摘  要：本文主要介紹了英威騰CHH100高壓變頻器在水泥廠旋窯生產線生料磨排風機上應用的情況，對其實際節電情況及磨機變頻改造的可行性進行分析。

　　關鍵詞：高壓變頻  生料磨排風機  節能

一、引言

　　在水泥制造行業,某些功率大、連續運行的設備耗電量高，是水泥制造成本高居不下的一個重要因素。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，應用變頻技術，對耗電大的設備做一些工藝上的節能改造,以期來降低水泥的制造成本,可提高經營上的利潤空間和市場競爭力。隨著水泥行業競爭的日益加劇，生產成本的高低決定了水泥企業在市場競爭的地位。因此降低水泥生產過程中的電能消耗越來越引起了業界的重視。

二、工況分析

　　水泥生產過程中，每生產1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據統計，干法水泥生產線粉磨作業需要消耗的動力約占全廠動力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設備和工藝流程，優化工藝參數，正確操作，控制作業制度，對保證產品質量、降低能耗具有重大意義。 生料磨制主要工藝流程如下圖1所示。

　　

　　圖1 生料磨制工藝流程

　　在水泥行業生料磨風機承擔了將生料干燥和輸送到生料庫的作用，有些現場根據生產的情況和生料庫生料的情況經常啟停生料磨，另生料磨排風機運行主要是通過控制調節入口閥門來調整風機運行狀態以滿足工況需要，在閥門調節過程中會帶來一系列問題：

　　1) 采用風機定速運行，閥門調整節流損失大、管網損失嚴重、系統效率低，造成能源的浪費。

　　2) 長期的30～40%左右的低閥門開度，加速閥門自身磨損，導致閥門控制特性變差。

　　3) 壓力過高威脅系統設備密封性能，嚴重時導致閥門泄漏，不能關嚴等情況發生。

　　4) 設備使用壽命短、日常維護量大、維修成本高、造成各種資源的極大浪費。

　　5) 頻繁啟停生料磨風機，工頻啟動時啟動電流大，對電網的沖擊很大，導致電機絕緣受到影響設備使用壽命縮短，日常維護量大，維修成本高。

　　解決上述問題的重要手段之一是采用變頻調速控制技術。利用高壓變頻器對風機電機進行變頻控制，實現風機流量的變負荷調節。這樣，不僅解決了電機直起、控制閥調節線性度差、純滯延大等難以控制的缺點，而且提高了系統運行的可靠性；更重要的是減輕了擋板的磨損，降低了系統對風道管路密封性能的破壞，延長的設備使用壽命，維護量減小，改善了系統的經濟性，節約能源，為降低廠用電率提供了良好的途徑。

三、系統方案

　　3.1 一次主回路圖

　　變頻控制為一拖一方案，配備一臺變頻器。變頻調速系統接于6kV電壓等級的主動力電源系統，用于電動機的變頻調速。為增加運行安全性，變頻系統增加旁路，設計方案如圖2：

　　

　　圖 2 變頻一拖一示意圖

　　此方案是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（見上圖）。要求QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。

　　為了實現變頻器故障保護，變頻器對現場高壓斷路器QF進行連鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF。電機工頻運行時，變頻器允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。

四、具體使用效果

　　4.1 設備主要參數

　　1) 生料磨排風機

　　　　2) 電動機

　4.2  變頻改造前后生料磨排風機運行參數統計

　　1) 改造前數據(全年數據)

　　　2) 改造后數據

　4.3  節電效果計算

　　根據排風機在不同控制方式下的流量－負載關系曲線和現場運行的負荷變化情況進行計算。

　　

　　1) 改造前單耗

　　DH0（全年產品單耗）=W0（全年用電量）÷C0（全年產量）

　　                          =2651280÷488588= 5.43 kwh/T

　　2) 改造后電耗

　　W（月電量）=（本月表底－上月表底）×倍率

　　1）3月份W3=（3月31日表底－2月28日表底）×倍率

　　=（9207.7－ 9116）×1200= 110040 kwh

　　2）4月份W4=（4月30日表底－3月31日表底）×倍率

　　               =（9392.534－9207.7）×1200=221800.8 kwh

　　3）5月份W5=（5月31日表底－4月30日表底）×倍率

　　               =（9581.475－9392.534）×1200=226729.2 kwh

　　4）6月份W6=（6月30日表底－5月31日表底）×倍率

　　               =（9769.659－9581.475）×1200=225820.8 kwh

　　3) 產量：C

　　1）3月份 C3 =27115 T

　　2）4月份 C4=57305 T

　　3）5月份 C5=59338 T

　　4）6月份 C6=52027 T

　　4) 單耗

　　DH（單耗）=W（用電量）÷C（產量）

　　（1）3月份  DH3=W3÷C3== 4.06 kwh/T

　　（2）4月份  DH4=W4÷C4== 3.87 kwh/T

　　（3）5月份  DH5=W5÷C5== 3.82 kwh/T

　　（4）6月份  DH6=W6÷C6== 4.34 kwh/T

　　5) 節電率

　　δ=（全年產品單耗－2007年月單耗）÷全年產品單耗×100%

　　=（DH0－DH）÷DH0×100%

　　(1) 3月份   δ3 =（DH0－DH3）÷DH0×100%=（5.43- 4.06）÷5.43×100%= 25.23%

　　(2) 4月份   δ4 =（DH0－DH4）÷DH0×100%=（5.43- 3.87）÷5.43×100%= 28.73%

　　(3) 5月份  δ5 =（DH0－DH5）÷DH0×100%=（5.43-3.82）÷5.43×100%=29.65%

　　(4) 6月份  δ6 =（DH0－DH6）÷DH0×100%=（5.43-4.34）÷5.43×100%=20.07%

五、結束語

　　通過生料磨排風機高壓變頻改造，可以看出生料磨排風機變頻改造節能效果顯著，明顯降低了電耗同時降低了生產成本，節約了維護費用，在生產不緊張生料庫滿時不用頻繁啟停生料磨風機優化了生產工藝，電動機維護量減少，提高了設備使用壽命，實現了軟啟動，電機啟動電流降低，減少了對電網的沖擊，達到了變頻改造的目的。

　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] 仲明振,趙相賓 《高壓變頻器應用手冊》機械工業出版社 2009-05出版