節(jié)能效果非常有效。風(fēng)機(jī)和水泵對(duì)于變頻器型號(hào)沒有太高的要求，使用變頻器一般能節(jié)約20%左右的電能[3]。目前，小功率通用性變頻器已經(jīng)在我國(guó)水泥生產(chǎn)企業(yè)得到普遍運(yùn)用，并且隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一些大功率的高壓變頻器也開始在高壓泵類和大功率風(fēng)機(jī)中加以應(yīng)用，例如在功率2500kW的窯尾高溫風(fēng)機(jī)中使用高壓變頻器。一般情況下，選擇變頻器應(yīng)遵循價(jià)格適中、諧波干擾小和安全可靠這幾個(gè)原則，因此比較理想的選擇就是采用低壓功率單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器，如西門子羅賓康型高壓變頻器。

4 交流調(diào)速裝置使用中的注意事項(xiàng)

在運(yùn)用交流變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)過程中，必須注意以下幾個(gè)方面的問題：首先，交流變頻調(diào)速傳動(dòng)裝置運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成干擾，為了最大程度的降低其對(duì)電網(wǎng)的干擾，須以中國(guó) GB/T14549-93 諧波標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)使用諧波濾波器或電抗器降低外界對(duì)變頻調(diào)速器的影響；電纜和電動(dòng)機(jī)連接線應(yīng)進(jìn)行隔離；設(shè)備低速運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意防止軸系統(tǒng)震蕩，高速運(yùn)行時(shí)則需要防止超速。

結(jié)語：

總而言之，節(jié)能降耗是我國(guó)社會(huì)當(dāng)前階段的發(fā)展中必須面對(duì)的一個(gè)重大課題。結(jié)合我國(guó)水泥生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際情況，通過合理運(yùn)用變頻節(jié)能技術(shù)，降低水泥生產(chǎn)能耗對(duì)于企業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義，水泥企業(yè)生產(chǎn)過程中存在的很多問題都能迎刃而解，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)企業(yè)生產(chǎn)成本的控制，降低了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還與我國(guó)社會(huì)和諧發(fā)展的需要相符合，也是水泥制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康持續(xù)發(fā)展的重要措施。

參考文獻(xiàn)：

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[2]梁永武.降低水泥廠用電量和節(jié)能改造的綜合探討[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2014（7）：184-184.

[3]祝張法，王榮東.兆山水泥公司變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].水泥，2010（1）：48-50.