高壓變頻節(jié)能技術(shù)在水泥生產(chǎn)線的應(yīng)用

1、高壓變頻節(jié)能技術(shù)在水泥生產(chǎn)線的應(yīng)用1 概述水泥生產(chǎn)中電動(dòng)機(jī)負(fù)載電耗占成本近 30%,而拖動(dòng)用的高壓電動(dòng)機(jī)在電機(jī)中占有很大的比重, 對(duì)一條水泥生產(chǎn)線,其中有 25%-30%的電能是用于拖動(dòng)各種類型的風(fēng)機(jī)上,因此做好電動(dòng)機(jī)的降 耗增效工作就顯得極為重要。目前我國(guó)水泥廠工藝生產(chǎn)線中有許多大型風(fēng)機(jī),包括窯尾高溫風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)、 窯頭排風(fēng)機(jī)、煤磨排風(fēng)機(jī),以往這些大型設(shè)備大多采用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)定速運(yùn)行,電動(dòng)機(jī)容量按最 大負(fù)載來選擇。而上述五大風(fēng)機(jī)在正常生產(chǎn)時(shí)并不以全速運(yùn)行,采用傳統(tǒng)風(fēng)門調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差損耗大、效 率低,造成資源浪費(fèi)。例如原來高溫風(fēng)機(jī)都采用液力偶合器加液力變阻器的啟動(dòng)調(diào)速方式,由于液 力

2、偶合器調(diào)速范圍窄,過大的調(diào)速比會(huì)引起工作介質(zhì)發(fā)熱嚴(yán)重,同時(shí)效率下降,經(jīng)常無(wú)法正常工作。 而采用變頻調(diào)速可以合理的調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速,大大提高電機(jī)效率,減少運(yùn)行成本和降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的 故障率。2設(shè)備技術(shù)參數(shù)河北燕趙水泥有限公司 5000t/d生產(chǎn)線五臺(tái)大型風(fēng)機(jī)全部采用高壓變頻控制裝置。生產(chǎn)線投產(chǎn) 兩年來,該裝置一直運(yùn)行良好。高壓電機(jī)及風(fēng)機(jī)參數(shù)見表 1、 2. 根據(jù)上述技術(shù)參數(shù),河北燕趙水泥 有限公司工程選用北京某公司的高壓變頻設(shè)備,技術(shù)參數(shù)見表 3.3本工程采用的高壓變頻器的特性3.1 高質(zhì)量電源輸入變頻設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的諧波污染主要取決于整流電路的結(jié)構(gòu)和特性,目前減少電網(wǎng)諧波污染的主要 方式有兩種:多重化

3、整流和 PWM 整流。通常單元串聯(lián)多電平高壓變頻器整流脈沖數(shù)較多,對(duì)電網(wǎng) 污染較小。本工程變頻裝置采用輸入側(cè)隔離變壓器二次線圈經(jīng)過移相, 為功率單元提供電源, 對(duì) 6kv 而言, 相當(dāng)于 30脈沖二極管整流輸入, 消除了大部分由單個(gè)功率單元引起的諧波電流, 大大抑制了網(wǎng)側(cè)諧 波(尤其是低次諧波的產(chǎn)生。變頻器引起的電網(wǎng)諧波電壓和諧波電流含量滿足 IEEE519-1992電 源系統(tǒng)諧波推薦規(guī)程和要求和 GB/T14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波對(duì)諧波含量的最嚴(yán)格 要求,無(wú)需安裝輸入濾波器既可保護(hù)周邊設(shè)備免受諧波干擾。變頻器額定輸入功率因數(shù)大于 0.96,無(wú)需功率因數(shù)補(bǔ)償電容,減少無(wú)功輸入,

4、降低供電容量。 完美的輸出性能變頻設(shè)備輸出諧波對(duì)電機(jī)的主要影響有:引起電機(jī)附加發(fā)熱,導(dǎo)致電機(jī)額外升溫,電機(jī)往往要 降額使用,諧波還會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),噪音增加。 dv/dt和共模電壓會(huì)影響電機(jī)絕緣。本工程變頻器采用的是單元串聯(lián)脈寬調(diào)制疊波(或稱功率單元多重化輸出, 6kv 系列每相 6個(gè)單元,大大消弱輸出諧波含量,輸出波形為幾近完美的正弦波。高壓變頻裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):無(wú)需輸出濾波裝置;可以驅(qū)動(dòng)普通高壓電動(dòng)機(jī),而不會(huì)增加電機(jī)溫升,降低電機(jī)容量;電機(jī)電纜無(wú)任何長(zhǎng)度限制;保護(hù)電機(jī)絕緣不受 dv/dt應(yīng)利的損害;不會(huì)因?yàn)橹C波力矩而降低設(shè)備使用壽命。3.3 有好的用戶界面(HIVERT 變頻裝置采用全中

5、文 LCD 顯示,面板輕觸按鈕直接操作,更適合國(guó)人使用習(xí)慣。 全中文文字表述,易學(xué)易用;大屏幕顯示,沒有繁瑣的參數(shù)代碼號(hào),參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確、直觀、便捷;運(yùn)行參數(shù)同屏顯示,一覽無(wú)余;狀態(tài)顯示;可記錄保存多達(dá)十個(gè)歷次故障;閉環(huán)運(yùn)行時(shí) PID 參數(shù)可在線調(diào)整。3.4 其他特性高可靠性;高效率,在額定工況下,系統(tǒng)總效率在 96%以上,其中變頻部分效率大于 98;功率單元模塊化結(jié)構(gòu),可以互換;限流功能;旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)功能;輸出電壓自動(dòng)調(diào)整;瞬時(shí)停電功能;寬廣的電壓輸出范圍,更適合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)條件;功率單元光纖通訊控制,完全電氣隔離;內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)器,可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行;隔離 RS485接口,采用 MODBUS 通訊規(guī)

6、約;具有本地、遠(yuǎn)程、上位三種控制方式;全面的故障監(jiān)測(cè)電路、及時(shí)的故障報(bào)警和保護(hù)、準(zhǔn)確的故障記錄。同時(shí)針對(duì)水泥行業(yè)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)需要,變頻器設(shè)備廠家還為每臺(tái)變頻器增設(shè)了工頻旁路的設(shè) 計(jì),通過自動(dòng)旁路柜與 DCS 之間的胡祥聯(lián)動(dòng),在系統(tǒng)檢測(cè)到變頻器故障后,通過 DCS 控制將變頻 器直接切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行,待變頻器維修完成后,通過飛車啟動(dòng)功能,在不需要停機(jī)的狀態(tài)下 運(yùn)行,待變頻器維修完成后,通過飛車啟動(dòng)功能,在不需要停機(jī)的情況下自動(dòng)跟蹤風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,將變 頻器調(diào)到相應(yīng)的頻率投入運(yùn)行,保證整個(gè)生產(chǎn)過程不中斷。4節(jié)點(diǎn)及效益分析4.1 高溫風(fēng)機(jī)根據(jù)實(shí)際狀況采集到的相關(guān)參數(shù)見表 4.表 4 高溫風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)電機(jī)額定容量, kw 2800額定功率因數(shù) 0.877額定轉(zhuǎn)速, r/min 993額定電壓, kv 6額定電流, A 318.7不使用變頻調(diào)速高溫風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)速為 993r/min左右, 電機(jī)電流為 258.1A , 閥門開度給定 為 90%. 風(fēng)機(jī)電機(jī)消耗的有功功率為:Pd= 36000258.10.877=2352.27Kw高溫風(fēng)機(jī)