淺談變頻節能技術在水泥生產中的應用

關振剛 劉剛

摘 要：作為基礎建設產業的一種，水泥生產對我國的基礎建設和建筑行業發展起到了非常重要的促進作用。但是由于水泥生產存在高污染和高能耗的問題，因此一直以來水泥企業在生產運營中對于節能降耗問題都非常重視。為了能夠更好的在當前日益激烈的市場競爭中站穩腳跟，水泥生產企業必須在生產環節中積極推廣先進的節能降耗技術，變頻節能技術的應用就為水泥水產企業的節能降耗工作提供了有效的技術保障，基于此，本文就變頻節能技術在水泥生產工作中應用進行了探討。

關鍵詞：變頻技術；水泥生產；節能降耗

0 引言

水泥是建筑工程中必不可少的建筑材料之一，又被稱為建筑行業發展的基礎，在我國國民經濟的地位非常重要。然而一直以來，水泥行業都存在高污染、高能耗以及附加值低的問題，這其中對水泥企業困擾最大的就是高能耗問題。各種水泥生產原料在進入生產線后，需要經過粉碎、煅燒和研磨等工藝流程，其中每一個環節都會有大量的熱能和電能消耗。那么要如何降低水泥企業生產成本，對能源進行最大化的利用，如何改造現有的設備和工藝就成了當前水泥企業技術人員必須解決的一個重要課題。只有這樣，才能在水泥生產過程中體現出節能環保、優質高效的特點，從而推動水泥生產企業持續健康發展。

1 水泥生產企業節能方面存在的問題

1.1 高能耗問題

水泥企業在生產過程中通過運用機械設備，能夠使生產效率大大提高。但是機械設備運行過程中會產生非常巨大的能耗，在近年來我國對節能減排，綠色環保的理念的積極倡導以及大力推廣新能源、新技術的背景下，水泥生產企業存在的高能耗問題開始受到廣泛關注[1]。一直以來，對于水泥生產企業而言，設備能源消耗過高的問題都非常突出，通過對相關數據資料的調查發現，實際上水泥生產設備在運行過程中，只有約70%的能源消耗是用于實際生產中，還有30%能源因為設備運行不科學而被損耗浪費掉了。隨著當前我國工業生產的快速發展，眾多水泥生產企業開始在生產中使用全自動技術，進一步提高了機械設備在水泥生產過程中的應用，從而使節能降耗成為了當前水泥企業亟待解決的一個問題

1.2 故障損耗能量問題

除了在生產運行過程中水泥生產設備會出現嚴重的能源損耗外，水泥生產環境和工序也會經常性的導致機械設備出現故障，從而進一步造成能源的浪費。由于當前我國水泥從生產企業使用了大量的機械設備，因此具有較高的故障發生率，而每一次設備故障問題都會在不同程度上對企業的生產效率造成影響。此外，由于行業發展需要，近年來我國水泥生產規模不斷擴大，很多企業為了提高經濟效益，長時間超負荷的運行生產設備，進一步提高了設備故障的發生率。這也是水泥生產企業開展節能降耗工作必須注意的一個問題。

2 變頻節能技術概述

通常情況下，電氣設備的交流電頻率都會在較長時間內維持一個固定的狀態，通過對變頻技術的應用，可以實現對頻率的隨意調節和利用。近年來，變頻技術中發展最活躍，應用最廣泛的一項技術就是調速技術，作為一項綜合性非常強的技術應用，變頻技術不僅包含了電力電子技術、電機傳動技術和計算機技術，同時還融合了強弱電工作原理和機械設備原理等。簡單來說，變頻技術就是通過半導體元器件轉化工頻電流信號，從而使固定頻率的交流電轉變為直流電，之后再通過逆變將其轉變成為其他頻率的交流電[2]。逆變器在調控電流和電壓時，機電設備就能實現無極調速，由此可見，變頻技術的原理就是采用改變電流頻率的方式，對電機轉數進行控制，使其更近科學合理的運行，保證其運行的穩定性。

以水泥企業實際生產需要為依據對電機電機速度進行控制，能夠有效提升工作效率，同時避免能源損耗。變頻控制系統的基本控制方式是在不改變基頻的情況下，為了維持磁通，必須根據一定的比例對電壓和頻率同時進行控制，如出現定子壓降頻率較低時，需適當提高電壓對其進行補償，高于基頻時，由于無法再升高電壓，則需要通過提高頻率來減弱對磁通。以變頻控制特性和基頻綜合情況為根據，按照電機拖動的基本原理，基頻以下狀態為“恒轉矩調速”，基頻以上的狀態為“恒功率調速”。從通常意義上來看，一般我們指的變頻技術為變頻調速系統，應用變頻調控技術并不會對生產機械的進動態性能提出太高的要求，不僅應用成本低，同時還能實現生產過程中能耗降低，有效降低水泥企業生產成本支出。

3 交流變頻調速系統節能功能在水泥生產企業的實現

3.1 控制設備無功功率產生

在水泥生產設備運行過程中，一旦設備產生無功功率就會有發熱現象出現，并損壞設備線路。因此需要對無功功率的產生采取相應的控制措施，將變頻節能技術應用到機械設備中自動控制設備，可以實現削減無功功率的目的，從而有效控制損耗的無功功率能耗，由于對設備的無功電能消耗起到了一定程度的控制作用，因此設備整體的電能運用效率也得到了提升，進而達到了節能降耗和延長設備使用壽命的目的。

3.2 改變設備啟動方式

通過對變頻節能技術的應用，還可以實現改變傳統設備硬啟動方式效果。傳統的硬啟動方式對于設備和電力系統都存在一定程度的沖擊和影響，在運用變頻調節技術后，根據電動機的實際需求，可以對流經設備的電流自動進行控制，使其逐漸上升，這種啟動電機的方式，一方面能夠使電力消耗得到明顯降低，另一方面還能對電動機及其驅動的機器設備進行保護，提高其使用壽命。

3.2 降低設備耗電量

一般來說，水泥生產設備都會使用功率較大的水泵和風機，不僅裝機容量大，而且電能消耗也很高。通過對交流變頻調速系統的運用，能夠有效使水泵和風機閥門、擋板所損耗的能量減少，由于水泵和風機具有平方率負載特性，所以節能效果非常有效。風機和水泵對于變頻器型號沒有太高的要求，使用變頻器一般能節約20%左右的電能[3]。目前，小功率通用性變頻器已經在我國水泥生產企業得到普遍運用，并且隨著生產規模的不斷擴大，一些大功率的高壓變頻器也開始在高壓泵類和大功率風機中加以應用，例如在功率2500kW的窯尾高溫風機中使用高壓變頻器。一般情況下，選擇變頻器應遵循價格適中、諧波干擾小和安全可靠這幾個原則，因此比較理想的選擇就是采用低壓功率單元串聯結構形式的高壓變頻器，如西門子羅賓康型高壓變頻器。

4 交流調速裝置使用中的注意事項

在運用交流變頻調速節能技術過程中，必須注意以下幾個方面的問題：首先，交流變頻調速傳動裝置運行時產生的諧波會對電網造成干擾，為了最大程度的降低其對電網的干擾，須以中國 GB/T14549-93 諧波標準為標準使用諧波濾波器或電抗器降低外界對變頻調速器的影響；電纜和電動機連接線應進行隔離；設備低速運行時應注意防止軸系統震蕩，高速運行時則需要防止超速。

結語：

總而言之，節能降耗是我國社會當前階段的發展中必須面對的一個重大課題。結合我國水泥生產企業實際情況，通過合理運用變頻節能技術，降低水泥生產能耗對于企業發展具有非常重要的意義，水泥企業生產過程中存在的很多問題都能迎刃而解，不僅實現了對企業生產成本的控制，降低了對環境的污染，同時還與我國社會和諧發展的需要相符合，也是水泥制造行業實現健康持續發展的重要措施。

參考文獻：

[1]彭文才.變頻技術在水泥生產企業節能改造中的應用[J].建材世界，2016，37（6）：55-59.

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

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