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1、水泥廠節(jié)能改造方案隨著節(jié)能法的頒布與實施，節(jié)能作為企業(yè)增效降耗、降低經營成本的重要手段，已普遍被人們所認識和接受，在利國利民的同時，也有利于樹立企業(yè)社會形象，提高設備自動化水平。根據水泥制造工藝要求，結合水泥廠所使用的生產設備，我們得到如下結論：大部分水泥廠的一些設備尤其是大功率設備在生產過程中絕大部分時間都不是滿負荷,設備運行的自動化程度相當低,幾乎完全靠人工調節(jié),如立窯供風系統(tǒng)、成球預加水系統(tǒng)、生料均化給料系統(tǒng)、水泥選粉系統(tǒng)、機立窯卸料系統(tǒng)等。此方案的優(yōu)點明顯，1、投資少；2、安裝、調試及控制方便；3、及時保護電機和其他設備，保證設備可靠運行；4、節(jié)電效果明顯，回收成本快；5、提高了生產過2、程的自動化程度；6、提高了生產過程的加工工藝精度。從總體的效果來看，改造后的實際系統(tǒng)在水泥制造行業(yè)深受客戶的普遍歡迎。為其取得了顯著的經濟效益和良好的社會效應。1、變頻器在立窯羅茨風機上的應用經驗在水泥廠的立窯風機上，一般都是采用擋風板進行調節(jié)，其原理是調節(jié)閥門的開度，亦即利用風道的阻力特性調節(jié)風量，其缺點是：風機始終在全速運轉，無法根據需求準確地調節(jié)其風量，因此造成風量的跑、冒、漏嚴重，也使電機作為無用功而大量白白地消耗。立窯煅燒熟料所耗的電能中，羅茨鼓風機的電耗一般占60%左右，隨著電價的調整，電費在水泥生產成本中所占的比例越來越高。因此，降低鼓風機的能耗成為提高企業(yè)經濟效益的重要一環(huán)。一3、節(jié)能原理簡介：1、變頻節(jié)能功能通常在設計中，用戶風機設計風量比實際需要的高出很多，這樣容易形成了人們常說的“大馬拉小車”的現象，造成電能的浪費，而且無計可施，利用變頻器可以通過適當降低風機電機的運行頻率，恰到好處地滿足風量的需求，從而輕易地將此部分電能節(jié)約下來。2、動態(tài)功率補償功能無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數的降低，降低了電網的有功功率，S2=P2+Q2，當COS1時，Q=Ssin0,此時有功功率PS。變頻器的動態(tài)功率因數補償功能可使無功功率近似為0，從而增大電網的有功功率，減少了無功損耗。另外，功率因數的改善還可節(jié)省很大一部分電網容量，直觀的體現在風機電機溫升降低、4、噪音降低，供電發(fā)電機機組溫升降低、噪音降低、耗油量大幅度降低，大大地延長設備維修周期及使用壽命。二、設備參數：某廠有立窯羅茨風機185KW一臺，最大運行電流200A，最小運行電流160A,額定電流為355A,頻率50HZ，用風板調節(jié)風量最大調節(jié)60%,每天運行24小時,每月運行20天,每年需運行11個月,電費0.58元/度。三、改造方案：用變頻器帶動風機電動機傳動，對風機實現無級調速，放棄傳統(tǒng)的擋風板，既降低電機轉速，又達到節(jié)能目的。四、投資分析投資回收分析：對風機、泵類負載P（功率）=Q（流量）H（揚程）當電機轉速從n降至n時，流量Q、揚程H及軸功率P的關系如下：Q=Q(n/n)H=H(n/5、n)2P=P(n/n)3顯然，當電機轉速下降時，流量按線性關系變化，而電功率卻按立方,根據我司長期的經驗，我們認為該廠風機系統(tǒng)節(jié)能在30%以上是完全可能和可行的。即單臺185KW風機系統(tǒng)按每年運行11個月，每月20天，每天24小時計算，每度電按0.58元計費，每年電費為：P=1120240.58=321552，按節(jié)電30%計算，每年節(jié)約電費為：3215520.3=96465.6元.工程改造費用需9.35萬元.即12個月左右即可收回全部投資。五、系統(tǒng)特點：1、由于采用電位器控制，因此可靠性高，穩(wěn)定性好，容易操作。2、由于加裝變頻調速器，減小啟動時啟動電流對電機沖擊，延長機械使用壽命，減小維修工作6、強度。3、提高了電網功率因數，避免增加電網增容費。1在離心風機上的應用有某些水泥廠是采用高壓離心式風機進行供風的，該種水泥窯的風量調節(jié)是通過風門開啟度對風量進行調節(jié)。對于離心式風機、水泵的變頻調速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。我們通過沸騰式鍋爐高壓離心式風機應用變頻調速的方法調節(jié)風量，實踐證明其節(jié)能效果在3050。對于水泵的變頻改造節(jié)能效果高達70。為什么離心式風機，泵類設備通過調速調節(jié)風量或流量有如此驚人的節(jié)能呢？在此將其原理加以闡明。離心式風機、泵類設備的流量與轉速成正比，如公式（）壓力與轉速平方成正比，如公式（）功率與轉速的立方成正比，如公式（）風量關系功率關系Q,H,P式：表示流量壓力關系7、式：表示轉速式：表示壓力：表示功率將經上個公式繪成一張圖，可壓力關系以清楚看到，改變轉速其流量線性變化的，而功耗則是立方關系變化，因此在調節(jié)風量或流量時如降低的風量或流量，功耗則會下降。但是必須注意，轉速與壓力是平方關系，當轉速下降壓力則會下降，因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風機那樣，不用考慮轉速與風壓的關系。風門控制離心風機、泵類設備傳統(tǒng)的風量、流量風門控制控制的，大量的能源耗在風門或截流閥的阻力上，如公式（），風門或截流閥控制流量的功耗與流量關系：變速控制式變速控制：表示流量：為系數：表示功耗：表示基本功率比較風門或截流閥控制與變頻調速調節(jié)，可以看到在流量變化范圍，采用變頻調速的8、方法具有很大的節(jié)能潛力，因此在水泥廠的供水泵或其它離心風機上進行變頻器改造同樣會取得很大的節(jié)能效果。2在立窯卸料機上的應用立窯卸料機若采用滑差調速電機，其轉速通常控制在3001000rpm（工藝上根據窯的情況，對卸料速度進行控制的）。采用變頻調速的方法取代滑差電機，經過多個廠家應用結果表明，平均節(jié)能達40%左右，這是因為滑差調速是一種耗能的低效調速方法。由下列公式可知：滑差電機主電機軸的輸出功率：P0=KM0N0（P0表示輸出功率，M0表示負載轉速，N0表示電機轉速，K為常數）滑差頭輸出功率P1=KM0N1（P1表示輸出功率，N1表示滑差頭轉速）滑差頭損耗功率：P=P0-P1=KM0（N0N19、）由此可見，滑差電機的轉速越低，浪費能源越大，而卸料機的轉速通常在400rpm左右運行，因此改用變頻調速的方法會有5060%的節(jié)能效果。3在空氣壓縮機上的節(jié)能應用氣壓縮機恒壓供氣使用變頻器與壓力控制構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使壓力波動減少1.5%，降低噪音、減少振動。保證設備長期穩(wěn)定運行，從而減少了設備維護工作量，延長了設備使用壽命。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，起動電流也較以前大大降低。通過使用變頻器后的實例，多數壓縮機節(jié)電率約在20%左右，比節(jié)電率較大的風機低，但壓縮機的電動機功率都較大，從幾十瓦直到幾百瓦甚至幾千瓦，其節(jié)電量值較大，經濟效益十分顯著，同10、時控制平質大為提高，可使壓縮空氣的壓力始終保持恒定，用戶感到十分滿意。總之壓縮機使用變頻實現節(jié)能計改項目使值得推廣的。4在預加水成球系統(tǒng)中的應用目前，預加水成球技術在立窯水泥廠中應用已相當普遍。它在提高成球質量，改善煅燒操作條件，提高立窯熟料產量和質量方面取得了比較明顯的效果。其結合微機雙回路調節(jié)器，就能實現水料比例自動跟蹤，自動調節(jié)，做到恒壓供水。調節(jié)及時，極大地減輕了工人的勞動強度，同時也改善了成球質量，使預加水系統(tǒng)真正起到預濕成球的作用，為立窯生產出優(yōu)質高產的熟料創(chuàng)造了條件。5在選粉機上的應用某水泥有限公司的旋風式選粉機，原設計由JZT392-4型75KW電磁調速異步電動機（滑差電機）拖11、動，其優(yōu)點是調速系統(tǒng)簡單。價格低廉，有一定的調速范圍，缺點也較多：電機本體噪音高、振動大能、耗高、無功損耗大、軸承故障率特別高，滑差控制儀安裝于粉塵飛揚的電機旁邊，多次出現帶負荷起動,不能調速和突然失速等故障，現場維護量大，影響整個系統(tǒng)的安全運行。針對上述問題，結合生料車間選粉機負荷轉速不超過600r/min的特點，對選粉機電氣部分進行變頻調速技術改造。經實際測量，選粉機改造前，運行速度在594r/min時，輸入電壓385V，輸入電流72A，功率因數0.82，故輸入功率為40KW；改造后，運行速度在594r/min時，輸入電壓387V，輸入電流18A，（熱繼電器也做了相應調整），功率因數0.912、2（變頻器加裝了直接電抗器）則輸入功率為11KW。改造后一年中，沒發(fā)生過任何故障，保證了系統(tǒng)的安全運行，大大減少了維護工作量和維修費用，而且節(jié)能效果十分顯著。變頻器在水泥廠的應用還不止這些，比如說回轉窯球磨機、卸料圓、盤給料機、雙管絞刀裙、板喂料機調速皮帶稱喂、煤絞刀、蓖冷機等一切需交流調速的設備都可以采用變頻調速器。從以上應用情況可以看出，水泥廠使用變頻器有以下突出優(yōu)點：A滿足調速的工藝要求，變頻調速器的調速范圍在10：1以上，而水泥生產工藝過程中調速范圍在10：1范圍內即可滿足要求。B便于實現自動化控制，由于變頻器本身是由一個16（或32）位微處理器所控制，設有RS485（或422），A/13、D輸入，D/A輸出接口，為自動控制（與上位機聯(lián)網）創(chuàng)造了充分的條件。C獲得可觀的節(jié)能效果。D降低工人的勞動強度，由于調速系統(tǒng)整體可靠性提高，故障率低，免維護周期較長，可減輕有關維護人員的工作量。E提高產品質量及產量。6在水泥粉磨工藝中應用在水泥粉磨工藝中球磨機入磨物料粒度的大小，對其臺時產量影響較大，預破碎工藝作為提高磨機臺時產量、降低粉磨電耗的重要途徑，引起了許多水泥企業(yè)的重視。根據工藝要求，水泥立窯放料每次持續(xù)23min，間隔23min，但目前幾乎所有水泥企業(yè)中破碎機處于工頻恒速運行狀態(tài)，24h連續(xù)運轉，造成電能的巨大浪費，并影響電機和破碎機的使用壽命。另一方面，由于破碎機具有十分大的慣性14、，不易頻繁啟停，所以即使使用變頻器也難以解決系統(tǒng)制動時產生的泵升電壓引起保護電路動作，使系統(tǒng)無法正常工作。針對系統(tǒng)的以上特點，利用系列變頻器實現破碎機的變頻調速和軟啟動；利用再生能量回饋單元克服破碎機制動過程中產生的過高的泵升電壓；利用PLC實現系統(tǒng)的邏輯閉環(huán)控制，使破碎機的工作與立窯放料同步，實現間歇運行。從而在改善工藝控制質量的同時，最大限度地節(jié)約了電能，降低了生產成本。現場調試和運行結果表明，系統(tǒng)運行可靠，節(jié)電率可達60%以上。上述系統(tǒng)已在某水泥廠投入實際運行。系統(tǒng)根據送料信號自動實現啟制動運行，破碎機運行速度連續(xù)可調。電機可以實現頻繁軟啟動，基本無啟動電流沖擊，啟動力矩足夠。系統(tǒng)在變頻15、運行條件下，若變頻器突然故障，則自動切換至“工頻”狀態(tài)繼續(xù)運行，同時發(fā)出聲光報警信號(內部可選)。根據現場工況需要，將有放料信號時變頻運行給定頻率設為43Hz，系統(tǒng)運行電流為27A，運行電壓280V，改造后的系統(tǒng)平均每年耗電5.7萬度。根據現場記錄，系統(tǒng)在改造前工作頻率為工頻50Hz，運行電流為32A，運行電壓400V，平均每年耗電19.42萬度。改造后的節(jié)電率為70.6%。該系統(tǒng)的突出優(yōu)點如下：1、利用變頻調速技術改造了水泥熟料破碎機的拖動系統(tǒng)，滿足了破碎機的低速、間歇運行特點，保證了工藝控制質量，節(jié)能效果明顯，并有利于延長破碎機和電機的使用壽命。2、利用能量回饋控制技術克服破碎機大慣性引起16、的泵升電壓，有效地保證了變頻器的安全運行。系統(tǒng)除了變頻器和能量回饋裝置所具有的20余種保護功能和故障自診斷功能外，還增設了電機過熱、控制回路保護及報警。3、利用可編程控制器PLC實現了各種邏輯控制、變頻器啟制動自動控制及手動/自動、工頻/變頻轉換和故障自切換等功能，使系統(tǒng)控制靈活方便，功能齊全。成功的經驗充分說明了水泥行業(yè)變頻改造的巨大潛力，變頻改造后在短短幾個月的時間里僅僅靠節(jié)約電費就收回整體投資，在以后的生產經營中也能夠以較低的生產成本在市場的競爭中處于更有力的位置。水泥制造的變頻改造勢在必行，一方面體現出公司強大的經濟實力和公司領導層非凡的遠見卓識，另一方面能夠給公司帶來豐厚的利益回報，17、并提高了公司生產方面的自動化程度。附：安裝、調試、使用變頻器應注意的幾個問題、變頻器通常是安裝在配電室內，環(huán)境溫度不要超過，灰塵要較為小，特別注意避免導電性、保濕性和腐蝕性，粉塵和氣體的環(huán)境安裝設備。、電氣安裝時要特別注意，電源輸入輸出線絕對禁止錯接，將電源輸入線接上變頻器的輸出，如發(fā)生錯誤即馬上損壞設備。、遠距離控制線必須采用屏敝線，并且在布線范圍內必須與電力動力線相距一米，相交時必須轉角，更不要將控制線與動力線放在同一個線框內，被免控制信號受到干擾。、變頻器開機調試前必須根據負載特點，將所有參數設定好，檢查無錯誤方可開機運行，特別注意變頻器輸出電流，在起動過程中，恒轉速過程中，減速過程中，18、認真觀察，如果第一次設定的參數不是十分理想時，應逐步接近。具體調試規(guī)則請參看本公司的變頻器調試手冊。、總結各家水泥廠在羅茨風機、立窯卸料機、水泵等設備應用，變頻器所碰到的問題以及解決方法在此向各廠家作一個簡介。、機械共振問題：有個別廠家在使用變頻器前，無機械共振現象的。但利用變頻調速之后，在某些頻率，機械共振很強烈，有的甚至影響到整座建筑，其原因是原風機系統(tǒng)只是設計在市電下運行，改變頻后，則在之間無級變化。因此在某些頻率點上造成機械共振，調試時必須細心檢查是否存在機械共振的問題，如果有應采用頻率回避的方法，即在發(fā)生共振的頻率范圍，跳過該頻率范圍使變頻器不輸出發(fā)生共振的頻率范圍。、電機低速運行的散熱問題：由于電機的散熱是由電機轉子帶的風葉吹風進行的，電機的轉速降低時，吹風量減小，低速時，散熱風量不夠，長期運行會造成電機過熱，因此在長期低速運行時，必須另加散熱風扇。-