高壓變頻器在水泥廠節(jié)能中的應(yīng)用

楊勇

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

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；水泥廠；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)： TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）13-196-2

0 引言

水泥廠對(duì)能源的消耗一直較大，并且這一行業(yè)已被國(guó)家列入重點(diǎn)節(jié)能目錄；由于在水泥生產(chǎn)過(guò)程中所消耗的電能源、水能源和污染物的排放量，相對(duì)于其他工業(yè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，都是比較突出的，所以為了減輕這一現(xiàn)象，建立起一個(gè)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(guò)現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)手段，對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的改良，是改善水泥生產(chǎn)所帶來(lái)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(diǎn)，從而獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

在水泥生產(chǎn)的過(guò)程中，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都具有一定的能源消耗量，其中電動(dòng)機(jī)負(fù)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(dòng)機(jī)主要的功能是拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)，其占得比重也是同樣的多，在實(shí)際的生產(chǎn)線上，由于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)置，使得在生產(chǎn)運(yùn)行的過(guò)程中，各種風(fēng)機(jī)所消耗的能源占比25%-30%，這樣的耗能比例在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中屬于較大的，降低了整體的節(jié)能效果，所以對(duì)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)方面的降耗工作，要引起高度的重視。這樣的現(xiàn)象不是個(gè)別的，而是普遍存在的；根據(jù)各個(gè)生產(chǎn)廠家的設(shè)備、工況和產(chǎn)量的不同，所消耗的電能、風(fēng)能也都各不相同，由于傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)制作上，通過(guò)對(duì)進(jìn)出風(fēng)口的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需風(fēng)量的調(diào)節(jié)，這一工作原理是建立在增加風(fēng)阻、犧牲風(fēng)機(jī)的工作效率的基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)在使用的過(guò)程中，帶來(lái)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(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，將生產(chǎn)效率低的、耗能大的風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)備，升級(jí)為變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的控制，這樣的調(diào)節(jié)管控方式在滿足廠家所需的生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上，又可以實(shí)現(xiàn)減少電能消耗的目的；經(jīng)過(guò)相應(yīng)技術(shù)改造后，使得原有的一些運(yùn)行故障得以有效減少，從而獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著相關(guān)的電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用成熟，變頻技術(shù)的使用變得越來(lái)越普遍，將傳統(tǒng)的依靠調(diào)整配套的風(fēng)門大小而實(shí)現(xiàn)對(duì)用風(fēng)量的調(diào)整，轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎米兯俚碾姎鈧鲃?dòng)調(diào)節(jié)；目前變頻調(diào)速在我國(guó)的水泥制造生產(chǎn)過(guò)程中，已經(jīng)成為了風(fēng)機(jī)、泵類的電氣傳動(dòng)調(diào)節(jié)，并且其節(jié)能降耗效果也被廣泛認(rèn)可，成為業(yè)內(nèi)使用范圍最廣、效果最佳的電氣傳動(dòng)方案。

1 高壓變頻的節(jié)能原理分析

對(duì)高壓變頻的調(diào)節(jié)，在生產(chǎn)過(guò)程中具有一定的節(jié)能作用，一步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過(guò)改變電子供電頻率f來(lái)改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的；在進(jìn)行調(diào)速的時(shí)候，速度之間的轉(zhuǎn)換、調(diào)頻都具有很小的轉(zhuǎn)差率，可以更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果，因?yàn)樵谶M(jìn)行速度轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，其轉(zhuǎn)差功率小、效率高，同時(shí)也是異步電動(dòng)機(jī)最為合理有效的調(diào)速方法。

進(jìn)行高壓變頻調(diào)速具有幾點(diǎn)較為明顯的優(yōu)點(diǎn)：一是傳統(tǒng)意義上由檔板進(jìn)行調(diào)節(jié)方式所帶來(lái)的能源損耗，在經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后，對(duì)能源的消耗有了明顯的減少，高效的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的；二是網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)有了明顯的提高，這對(duì)水泥的生產(chǎn)也有較好的節(jié)能作用；三是改造后的設(shè)備在開啟時(shí)可以采用零轉(zhuǎn)速的頻度，減少了開啟過(guò)程中帶來(lái)的電流的消耗流失，同時(shí)也減輕了沖擊扭振；四是設(shè)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(jī)能效率至少能達(dá)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(yīng)用中的問(wèn)題及改善對(duì)策

2.1 電流機(jī)過(guò)流或跳停的問(wèn)題

通常情況下，出現(xiàn)電流機(jī)過(guò)流或跳停現(xiàn)象，多是由于高溫風(fēng)機(jī)的管道“塌料”而引起的；因?yàn)樵谒嗌a(chǎn)過(guò)程中，高溫風(fēng)機(jī)是保證熟料生產(chǎn)線所使用的物料進(jìn)行預(yù)分解的重要負(fù)載，所以在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)、負(fù)荷較大等問(wèn)題而引起管道“塌料”，導(dǎo)致電流機(jī)產(chǎn)生中斷運(yùn)行的情況。水泥生產(chǎn)廠家使用的變頻器裝置，通產(chǎn)都會(huì)有一些電力電子器件，然而對(duì)這些電子器件的負(fù)荷能力也會(huì)做相應(yīng)的限制，所以會(huì)出現(xiàn)跳停的現(xiàn)象；如果不對(duì)這樣的情況進(jìn)行限制和改進(jìn)，出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象是在所難免的，長(zhǎng)時(shí)間下來(lái)，對(duì)水泥生產(chǎn)帶來(lái)更多的損害和損失。

通過(guò)對(duì)管道“塌料”而引起的電流機(jī)過(guò)流或跳停的問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、情況的采集和觀察，對(duì)實(shí)施的工藝進(jìn)行具體的研究了解，推出了水泥生產(chǎn)中窯尾高溫風(fēng)機(jī)專用的改良技術(shù)，從多方面進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，避免這一現(xiàn)象的頻發(fā)，而給生產(chǎn)廠家?guī)?lái)更過(guò)的能源損耗和經(jīng)濟(jì)效益的流失。改良后的高壓變頻器在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用，解決了由于“塌料”導(dǎo)致的高溫風(fēng)機(jī)變頻器在生產(chǎn)中中斷的問(wèn)題，有效降低了由于出現(xiàn)這一故障對(duì)產(chǎn)銷率的影響。

2.2 電機(jī)在旋轉(zhuǎn)情況下啟動(dòng)的問(wèn)題

出現(xiàn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)情況下啟動(dòng)的現(xiàn)象，大多時(shí)候是由于風(fēng)門檔板在未關(guān)嚴(yán)的狀態(tài)下，受到風(fēng)機(jī)的拖動(dòng)，使電機(jī)處于旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)這一問(wèn)題時(shí)，變頻器會(huì)根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際情況，進(jìn)行自動(dòng)搜索跟蹤電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)還具有可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的加速或減速時(shí)間護(hù)膚到正常的運(yùn)行狀態(tài)下的功能，通過(guò)這樣的運(yùn)行原理設(shè)計(jì)，來(lái)保證風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行不中斷。如果處于旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)需要重新激動(dòng)，將會(huì)根據(jù)系統(tǒng)提供的具體參數(shù)進(jìn)行具體的運(yùn)行與操作，保證系統(tǒng)動(dòng)作有效，以更高效率適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)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(diǎn)，這就要求所使用的設(shè)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(shè)備器件之一，因?yàn)橹挥性O(shè)備原件符合需求具有相應(yīng)的高性能，才能在生產(chǎn)中正常運(yùn)行，以保證生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。又由于水泥生產(chǎn)的場(chǎng)地大多地處較為偏遠(yuǎn)的地帶，容易出現(xiàn)的問(wèn)題就是供電量較低、對(duì)設(shè)備的電網(wǎng)的影響較差等；對(duì)高壓變頻器進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改良后，采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)功率單元串聯(lián)技術(shù)等方案，使新技術(shù)產(chǎn)品具備更高更好的功能，比如帶有具體的適應(yīng)范圍寬、單元故障自動(dòng)旁路、突然中斷再啟動(dòng)功能、工頻旁路等功能，通過(guò)一系列功能的開發(fā)和改善，可以有效提高抗電網(wǎng)波動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)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(qiáng)。

2.3 高壓變頻器的電機(jī)選擇和使用

對(duì)于新設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線，根據(jù)實(shí)際情況需要，選擇高壓變頻器后，選高壓電機(jī)的選擇可以使用較為常見普通的異步電動(dòng)機(jī)，不是說(shuō)對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改良，就要對(duì)所有器件選用高速變頻的，異步電機(jī)就是這樣的應(yīng)用原理，當(dāng)普通的設(shè)備可以滿足生產(chǎn)需求時(shí)，就沒有必要再去選擇“變頻電機(jī)”了。在水泥生產(chǎn)線中，“變頻電機(jī)”是一種在原有的電機(jī)基礎(chǔ)上增設(shè)了絕緣和散熱措施的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)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(jìn)口國(guó)外的電路結(jié)構(gòu)不同的品牌高壓變頻器；由于在功能上有較大的提升，相應(yīng)的價(jià)格也就比之前使用的電機(jī)價(jià)格高出許多。但是傳統(tǒng)的高壓變頻器電機(jī)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(jī)的選擇方面，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，并且從經(jīng)濟(jì)成本的角度來(lái)考慮，普通電機(jī)就可以滿足生產(chǎn)，而不必選擇“變頻電機(jī)”。

3 結(jié)語(yǔ)

基于我國(guó)目前具有的變頻調(diào)速技術(shù)較為成熟，并且使用較為廣泛，結(jié)合相應(yīng)的生產(chǎn)情況對(duì)高壓變頻器在水泥廠節(jié)能應(yīng)用中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，并提出相應(yīng)的改善對(duì)策；高壓變頻器的設(shè)備在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，具備較高的穩(wěn)定性和可靠性，并且相應(yīng)的節(jié)能效果也較為明顯，同時(shí)也得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可，是在水泥生產(chǎn)行業(yè)值得大力推廣的技術(shù)和新型產(chǎn)品，可以更好的保證并提高水泥的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

參 考 文 獻(xiàn)

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