变频调速器在水泥厂中的应用

【摘  要】      本文以重庆地维水泥有限公司为例，简单介绍了变频调速器在水泥行业中

应用的效果，并对变频器应用的场合做了具体说明。

【关键词】      变频调速器        滑差调速    节能降耗

变频调速器是现在最新型节电控制设备，近年来，在我国各行各业应用后，均取得了显著的经济效益，本文着重谈一下其在水泥企业节能降耗和技术进步方面的应用。

1 在立窑罗茨风机上的应用

我国水泥厂大多数立窑设备有155—215KW的罗茨风机，传统的风量控制办法是较为恒定的，而煅烧时根据窑内的情况需要随时调节风量，当窑内需要减少风量时，是通过放风阀放走多余的风量，造成严重的能源浪费。

水泥厂立窑煅烧熟料所耗的电能中，罗茨鼓风机的电能一般占60%左右，随着电价的调整，电费在水泥生产成本中的比例越来越高。因此，降低鼓风机的能耗成为提高企业经济效益的重要一环。

对罗茨风机可由变频器改变风机的供电电源频率进行无级调速来调节风量。132KW的罗茨风机上安装上变频器后，节电率高达62.2%。吨熟料电耗由安装变频器前15.22度下降到安装后的5.55度；河南焦作水泥厂在10000/吨水泥熟料旋窑生产线生料流态化系统55KW罗茨风机上安装了变频器后节电率高达73.0%，平均每日用电量由安装前的606度下降到安装后的162度，每日节电444度。

重庆地维水泥有限公司在风机上采用变频器前后对比表

2.  在离心风机、水泵类设备上的应用

目前，有某些水泥厂是采用高压离心式风机进行供风，该种水泥窑的风量调节是通过风门开启度对风量进行调节。对离心式风机、水泵的变频调速改造同样有巨大的节能潜力。这是因为离心式风机、泵类设备的流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。因此，在调节风量或流量时，若降低20%的风量或流量，功耗则会下降50%，但是必须注意，转速与压力是成平方关系，当转速下降20%时，压力则会下降64%，因此，必须要注意工艺要求的压力范围不能象罗茨风机那样，不用考虑转速与风压的关系。

供水泵使用变频调速器后，是通过安装在管网出口处的压力传感器、PID调节器与变频器构成一个闭环的自动控制回路，使整个系统自动控制流量保持压力恒定，从而使供水泵在最佳节能状态下运行。这与气压给水设备相比，可节省建筑面积80%，节省投资40%，节电30%以上，节水10%以上，同时还具有低噪音，高可靠性，恒压供水，无二次污染等优点。

3. 在立窑卸料机上的应用

立窑卸料机一般是采用18.5—30KW的滑差调速电机，转速通常控制在300—1000rpm（这是工艺上根据窑的情况，对卸料速度进行控制的）。采用变频调速器的方法取代滑差电机，经过多个厂家的应用结果表明，平均节能达40%左右，这是因为滑差调速方法是一种耗能的低效调速方法，由下列公式可知：滑差电机主电机轴的输出功率：P0 = KM0N0（P0表示输出功率，M0  表示负载转速，N0  表示电机转速，K 为常数）

滑差头输出功率：P1 = KM0N1（P1表示输出功率，N1表示滑差头转速）

滑差头损耗功率： P = P0—P1 = KM0（N0—N1）

由此可见，滑差电机的转速越低，浪费能源越大，而卸料机的转速通常在400rpm左右运行，因此改用变频调速的方法会有50%—60%的节能效果。

4. 在空气压缩机节能应用

空气压缩机恒压供气使用变频器与压力控制构成闭环控制系统，使压力波动减少到1.5%，降低噪音、减少震动、保证设备长期稳定运行，从而减少了设备维护工作量，延长了设备使用寿命。用变频器后，空压机可在任何压力下随意起动，打破了以前不允许带压起动的规定，起动电流也较以前大大降低。通过使用变频器后的实例，多数压缩机节电率约在20%左右，比节电率较大的风机，泵类低，但压缩机的电动机功率都比较大，从几十瓦直到几百瓦甚至几千瓦，其节电量值较大，经济效益十分显著，同时控制品质大为提高，可使压缩空气的压力始终保持恒定，用户感到十分满意。总之压缩机使用变频实现节能技改项目是值得推广的。

5. 在预加水成球系统中的应用

目前预加水成球技术在立窑水泥厂中应用已相当普遍。它在提高成球质量，改善煅烧操作条件，提高立窑熟料产量和质量方面取得了比较明显的效果。其结合微机双回路调节器，就能实现水料比例自动跟踪，自动调节做到恒压供水、调节及时，极大地减轻了工人的劳动强度，同时也改善了成球质量，使预加水系统真正起到预湿成球的作用，为立窑生产出优质高产的熟料创造了条件。

6. 在选粉机上的应用

重庆地维水泥有限公司地旋风式选粉机，原设计由JZT392-4型75KW电磁调速异步电动机（滑差电机）拖动，其优点是调速系统简单、价格低廉，有一定的调速范围，缺点也比较多：电机本身噪音高、振动大、能耗高、无功损耗大、轴承故障率高，滑差控制仪安装于粉尘飞扬的电机旁，多次出现带负荷起动、不能调速和突然失速等故障，现场维护量大，影响整个系统的安全运行。

针对上述问题，结合生料车间选粉机负荷转速不超过600r/min的特点，对选粉机电气部分进行变频调速技术改造。经实际测量，选粉机改造前，运行速度在594r/min时输入电压385V，输入电流72A，功率因数0.82，故输入功率为40KW；改造后，运行速度在594r/min时，输入电压387V，输入电流18A，（热继电器也做了相应调整），功率因数0.92（变频器加装了直接电抗器）则输入功率为11KW。变频改造后一年中，没有发生过任何故障，保障了系统的安全运行，大大减少了维护工作量和维修费用，而且节能效果十分显著。

变频器在水泥厂的应用还不止这些，比如说，回转窑、球磨机、卸料、圆盘给料机、双管绞刀、裙板喂料机调速皮带称、喂煤绞刀、蓖冷机等一切需交流调速的设备都可以采用变频调速器。

从以上应用情况可以看出，水泥厂使用变频器有以下突出特点：

A. 满足调速的工艺要求，变频调速器的调速范围在10∶1以上，而水泥生产工艺过程中调速范围在10∶1范围内即可满足要求。

B. 便于实现自动化控制，由于变频器本是由一个16（或32）位微处理器所控制，设有RS485（或422），A/D输入，D/A输出接口，为自动控制（与上位机联网）创造了充分的条件。

C. 获得可观的节能效果。

D. 降低工人的劳动强度，由于调速系统整体可靠性提高，故障率低，免维护周期较长，可减轻有关维护人员的工作量。

E. 提高产品质量及产量。