艾默生變頻器在水泥廠設(shè)備上的應(yīng)用

1、艾默生變頻器在水泥廠設(shè)備上的應(yīng)用    一、 艾默生變頻器在離心風(fēng)機上的應(yīng)用目前，國內(nèi)絕大多數(shù)水泥廠離心風(fēng)機的風(fēng)量，是通過設(shè)置在排風(fēng)管道的電動閥門的開度來調(diào)節(jié)的。這種通過增加系統(tǒng)阻力改變風(fēng)量的方法造成較大的能源浪費。從表1可以看出，利用變頻器節(jié)能顯著。廣東南華水泥有限公司選用艾默生變頻器在3號濕法回轉(zhuǎn)窯132KW窯尾離心風(fēng)機上應(yīng)用，節(jié)電率35.3%,年節(jié)約電費14.19萬元.噸熟料電耗降低1.28度(見表2).表1 風(fēng)機(水泵)電動機消耗特性表風(fēng)量(%) 軸功率(KW) 出口檔板 入口檔板 變頻 

2、0;電機輸入(KW) 總損失(KW) 電機輸入(KW) 總損失(KW) 電機輸入(KW) 總損失(KW)100 100 107 7 106 6 108 890 72.9 103.5 30.6 84 11.1 79 680 51.2 99.5 48.3 72.5 21.3 55 3.870 34.3 95 60

3、.7 68 33.7 38 3.760 21.6 89.5 67.9 64 42.4 25 3.450 12.5 84 71.5 60 47.5 15 2.540 6.4 77.5 71.5 56 49.6 9 2.630 2.7 71 68.3 52 49.3 5 2.3注:本

4、表摘自中國電工技術(shù)學(xué)會電控系統(tǒng)與裝置專業(yè)委員會編寫的<<風(fēng)機水泵交流調(diào)速節(jié)電技術(shù)>>表2 南華水泥有限公司3號窯尾離心風(fēng)機變頻器投運前后對比 一次電壓(V) 一次電流(A) 輸入功率(KW) 功率因數(shù) 閥門開度(%)投運前 399.92 146.43 84.19 0.83 72投運后 400.57 85.35 54.48 0.92 100需要指出的是，離心風(fēng)機的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，而壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比。功率與轉(zhuǎn)速的立方成正

5、比，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降20%時，壓力會下降36%,而功率則會下降48.9%，節(jié)能特別顯著。二、艾默生在羅茨風(fēng)機上的應(yīng)用我國絕大多數(shù)水泥廠羅茨風(fēng)機的風(fēng)量是根據(jù)生產(chǎn)過程工況的變化，通過放風(fēng)電動閥放走多余風(fēng)量來調(diào)節(jié)的，造成嚴(yán)重的能源浪費。我國有立窯6000余臺。每臺都配備132KW左右的羅茨風(fēng)機，僅此一項節(jié)電潛力就很大。羅茨風(fēng)機的風(fēng)壓是不受風(fēng)機轉(zhuǎn)速限制的，而風(fēng)量與風(fēng)機轉(zhuǎn)速成正比。加此，對羅茨風(fēng)機可由變頻器改變風(fēng)機的供電電源頻率進行無級調(diào)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，從而實現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。理論和實踐證明，凡立窯羅茨風(fēng)機采用變頻器調(diào)速可以獲得40%左右節(jié)能效果。江山大陳水泥廠在1號窯132KW羅茨風(fēng)機上安裝變頻器后，節(jié)電率高

6、達(dá)62.2%，噸熟料電耗由安裝變頻器前的15.22度下降到安裝后的5.55度；河南焦作水泥廠一分廠在1000t/d水泥熟料旋窯生產(chǎn)線生料流態(tài)化系統(tǒng)55KW羅茨風(fēng)機上安裝了EV2000-4T0550P型變頻器后，節(jié)電率高達(dá)73.2%，平均每日用電量由安裝前的606度下降到安裝后的162度，每日節(jié)電444度。三、艾默生在調(diào)速設(shè)備上應(yīng)用我國水泥廠存在大量滑差調(diào)速電機，而滑差調(diào)速方法是一種耗能的低效調(diào)速方法?；铍姍C主電機軸輸出功率P：PM*N式中：M-負(fù)載轉(zhuǎn)矩；N-主電機轉(zhuǎn)速矩；-正比關(guān)系滑差頭輸出功率P1：P1M*N1式中：N1-滑差頭轉(zhuǎn)速?；铑^功率損耗P=(P0-P1)M*（N0-N1） （1

7、-5）由式（1-5）可以看出，滑差電機的轉(zhuǎn)速N1越低，浪費的能源越大。我國立窯御料機大多數(shù)采用1530KW的滑差調(diào)速電機，轉(zhuǎn)速通?？刂圃?001000r/min，而正常運行在400 r/min左右，采用變頻調(diào)速可帶電50%60%。湖南黎家坪水泥廠的三臺立窯御料機，原滑差電機的功率為15KW，改用11KW的籠型電機，采用變頻調(diào)速后節(jié)電50%。在水泥廠中除了產(chǎn)窯御料機采用滑差電機外，還有很多設(shè)備同樣是采用滑差電機如裙板喂料機，喂煤絞刀、調(diào)速皮帶稱等，變頻調(diào)速的節(jié)能前景大有可為。對回轉(zhuǎn)窯、球磨機等一切需交流調(diào)速的設(shè)備都可以采用變頻調(diào)速器。需指出的是，變頻器節(jié)電效果的大小，除了設(shè)備本身的節(jié)電潛力外，更

8、主要的是與實際工況有直接關(guān)系。如風(fēng)機選型裕度過大，放風(fēng)量大，時間長，則節(jié)電效果顯著，反之節(jié)電效果相對降低。四、艾默生變頻器在空氣壓縮機上的應(yīng)用我國水泥廠絕大多數(shù)空氣壓縮機不同程度存在著起動頻繁、壓力工況不匹配及“排空”現(xiàn)象，造成嚴(yán)重能源浪費。在空氣壓縮機裝上艾默生變頻器后放可根據(jù)需要的壓縮空氣量來改變空壓機的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到節(jié)能的目的。某水泥廠在4L-20/8空壓機（電機功率為132KW）上安裝變頻器后、完全達(dá)到壓力-轉(zhuǎn)速-功率的全閉環(huán)自動控制，使壓縮機在工況1-8f/cm3內(nèi)可任意調(diào)整的基礎(chǔ)上，隨著用氣量的變化，在保持壓力穩(wěn)定的條件下，電機由變頻器自動調(diào)速，做到壓力（含流量）-轉(zhuǎn)速-功率最佳動

9、態(tài)匹配，節(jié)電率達(dá)29.1%，年節(jié)9.5萬度。同時，應(yīng)用變頻器后，空壓機可在任何壓力下隨意起動，打破了以前不允許帶壓起動的規(guī)定，起動電流也由以前的800A降為80100A，減少90%左右，這使用電設(shè)備處于穩(wěn)態(tài)無沖擊的狀態(tài)下運行，從而減少了設(shè)備維護工作量，延長了設(shè)備使用壽命。對新建企業(yè)，大容量的空壓機安裝變頻器后，由于變頻器大幅度地降低了電機的起動電流，從而可以減小變壓器、開關(guān)、熔斷器等電源設(shè)備的設(shè)計容量，因而使電源設(shè)備小型化，降低安裝成本，提高電機運行的安全性。五、艾默生TD2100變頻器在供水泵上的應(yīng)用水泥廠的用水不是每時每刻都處于恒定狀態(tài)，因此對水泵的流量不加控制的話，在用水低峰期，泵口壓力

10、增加，造成嚴(yán)重的能源浪費。供水泵使用變頻調(diào)速器后，可通過安裝在管網(wǎng)出水口處的壓力傳感器，與變頻器(內(nèi)含PID調(diào)節(jié)器,PLC)構(gòu)成一個閉環(huán)自動控制回路，使整個系統(tǒng)自動控制流量，保持壓力恒定，從而使供水泵在最佳節(jié)能狀態(tài)下運行。這與氣壓給水設(shè)備相比，可節(jié)省建設(shè)面積80%，節(jié)省投資40%，節(jié)電30%以上，節(jié)水10%以上。同時還具有低噪音、高可靠性、恒壓供水、無二次污染等優(yōu)點。在深井水泵供水系統(tǒng)中，由于貯水池容量一定，而地下水位和用水量變化量，會造成供、用水不平衡。安裝變頻調(diào)速器后，通過在貯水池定位液位傳感器，將信號反饋給變頻調(diào)速器，來改變深井泵電機轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到保證供、用水平衡的同時實現(xiàn)節(jié)電，節(jié)水的目

11、的。六、艾默生變頻器在水泥廠窯尾料漿喂料中的應(yīng)用在濕法水泥窯煅燒過程中，窯尾料漿的喂料控制是至關(guān)重要的一環(huán)，它直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。傳統(tǒng)的喂料控制方式有兩種（1）勺式喂料：單位勺的容積一定，通過調(diào)節(jié)直流電機轉(zhuǎn)速來控制喂料量，這是老濕法窖普遍喂料方式，計量較準(zhǔn)，但控制較復(fù)雜；（2）采用閥門調(diào)節(jié)，用電磁流量計進行計量的方式，這是近幾年發(fā)展起來的喂料方式，控制較簡便，但閥門執(zhí)行器頻繁動作，易出故障。以上兩種方式料漿泵都是以工頻恒速運行的。如圖(1)所示為第二種喂料的框圖（第一種把流量計和閥門換為勺式機），料漿平衡倉流量計閥門料漿泵料漿池入窖多余的料漿窯速  圖(1) 傳

12、統(tǒng)料漿控制框圖對于料漿泵，具有以下特性：其(流量)QN(轉(zhuǎn)速)，(揚程)HN2，(軸功率)WN3。當(dāng)流量減小時，如果泵的轉(zhuǎn)速也隨之下降，則軸功率可以降低很多，如果采用改變料漿泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)料漿的流量，就能節(jié)約大量能量。而變頻器具有良好的驅(qū)動性能，包括PID控制等先進控制算法、豐富的控制功能以及節(jié)能節(jié)電等顯著特點，因此可以采用變頻器來對原喂料方式進行改造。本系統(tǒng)經(jīng)改造投入運行后，工作穩(wěn)定可靠，操作方便，取得了顯著的經(jīng)濟效益。采用變頻控制，料漿泵啟/停時無沖擊電流，正常運行時相對運行轉(zhuǎn)速較低，使機械損耗減小，漿泵葉輪磨損明顯減小，檢修周期加長，可以不備用料漿泵，機械效率得到提高。本系統(tǒng)另一重要特點是能夠節(jié)約大量電能：改造前料漿泵恒速運行，電流平均為110A，改造后喂相同的料漿，電流降為55A，節(jié)約功率37.5KW（漿泵為75KW）。如果以0.4元/度電來計算，則1個月可節(jié)約電費：37.5×24×30×0.4