變頻調(diào)速器在水泥廠中的應(yīng)用
【摘 要】 本文以重慶地維水泥有限公司為例，簡(jiǎn)單介紹了變頻調(diào)速器在水泥行業(yè)中
應(yīng)用的效果，并對(duì)變頻器應(yīng)用的場(chǎng)合做了具體說(shuō)明。
【關(guān)鍵詞】 變頻調(diào)速器 滑差調(diào)速 節(jié)能降耗
變頻調(diào)速器是現(xiàn)在最新型節(jié)電控制設(shè)備，近年來(lái)，在我國(guó)各行各業(yè)應(yīng)用后，均取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，本文著重談一下其在水泥企業(yè)節(jié)能降耗和技術(shù)進(jìn)步方面的應(yīng)用。
1 在立窯羅茨風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
我國(guó)水泥廠大多數(shù)立窯設(shè)備有155—215KW的羅茨風(fēng)機(jī)，傳統(tǒng)的風(fēng)量控制辦法是較為恒定的，而煅燒時(shí)根據(jù)窯內(nèi)的情況需要隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量，當(dāng)窯內(nèi)需要減少風(fēng)量時(shí)，是通過(guò)放風(fēng)閥放走多余的風(fēng)量，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。
水泥廠立窯煅燒熟料所耗的電能中，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的電能一般占60%左右，隨著電價(jià)的調(diào)整，電費(fèi)在水泥生產(chǎn)成本中的比例越來(lái)越高。因此，降低鼓風(fēng)機(jī)的能耗成為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要一環(huán)。
對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)可由變頻器改變風(fēng)機(jī)的供電電源頻率進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。132KW的羅茨風(fēng)機(jī)上安裝上變頻器后，節(jié)電率高達(dá)62.2%。噸熟料電耗由安裝變頻器前15.22度下降到安裝后的5.55度；河南焦作水泥廠在10000/噸水泥熟料旋窯生產(chǎn)線生料流態(tài)化系統(tǒng)55KW羅茨風(fēng)機(jī)上安裝了變頻器后節(jié)電率高達(dá)73.0%，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。
重慶地維水泥有限公司在風(fēng)機(jī)上采用變頻器前后對(duì)比表
設(shè)備名稱 |
功率 |
平均電流 |
消耗功率 |
全年節(jié)能 |
全年節(jié)約 |
||
KW |
使用前 |
使用后 |
使用前 |
使用后 |
萬(wàn)度 |
萬(wàn)元 |
|
一室風(fēng)機(jī) |
45 |
59.25 |
39.33 |
35 |
17 |
14.3 |
6.1 |
二室風(fēng)機(jī) |
75 |
69.75 |
30 |
41 |
18 |
18 |
7.7 |
三室風(fēng)機(jī) |
75 |
84.63 |
45 |
50 |
27 |
18.2 |
7.7 |
三室風(fēng)機(jī) |
75 |
81.13 |
52 |
48 |
25 |
18.2 |
7.7 |
吹煤風(fēng)機(jī) |
132 |
136.38 |
54.67 |
81 |
32 |
38.8 |
16.7 |
蓖冷風(fēng)機(jī) |
30 |
21.43 |
8 |
13 |
5 |
6.3 |
2.7 |
窯頭排風(fēng)機(jī) |
90 |
121.6 |
50 |
72 |
29 |
34 |
14.6 |
2. 在離心風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備上的應(yīng)用
目前，有某些水泥廠是采用高壓離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，該種水泥窯的風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過(guò)風(fēng)門開(kāi)啟度對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)離心式風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。這是因?yàn)殡x心式風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此，在調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時(shí)，若降低20%的風(fēng)量或流量，功耗則會(huì)下降50%，但是必須注意，轉(zhuǎn)速與壓力是成平方關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降20%時(shí)，壓力則會(huì)下降64%，因此，必須要注意工藝要求的壓力范圍不能象羅茨風(fēng)機(jī)那樣，不用考慮轉(zhuǎn)速與風(fēng)壓的關(guān)系。
供水泵使用變頻調(diào)速器后，是通過(guò)安裝在管網(wǎng)出口處的壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器與變頻器構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)的自動(dòng)控制回路，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)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(yùn)行。這與氣壓給水設(shè)備相比，可節(jié)省建筑面積80%，節(jié)省投資40%，節(jié)電30%以上，節(jié)水10%以上，同時(shí)還具有低噪音，高可靠性，恒壓供水，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
3. 在立窯卸料機(jī)上的應(yīng)用
立窯卸料機(jī)一般是采用18.5—30KW的滑差調(diào)速電機(jī)，轉(zhuǎn)速通?？刂圃?/font>300—1000rpm（這是工藝上根據(jù)窯的情況，對(duì)卸料速度進(jìn)行控制的）。采用變頻調(diào)速器的方法取代滑差電機(jī)，經(jīng)過(guò)多個(gè)廠家的應(yīng)用結(jié)果表明，平均節(jié)能達(dá)40%左右，這是因?yàn)榛钫{(diào)速方法是一種耗能的低效調(diào)速方法，由下列公式可知：滑差電機(jī)主電機(jī)軸的輸出功率：P0 = KM0N0（P0表示輸出功率，M0 表示負(fù)載轉(zhuǎn)速，N0 表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，K 為常數(shù)）
滑差頭輸出功率：P1 = KM0N1（P1表示輸出功率，N1表示滑差頭轉(zhuǎn)速）
滑差頭損耗功率： P = P0—P1 = KM0（N0—N1）
由此可見(jiàn)，滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，浪費(fèi)能源越大，而卸料機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在400rpm左右運(yùn)行，因此改用變頻調(diào)速的方法會(huì)有50%—60%的節(jié)能效果。
4. 在空氣壓縮機(jī)節(jié)能應(yīng)用
空氣壓縮機(jī)恒壓供氣使用變頻器與壓力控制構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使壓力波動(dòng)減少到1.5%，降低噪音、減少震動(dòng)、保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，從而減少了設(shè)備維護(hù)工作量，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。用變頻器后，空壓機(jī)可在任何壓力下隨意起動(dòng)，打破了以前不允許帶壓起動(dòng)的規(guī)定，起動(dòng)電流也較以前大大降低。通過(guò)使用變頻器后的實(shí)例，多數(shù)壓縮機(jī)節(jié)電率約在20%左右，比節(jié)電率較大的風(fēng)機(jī)，泵類低，但壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率都比較大，從幾十瓦直到幾百瓦甚至幾千瓦，其節(jié)電量值較大，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，同時(shí)控制品質(zhì)大為提高，可使壓縮空氣的壓力始終保持恒定，用戶感到十分滿意?？傊畨嚎s機(jī)使用變頻實(shí)現(xiàn)節(jié)能技改項(xiàng)目是值得推廣的。
5. 在預(yù)加水成球系統(tǒng)中的應(yīng)用
目前預(yù)加水成球技術(shù)在立窯水泥廠中應(yīng)用已相當(dāng)普遍。它在提高成球質(zhì)量，改善煅燒操作條件，提高立窯熟料產(chǎn)量和質(zhì)量方面取得了比較明顯的效果。其結(jié)合微機(jī)雙回路調(diào)節(jié)器，就能實(shí)現(xiàn)水料比例自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)調(diào)節(jié)做到恒壓供水、調(diào)節(jié)及時(shí)，極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也改善了成球質(zhì)量，使預(yù)加水系統(tǒng)真正起到預(yù)濕成球的作用，為立窯生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的熟料創(chuàng)造了條件。
6. 在選粉機(jī)上的應(yīng)用
重慶地維水泥有限公司地旋風(fēng)式選粉機(jī)，原設(shè)計(jì)由JZT392-4型75KW電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)（滑差電機(jī)）拖動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，有一定的調(diào)速范圍，缺點(diǎn)也比較多：電機(jī)本身噪音高、振動(dòng)大、能耗高、無(wú)功損耗大、軸承故障率高，滑差控制儀安裝于粉塵飛揚(yáng)的電機(jī)旁，多次出現(xiàn)帶負(fù)荷起動(dòng)、不能調(diào)速和突然失速等故障，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)量大，影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合生料車間選粉機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)速不超過(guò)600r/min的特點(diǎn)，對(duì)選粉機(jī)電氣部分進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)改造。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，選粉機(jī)改造前，運(yùn)行速度在594r/min時(shí)輸入電壓385V，輸入電流72A，功率因數(shù)0.82，故輸入功率為40KW；改造后，運(yùn)行速度在594r/min時(shí)，輸入電壓387V，輸入電流18A，（熱繼電器也做了相應(yīng)調(diào)整），功率因數(shù)0.92（變頻器加裝了直接電抗器）則輸入功率為11KW。變頻改造后一年中，沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何故障，保障了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，大大減少了維護(hù)工作量和維修費(fèi)用，而且節(jié)能效果十分顯著。
變頻器在水泥廠的應(yīng)用還不止這些，比如說(shuō)，回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)、卸料、圓盤給料機(jī)、雙管絞刀、裙板喂料機(jī)調(diào)速皮帶稱、喂煤絞刀、蓖冷機(jī)等一切需交流調(diào)速的設(shè)備都可以采用變頻調(diào)速器。
從以上應(yīng)用情況可以看出，水泥廠使用變頻器有以下突出特點(diǎn)：
A. 滿足調(diào)速的工藝要求，變頻調(diào)速器的調(diào)速范圍在10∶1以上，而水泥生產(chǎn)工藝過(guò)程中調(diào)速范圍在10∶1范圍內(nèi)即可滿足要求。
B. 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，由于變頻器本是由一個(gè)16（或32）位微處理器所控制，設(shè)有RS485（或422），A/D輸入，D/A輸出接口，為自動(dòng)控制（與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)）創(chuàng)造了充分的條件。
C. 獲得可觀的節(jié)能效果。
D. 降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，由于調(diào)速系統(tǒng)整體可靠性提高，故障率低，免維護(hù)周期較長(zhǎng)，可減輕有關(guān)維護(hù)人員的工作量。
E. 提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。
