摘  要：本文主要闡述了英威騰CHH100高壓變頻器在水泥高溫風機上的應用，分析了改造后的優點，并對改造后的效果做了評估分析。

　關鍵詞：英威騰  高壓變頻器  高溫風機

一、引言

　　節能減排已成為我國的基本國策，水泥行業企業也是用電大戶，據統計在水泥制造成本中，電費成本約占總成本的30%左右。對于一條水泥生產線，其中有25%～30%的電能是用于拖動各種類型風機上，因此對于節能改造對于水泥企業降低生產成本、提高生產效率有著尤為重要的意義。

　　安徽巢湖某水泥廠經過最終論證及多家對比，選定英威騰攜手合作，對其2500T/D水泥干法旋窯生產線窯尾高溫風機進行變頻改造，從2011年3月運行至今運行良好，無任何因變頻故障導致停產事故。

二、現場工藝及工況介紹

　　2.1 水泥廠工藝流程簡介

　　生產硅酸鹽水泥的主要原料為石灰原料和粘土質原料，有時還要根據燃料品質和水泥品種，摻加校正原料以補充某些成分的不足，還可以利用工業廢渣作為水泥的原料或混合材料進行生產。水泥生產過程主要分為三個階段，即生料制備、熟料燒成和水泥粉磨。其生產工藝總流程如下圖1.

　　

　　圖1 水泥生產工藝流程圖

　　2.2  高溫風機工藝簡介

　　高溫風機又叫ID風機，即ID FAN（引風機），指的就是預熱器后面的排風機。根據布置方式有兩種：一種是在增濕塔之前，另一種是在增濕塔之后。

　　新型干法窯生產中余熱利用系統高溫風機，一方面用來調整窯內氣壓，另一方面回轉窯內鍛燒后的高溫熟料出來有廢氣帶灰，通過預熱器對進入窯尾前的生料進行預熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風機引出由電收塵器將灰塵進行處理，再將廢氣排掉，有一部氣體被引至生料磨對生料進行預熱，在一些現場因高溫風機入口風溫度較高，如果直接排放造成能源浪費，所以很多現場也在高溫風機入風口加了余熱利用鍋爐，尾氣通過預熱利用后再排放，達到節能的目的。高溫風機系統工藝圖如下圖1：

　　

　　圖 2 高壓風機系統工藝圖

　　2.3  工況介紹

　　英威騰公司對安徽巢湖某水泥廠的1條日產2500噸新型干法生產線的高溫風機進行了變頻改造，具體電機參數如下表1所示：

　　表1 電機參數

　　該高溫風機目前通過液力耦合器來對風機進行調速，整個工藝過程主要是通過DCS的控制來調節液力耦合器的速度從而調整風機的風量，達到控制窯內負壓。當窯系統工況變化較大時，現場值班人員根據中控制室的指令對液力耦合器的勺桿進行手動調節，運行操作非常不便。

　　2.4  改造前存在問題

　　1) 設計存在余量

　　這是因為在設計過程中，很難準確地計算出管網的阻力，并考慮到長期運行過程中可能發生的各種問題，通常總是把系統的最大流量和壓力作為選擇型號的設計值。而設備的型號和系列是有限的，往往在選用不到合適的型號時，只好往大型號上靠。所以電機及風機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現象。

　　2) 生產采用傳統調液力耦合器調節方法

　　(1) 液力耦合器屬于一種機械調速設備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有5-8%的速度損失。同時功率損失變為熱量，使液壓油溫過高。需要大量冷卻水冷卻液壓油。

　　(2) 在實際運行中油溫高于95℃以上，使冷卻器的水易結垢堵塞，造成故障。

　　(3) 由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩定、功率因數低、調速精度差。

　　(4) 液力耦合器整機效率低，功率因數低，調速精度差，維護量大、成本過高。

　　3) 工藝存在的問題

　　高溫風機由于“塌料”導致的過負荷是由于在旋窯水泥生產線生產過程中的預熱器管壁上的粉塵粘附到一定厚度時就會坍塌脫落，造成管道內粉塵濃度突然增大，阻力增加，負壓升高，使排風機負荷增加。此外，如果垂直煙道或預熱器內在清潔皮或有物料塌料時，同樣也會造成氣流波動，使排風管內氣流紊亂，造成高溫風機過負荷停機，該現象的頻繁出現對高溫風機電動機造成損壞。在實際使用過程中的“塌料”現象，會不定期的導致電機運行電流在極短的時間內超出正常電流的數倍。

三、系統方案

　　3.1 變頻器配置

　　　3.2 變頻一次控制原理圖

　　

　　圖2 CHH100系列高壓變頻調速系統圖

　　變頻器設備接入用戶高壓開關與改造電機之間，變頻調速系統由用戶開關、自動旁路柜、CHH100系列高壓變頻器、高壓電機組成。自動旁路柜是由三個真空接觸器KM1、KM2、KM3和兩個高壓隔離開關QS1、QS2組成。電機以變頻方式運行時，QS1、QS2和KM1、KM2閉合，KM3斷開；電機以工頻方式運行時，KM3閉合，QS1、QS2和KM1、KM2斷開，QS1、QS2用于變頻器維護過程中高壓隔離。自動旁路柜嚴格按照“五防”聯鎖要求設計，變頻輸出開關KM2和工頻開關KM3互鎖，完全能夠保證變頻調速系統安全運行。

　　自動旁路方案優點：

　　1) 根據系統工藝地要求，能夠快速地進行變頻與工頻的切換，確保系統的安全運行。

　　2) 變頻器輸入、輸出設計有隔離刀閘，便于變頻器的維護與檢修。

　　3) 操作方便，可以就地操作，也可遠程操作，易于實現自動控制。

四、改造效果 

　　變頻改造后，兩月產量相當的月份進行節電率計算：

　　1) 變頻改造前耗電量統計如表2：安徽某水泥有限公司用電報表（未上變頻）

　　　　（計量時段：9月1日8：00~10月1日8：00）

　　2) 變頻改造后耗電量統計如表3：

　　　　         （計量時段：2011年4月）

　　3) 改造前后對比結果：

　　通過比較2011年4月份（上變頻）與2010年10月份（未上變頻）用電量比較，計算節電量如下表4：

　　結論：從以上調查數據分析，安徽某水泥某水泥有限公司2500T/天水泥生產線，改造前與改造后產量相當，每月節約電費接近10萬元，在很短時間內將會收回投資。

五、結束語

　　水泥高溫風機采用變頻調速后，節能效果明顯，并帶來了一系列的潛在效益。英威騰高壓變頻器解決了高溫風機由于塌料導致的跳閘，變頻器運行可靠性高，運行良好，得到了用戶和操作員的好評和認可。

　參考文獻：

　　[1] 《CHH100系列高壓變頻器產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

　　[2]  徐甫榮  《高壓變頻調速技術工程實踐》中國電力出版社  2012-01出版