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                            变频器在水泥厂立窑罗次风机上的节能应用


                            摘 要:
                              阐述了水泥厂立窑罗次风机采用变频调速系统获得的节能、方便技术优势及经济效益,采用易驱变频器不仅解决了节能、安全的问题,而且不存在变频器造成的谐波问题。水泥厂立窑煅烧熟料所耗用的电能中,罗次鼓风机的电耗 一般占60%左右,随着电价的调整,电费在水泥生产成本中所占的比例越来越高。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。
                            一、立窑罗次风机工作原理
                              在水泥立窑煅烧生产过程中所需要的风量是经常随工艺及操作的需要不同程度调节的,而传统的调节方案是通过放风阀来调节的,用来带动风机的电动机本身转速是不可调节的,因此大量的风量通过放风法放掉,也就是说,造成电能的大量的浪费,根据鼓风机风量和转速成正比关系。
                              Q1/Q2=N1/N2
                              式中:Q1、Q2为转速快和慢的风量 米/分
                              鼓风机的风压和转速的平方成正比。
                              H1/H2=(N1/N2)
                              式中:H1、H2为转速快和慢的风压
                              鼓风机所需的功率与转速的立方成正比。
                              N1/N2=(N1/N2)
                              式中:N1、N2为转速快和慢所需功率KW。
                              从上述关系可知,如果我们使用改变转速来实现改变风量的方法,就不至于把大量的风量白白放掉,从而节约了大量的电能,为此结合我国的实际情况,经多方论证,于2001年4月份起,着重致力于变频器调速在水泥行业的推广应用工作。在短短的两年中,推广应用达1500KW之多。从结果上看,均取得了显著的节电效果,不仅节电25~58%左右,同时还增加设备的使用寿命,提高电动机功率因数,改善了工人的操作条件,降低了环境噪音等,深得各方面的好评。
                            二、调速方案的选择
                              改变鼓风机转速的方法目前使用调速型液力偶合器和电动机变频调速器等,现阶段在罗次鼓风机中应用较多的是使用调速型液力偶合器,而过去变频调速技术的应用,由于受技术条件的限制而极少有在这方面的报道,近年来随着改革开放深入发展,随着世界科学技术的进步,大功率的晶体管、电子技术的迅速的发展,大规模集成电路和微机技术的突飞猛进,变频调速已成为现实。变频调速在变频范围、动态响应、工作效率、调整精度、功率因数、输出特性保护功能及可靠性方面,都达到了较为完美的程度。因此得到了广泛的应用。
                              变频调速的原理是根据异步电动机的转速:
                              N=60F(1-S)/P
                              式中F为电源频率,P为极对数,S为电机的转差率。
                              从上式可知改变供电频率,即可改变电机的转速。
                              无论是在电机与罗次鼓风机之间装设调速型液力偶合器或直接对电动机进行变频调速控制,都满足控制进窑风量的要求。根据每个厂的具体情况,应选用何设备,对此,我们根据大量的实际调查。
                            作出如下分析:
                              1、一般立窑鼓风机选型余量比较大,电机约有10~30KW左右的余量。这就是说,一般用风量只有铭牌风量的70~90%,放风率高达10~30%,若对风机进行调速控制,则风机转速需调至额定转速的70~90%,即可满足立窑最大用风量的要求。如果选用与风机额定转速相一致的调速型液力偶合器,因其传动效率与转速成正比,将使偶合器在额定转速的70~90%以下运行,系统的传动效率较低,意味着电能的浪费;若改变电机的极对数,其系统的效率虽然提高,但更换电机的设备投资则需增加更多,虽然这两个方案都与目标存在一定的差距,但若使用变频调速器,因其直接改变电机的转速不存在滑差损失,效率高,在高、低转速时系统的效率不变,这就较为适合工厂的具体情况。
                              2、一般工厂电机的输出功率占电机额定功率的50%左右,故如果使用调速型液力偶合器,若不便换电机,则存在电机功率因数过低的缺陷,增加功率因数补偿设施也需另外投资,若选用变频调速器,因其能提高电机的功率因数接近于1,这就能较好地解决这个问题。
                              3、调速型液力偶合器是安装在风机与电机之间的,选用调速型液力偶合器必须重新出力原来的基础,其说需的施工工期较长,一般都要一个月左右,这对于不具有备用机组的立窑来说是较难安排这么长的停机时间的,而安装变频调速,则主要是线路的转换,可以不停机先做好准备工作,转接时只需一个班次即可,这样可基本不影响生产,较为有利。
                              4、在设备投资方面,液力偶合器虽然比变频器价格低,但若更换电机,则不相上下,如果变频器不用供水供油,系统简单,运行费用低,则其投资费用较高的部分也可以得到补偿。
                              从上述的比较可知,结合工厂的实际情况,最理想的还是选用的变频调速器。
                            三、应用情况
                              变频器自2001年4月份起我公司在国内一些地区推广应用,并在立窑罗茨风机的电机上正式投入运行后,已有近两年时间,设备使用正常,取得了令人满意的效果。我公司在其中两个厂安装的3台变频器与变频器安装前的同期的运行数据作一比较。
                              注:电度数据为该风机单独安装电度表计量所得。
                              从以上两表实测数据可知,节电效果时十分显著,每吨熟料平均节电25~60%,如果以综合电价0.5元计算,每台变频器价格平均以10万计,大概6~12个月即可收回投资。
                            用变频调速器调节鼓风机风量,在使用上也达到了十分理想的效果。
                              1、 由于省去了放风阀,进窑风量的变化由变频调速来实现,使进窑空气进压及气流速度稳定。操作更加简单,只要转动旋钮就可调节频率变速,频率用数字显示,因为频率与转速成正比关系,所以能精确地定量用风,避免了使用放风阀时引起风压及风量巨变的弊端,从而稳定了立窑煅烧的热工制度,为提高熟料产量质量打下基础,也减轻了工人的劳动强度。
                              2、 有的工厂原来放风是使用循环放风的形式,这样虽能降低风机的噪声,但同时由于大量的过剩风量在风机的管道内循环,因而在放风量达时经常引起风机发热,这就极大地影响了风机的安全运转,用变频调速器控制风量,没有过剩风量循环,为风机的安全运转提供了有利的条件,由于风机经常处于减速运行,因而风机运行噪声也得到了大幅度的降低,并提高了风机的使用寿命,得到了工人的欢迎和赞赏。
                              3、 风机采用变频调速可方便地从低速启动,启动平稳,启动电流小,对提高质量起到良好的作用。
                              可见变频调速在水泥厂的立窑风机上的运用是成功的,达到了预期的效果,其经济效益是显著的,再加上良好的控制性能和改善工况后的效益,确实是企业技术改造的理想设备,得到领导及工人师傅的充分肯定,具有很高的推广应用价值。
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