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【緒論】在水泥制造行業(yè)，某些功率大、且連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備耗電量高是水泥制造成本高居不下的一個(gè)重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)在水泥制造成本中電費(fèi)成本約占總成本的30%左右，因此很有必要通過(guò)對(duì)相應(yīng)耗電量大的設(shè)備做一些工藝上的節(jié)能改造，利用節(jié)電的效果來(lái)降低水泥的制造成本、提高經(jīng)營(yíng)上的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【關(guān)鍵詞】水泥 變頻 改造
【前言】通過(guò)了解水泥制造工藝，及對(duì)一些水泥廠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際考察，大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是一些大功率設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中絕大部分時(shí)間都是不滿負(fù)荷,設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度相當(dāng)?shù)?幾乎完全靠人工調(diào)節(jié),如機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)、成球預(yù)加水系統(tǒng)、生料均化給料系統(tǒng)、水泥選粉系統(tǒng)、機(jī)立窯卸料系統(tǒng)等。萬(wàn)諾公司和天馬水泥有限公司的工程技術(shù)人員通過(guò)對(duì)以上系統(tǒng)的長(zhǎng)期跟蹤研究，并結(jié)合改造幾十條水泥生產(chǎn)線的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出比較成熟的水泥廠五大生產(chǎn)系統(tǒng)變頻調(diào)速控制的改造方案，此方案投資少，安裝、調(diào)試及控制方便，運(yùn)行可靠，節(jié)電效果明顯，并提高了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度和加工工藝精度，受到水泥制造行業(yè)的歡迎。
某泥制造有限公司共有三條水泥生產(chǎn)線，我們首先對(duì)一臺(tái)132 kW 選粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的測(cè)試證明節(jié)能效果特別明顯 ，所以從去年下半年年開(kāi)始，陸續(xù)對(duì)立窯上的送風(fēng)機(jī)（245 kW一臺(tái)，215kW兩臺(tái)）、選粉機(jī)、選粉風(fēng)機(jī)及盤(pán)塔送料等電機(jī)進(jìn)行了變頻改造，至今已投資約130萬(wàn)元，改造了從1.5KW到250 KW大小共130臺(tái)電機(jī)。改造后的實(shí)際測(cè)試情況證明在幾個(gè)月的時(shí)間里靠節(jié)約的電費(fèi)就收回整體投資，在以后的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中也能夠以較低的生產(chǎn)成本在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中處于更有力的位置。下面就該水泥制造有限公司的改造情況來(lái)分析上述各系統(tǒng)變頻改造方案的實(shí)際效果。
- 機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)系統(tǒng)變頻改造裝置
該水泥有限公司像其它的老水泥企業(yè)一樣，機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)是通過(guò)調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開(kāi)啟角度的落后的機(jī)械調(diào)節(jié)方法來(lái)滿足燒結(jié)時(shí)不同的用風(fēng)量，這種操作方式的缺點(diǎn)是明顯的：1、電能浪費(fèi)嚴(yán)重；2、調(diào)節(jié)精度差；3、啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大；4、電機(jī)及風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強(qiáng)度重；5、起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊大,設(shè)備使用壽命低;6、噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。改造后的變頻供風(fēng)系統(tǒng)是在保留原供風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原回路并聯(lián)，形成雙回路可轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，并將變頻器的調(diào)速裝置安裝在窯上，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)（風(fēng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)燒結(jié)時(shí)的用風(fēng)量。其特點(diǎn)：1、節(jié)電效果好（由于電機(jī)消耗的功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比，改造后電機(jī)大部分時(shí)間運(yùn)行在35-40Hz左右既可滿足用風(fēng)量，節(jié)電率大于百分之二十）；2、具有軟起功能，降低負(fù)荷強(qiáng)度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，啟動(dòng)電流小，相當(dāng)于增加電網(wǎng)容量；3、調(diào)節(jié)風(fēng)量精度準(zhǔn)確、方便；4、無(wú)需旁通放風(fēng)，減少水泥粉塵污染等。改造后的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表一。
（表一）立窯送風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效果分析表
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變頻器型 號(hào)
kW
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原運(yùn)行頻 率 Hz
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原運(yùn)行電 流A
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原消耗功 率kW
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現(xiàn)運(yùn)行頻 率Hz
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現(xiàn)運(yùn)行電 流A
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現(xiàn)消耗功 率kW
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日節(jié) 電量 kWh
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月節(jié)約
電費(fèi)
(元)
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投資回收期（月）
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節(jié)電率（%）
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250
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50
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350
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231
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40
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280
|
184
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1128
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17920
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7.5
|
20
|
|
220
|
50
|
260
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171
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40
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200
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131
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960
|
14400
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9
|
23
|
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220
|
50
|
265
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174
|
40
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200
|
131
|
1032
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15480
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8.5
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25
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生料成球工序是影響水泥熟料燒結(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應(yīng)用變頻器后能通過(guò)跟蹤生料供給量對(duì)成球預(yù)加水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的閉環(huán)控制，料水配合穩(wěn)定，成球效果良好，大大提高水泥燒結(jié)質(zhì)量。此系統(tǒng)改造主要為提高自動(dòng)化程度和制造工藝水平考慮，由于功率較小省電效果還在其次。
此系統(tǒng)用變頻改造后，將所有送料口處的送料電機(jī)用變頻器進(jìn)行同步無(wú)機(jī)調(diào)速，等比例送料，提高均化效果，此點(diǎn)也是從制造工藝角度考慮。
水泥選粉系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)所生產(chǎn)的水泥的標(biāo)號(hào)的不同，調(diào)節(jié)選粉機(jī)和選粉風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而選出不同細(xì)度的水泥制品。老式選粉機(jī)要調(diào)整風(fēng)機(jī)軸上的扇葉的數(shù)量和角度，經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)達(dá)到所要求的選粉細(xì)度；新式選粉系統(tǒng)分選粉機(jī)和選粉風(fēng)機(jī)兩部分，選粉機(jī)由滑差電機(jī)調(diào)速，選粉風(fēng)機(jī)靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板角度調(diào)節(jié)用風(fēng)量。這兩種系統(tǒng)都存在操作工藝復(fù)雜、調(diào)節(jié)精度差、浪費(fèi)電能?chē)?yán)重的缺點(diǎn)，特別是滑差點(diǎn)機(jī)不但費(fèi)電，由于水泥制造環(huán)境粉塵嚴(yán)重，因此滑差頭骨脹率特別高，維修困難。變頻改造后，不管是老式系統(tǒng)還是新式系統(tǒng)，只要將電機(jī)調(diào)節(jié)到一個(gè)特定的轉(zhuǎn)速就能選出所需要的細(xì)度的顆粒，在節(jié)約電能的同時(shí)還做到了連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，既提高了勞動(dòng)效率，又降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，綜合效益明顯。（具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表二）
（ 表二） 選粉風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效果分析表
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變頻器型 號(hào)
kW
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原運(yùn)行頻 率 Hz
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原運(yùn)行電 流A
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原消耗功 率
kW
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現(xiàn)運(yùn)行頻 率Hz
|
現(xiàn)運(yùn)行電 流A
|
現(xiàn)消耗功 率kW
|
日節(jié) 電量 kWh
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月節(jié)約
電費(fèi)
(元)
|
投資回收期月）
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節(jié)電率（%）
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132
|
50
|
120
|
80
|
40
|
80
|
53
|
648
|
19440
|
|
|
|
75
|
50
|
85
|
56
|
40
|
50
|
32.9
|
553
|
8298
|
5
|
41
|
|
75
|
50
|
75
|
49.4
|
40
|
50
|
32.9
|
395
|
5936
|
7
|
33
|
|
55
|
50
|
77
|
46
|
40
|
45
|
29.6
|
394
|
5922
|
6
|
35
|
|
55
|
50
|
72
|
42.5
|
40
|
42
|
27.5
|
360
|
5400
|
6.5
|
31
|
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為使水泥燒結(jié)過(guò)程中加料、供風(fēng)、卸料三平衡，立窯普遍采用滑差電機(jī)（電磁調(diào)速電機(jī)）做為盤(pán)塔式卸料裝置的動(dòng)力，該電機(jī)不但防護(hù)等級(jí)滿足不了水泥生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需要，而且在相同輸出轉(zhuǎn)速的條件下消耗的功率也比系列電機(jī)高出百分之二十左右，在降低轉(zhuǎn)速時(shí)相差更多，因此采用變頻調(diào)速系統(tǒng)代替滑差調(diào)速后，解決以上所訴的缺點(diǎn)，且調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑差調(diào)速電機(jī)，在節(jié)電的同時(shí)維修費(fèi)用也大大降低，在各行業(yè)得到普遍應(yīng)用。
（表三） 卸料系統(tǒng)變頻改造效果分析
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變頻器型 號(hào)
kW
|
原運(yùn)行頻 率 Hz
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原運(yùn)行電 流A
|
原消耗功 率
kW
|
現(xiàn)運(yùn)行頻 率Hz
|
現(xiàn)運(yùn)行電 流A
|
現(xiàn)消耗功 率kW
|
日節(jié) 電量 kWh
|
月節(jié)約
電費(fèi)
(元)
|
投資回收期（月）
|
節(jié)電率（%）
|
|
22
|
50
|
29
|
19.1
|
15
|
8
|
5.26
|
332
|
4982
|
3
|
72
|
|
22
|
50
|
27
|
17.8
|
15
|
6
|
4
|
330
|
4957
|
3
|
77
|
|
22
|
50
|
25
|
16.5
|
15
|
5.5
|
3.6
|
308
|
4629
|
3.5
|
78
|
|
18.5
|
50
|
22
|
14.5
|
15
|
5.5
|
3.6
|
261
|
3916
|
3
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75
|
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18.5
|
50
|
17
|
11.5
|
15
|
4.5
|
4
|
180
|
2602
|
4.5
|
73
|
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應(yīng)用變頻器對(duì)可以調(diào)速的電機(jī)進(jìn)行控制，在節(jié)約大量電能的同時(shí)，還具有軟起功能，同時(shí)降低了電機(jī)的起動(dòng)電流和運(yùn)行電流，降低整個(gè)電力系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)啟動(dòng)和工作時(shí)的負(fù)荷強(qiáng)度，延長(zhǎng)了機(jī)械部件的使用壽命。另外對(duì)滑差電機(jī)的變頻改造提高了電機(jī)的防護(hù)等級(jí)，減少了因環(huán)境惡劣而造成的電機(jī)故障率。
由于變頻器工作和啟動(dòng)時(shí)電流的下降，為其他設(shè)備的啟動(dòng)提供了必要的保證，無(wú)形中增加了工廠的電力容量，這對(duì)電網(wǎng)電壓不穩(wěn)和電力容量偏小的場(chǎng)合尤為有利。象該水泥有限公司這樣整體改造后,可省下200KVA的變壓器容量,新上設(shè)備時(shí)變電所可暫不增容,可節(jié)省大量投資。
當(dāng)然，經(jīng)過(guò)變頻改造后還應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)工藝方面的管理，再生產(chǎn)允許的條件下合理的調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到理想的節(jié)能結(jié)果。這有待于在以后的工作中加以不斷的完善。
【結(jié)論】水泥廠成功的經(jīng)驗(yàn)充分說(shuō)明了水泥行業(yè)變頻改造的非凡潛力，之所以能在不到一年的時(shí)間內(nèi)投入這么大的資金進(jìn)行改造，一方面是因?yàn)樵摴揪哂泻軓?qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力及公司領(lǐng)導(dǎo)層具有非凡的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)，另一方面也充分說(shuō)明投資這項(xiàng)改造公司可以得到豐厚的利益回報(bào)，并且整體提高了公司在生產(chǎn)工藝方面的自動(dòng)化程度。
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