變頻器在水泥熟料生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、變頻器在水泥熟料生產(chǎn)中的應(yīng)用發(fā)表時間：2008-2-13在水泥熟料生產(chǎn)過程中，電能消耗非常大，電費支出約占熟料生產(chǎn)成本的25%。在水泥廠的工藝配置中，生料和熟料段風機功率約占設(shè)備功率的3040%左右。所以風機的電耗直接影響到水泥企業(yè)的生產(chǎn)成本。能控制好風機的電耗，對降低水泥生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益是十分可觀的。由于工況、產(chǎn)量的變化，系統(tǒng)所需求的風量也隨之變化，傳統(tǒng)做法是采用調(diào)節(jié)進、出風口閥門的開度來實現(xiàn)的，由于該方法是以增加風阻或犧牲風機效率來達到要求的，同時過剩的風量向空氣中排放，因此，選擇風量的調(diào)節(jié)方式對節(jié)能效果影響非常大，所以本文對風機的調(diào)速方式的選擇進行探討。  一、幾種

2、風量調(diào)節(jié)方式比較： 1、通過改變風機的管網(wǎng)特性曲線來實現(xiàn)對風機風量的調(diào)節(jié) 這種辦法是通過調(diào)節(jié)擋風板的開關(guān)程度來實現(xiàn)的，如圖1所示。風機在管網(wǎng)特性曲線R1工作時，工況點為M1，其風量、風壓分別為Q1、H1。如果要減少流量，可將風機的擋風板關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽2，工況點移至M2，風量、壓力變?yōu)镼2、H2。其實質(zhì)是人為地增加或減少風機的管網(wǎng)阻力，而風機的性能曲線（HQ曲線）不變，工況點沿著風機的性能曲線（HQ曲線）由M1移到M2，繼續(xù)關(guān)小擋風板，特性曲線變?yōu)镽3，工況點移至M3，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，目前集團在運行的干法熟料線篦冷機風機風量調(diào)節(jié)都采用這種方法，但是此

3、種方法由于人為地增加了風機的管網(wǎng)阻力，多消耗了一部分功率，故很不經(jīng)濟，尤其是風量變化較大時，損耗的功率更大。  圖1 改變風機的管網(wǎng)的特性曲線  2、通過改變風機葉片的角度來實現(xiàn)對風機風量的調(diào)節(jié) 當風機管網(wǎng)性能曲線不變時，通過改變風機葉片的角度，使風機的特性曲線（HQ曲線）改變，工況點將沿著管網(wǎng)特性曲線移動，達到調(diào)節(jié)風量的目的。如圖2所示，圖中M1點是原來工況點，其風量、風壓分別為Q1、H1，葉片角度為 ；當改變?nèi)~片角度為 時，風機性能曲線（HQ曲線）由 線變?yōu)?線，與管網(wǎng)特性曲線相交于M2，風量、風壓變?yōu)镼2、H2，從而達到調(diào)節(jié)風機風量的目的。這種辦法結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，

4、相對于節(jié)流調(diào)節(jié)風量能減少節(jié)流損耗，達到節(jié)能目的，但由于必須停機來改變風機葉片角度，因此不適合要求連續(xù)不斷運行的場合。  圖2 改變風機葉片的角度來調(diào)節(jié)風機風量的特性曲線 3、通過改變風機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對風機的風量調(diào)節(jié) 當風機的轉(zhuǎn)速改變時，其性能曲線的變化如圖3所示，當風機轉(zhuǎn)速為n1時，風機的風壓-風量曲線與管網(wǎng)特性曲線R1相交于M1點，其風量、風壓分別為Q1、H1，電機的軸功率P1與Q1、H1的乘積成正比，在圖中可以用面積H1M1Q1O來表示。若工藝變更，需要的風量為Q2時，可將風機轉(zhuǎn)速降到n2，風機的性能曲線（HQ曲線）相應(yīng)下降并與R1相交于M2點，此時風量為Q2，風壓為H

5、2，可見風量、風壓同時下降，達到風量調(diào)節(jié)的作用。相對于節(jié)流調(diào)節(jié)而言，當風量為Q2時，是靠關(guān)閉擋風板來實現(xiàn)的，此時管網(wǎng)特性曲線由R1變化到R2，與n1時的風機特性曲線相交于M3，此時風量為Q2，風壓為Hf，由圖3可見，HfH2，即用關(guān)閉擋風板來調(diào)節(jié)風量，雖然風量下降了，但風壓相對于調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來說，反而上升了，因而變速調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)時的風壓要減小H=Hf-H2。在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H2大幅度降低，在假設(shè)效率不變時相應(yīng)的軸功率P2隨著顯著減少，用面積H2M2Q2O表示。節(jié)省的功率P（Hf-H2）×Q2，用面積HfM3M2H2表示，顯然，節(jié)能的效果非常明顯。即變速調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)

6、時，風機從電網(wǎng)吸收功率要減少，因此采用變速調(diào)節(jié)，能把消耗在節(jié)流中的損耗省下來，達到節(jié)能的目的。由于 值較大，一般約占Hf的30%40%，因而變速調(diào)節(jié)是風機經(jīng)濟運行的有效途徑。  圖3 改變風機的轉(zhuǎn)速來改變風機的特性曲線 由流體力學可知，風量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風壓H與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率N與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。采用調(diào)速系統(tǒng)，當風量下降到80%，轉(zhuǎn)速下降到80%，軸功率下降到額定功率的51.2%，如果風量下降到60%，軸功率N下降到額定功率的21.6%，當然同時還要考慮由于轉(zhuǎn)速降低會引起效率的降低及附件控制裝置的效率影響等。即便這樣，節(jié)能的效果也是可觀的。目前集團運行的

7、生產(chǎn)線中窯頭一次風機早已采用此種變頻調(diào)速方式。 二、常用幾種調(diào)速方式的比較 要風機調(diào)速節(jié)能，則拖動它的電動機必須能夠調(diào)速。目前成熟的水泥廠風機常用的調(diào)速主要有液力偶合器調(diào)速及變頻調(diào)速，現(xiàn)比較如下： 1、液力偶合器調(diào)速 液力偶合器調(diào)速亦屬耗能型低效無極調(diào)速方式，它由恒速電動機、液力偶合器組成，液力偶合器安裝在恒速電動機和風機中間，通過改變液力偶合器工作腔內(nèi)液體的充滿度（即油壓），就可以改變液力偶合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速，使液力偶合器電機端和風機端的轉(zhuǎn)速不一致，從而實現(xiàn)在電機速度不改變的條件下對風機的調(diào)速，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)風量的目的。若液力偶合器出現(xiàn)故障，必須停機處理，更重要的是調(diào)速時也消耗能量

8、，當轉(zhuǎn)速調(diào)到額定轉(zhuǎn)速2/3時該損耗最大，為電機額定功率的14.8%，因此其節(jié)能效果不太理想。主要表現(xiàn)如下： 安裝要求高，運行維護工作量大，需要定期加油，對油質(zhì)要求高。并定期檢查逆止器及易熔塞； 效率低，損耗大； 調(diào)速精度低，速度響應(yīng)慢，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定； 可靠性差，偶合器出現(xiàn)故障，無法啟動設(shè)備，必須停機處理。 2、中、低壓變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是高效調(diào)速方式，其原理是通過電力半導體器件改變電動機定子的電源頻率（即中壓變頻）和轉(zhuǎn)子電源頻率（即低壓變頻）以實現(xiàn)調(diào)速。變頻調(diào)速的優(yōu)點如下： 調(diào)速范圍寬，調(diào)速效率高，可以使普通異步電動機實現(xiàn)無極調(diào)速； 采用變頻器(變頻器的相關(guān)產(chǎn)品）控制電機的轉(zhuǎn)速，可以取消擋板調(diào)節(jié)，具有顯著的節(jié)電效果； 采用變頻器控制電機，實現(xiàn)了電機的軟啟動，避免了對電網(wǎng)的沖擊； 變頻器具有過載、過壓、過