一、 艾默生變頻器在離心風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)水泥廠離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，是通過設(shè)置在排風(fēng)管道的電動(dòng)閥門的開度來調(diào)節(jié)的。這種通過增加系統(tǒng)阻力改變風(fēng)量的方法造成較大的能源浪費(fèi)。從表1可以看出，利用變頻器節(jié)能顯著。廣東南華水泥有限公司選用艾默生變頻器在3號(hào)濕法回轉(zhuǎn)窯132KW窯尾離心風(fēng)機(jī)上應(yīng)用，節(jié)電率35.3%,年節(jié)約電費(fèi)14.19萬元.噸熟料電耗降低1.28度（見表2）.
表1 風(fēng)機(jī)（水泵）電動(dòng)機(jī)消耗特性表
風(fēng)量（%） 軸功率（KW） 出口檔板 入口檔板 變頻
  電機(jī)輸入（KW） 總損失（KW） 電機(jī)輸入（KW） 總損失（KW） 電機(jī)輸入（KW） 總損失（KW）
100 100 107 7 106 6 108 8
90 72.9 103.5 30.6 84 11.1 79 6
80 51.2 99.5 48.3 72.5 21.3 55 3.8
70 34.3 95 60.7 68 33.7 38 3.7
60 21.6 89.5 67.9 64 42.4 25 3.4
50 12.5 84 71.5 60 47.5 15 2.5
40 6.4 77.5 71.5 56 49.6 9 2.6
30 2.7 71 68.3 52 49.3 5 2.3
注:本表摘自中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電控系統(tǒng)與裝置專業(yè)委員會(huì)編寫的<<風(fēng)機(jī)水泵交流調(diào)速節(jié)電技術(shù)>>
表2 南華水泥有限公司3號(hào)窯尾離心風(fēng)機(jī)變頻器投運(yùn)前后對(duì)比
 一次電壓（V） 一次電流（A） 輸入功率（KW） 功率因數(shù) 閥門開度（%）
投運(yùn)前 399.92 146.43 84.19 0.83 72
投運(yùn)后 400.57 85.35 54.48 0.92 100
需要指出的是，離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，而壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比。功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降20%時(shí)，壓力會(huì)下降36%,而功率則會(huì)下降48.9%，節(jié)能特別顯著。
二、艾默生在羅茨風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
我國(guó)絕大多數(shù)水泥廠羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量是根據(jù)生產(chǎn)過程工況的變化，通過放風(fēng)電動(dòng)閥放走多余風(fēng)量來調(diào)節(jié)的，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。我國(guó)有立窯6000余臺(tái)。每臺(tái)都配備132KW左右的羅茨風(fēng)機(jī)，*一項(xiàng)節(jié)電潛力就很大。羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是不受風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速限制的，而風(fēng)量與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。加此，對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)可由變頻器改變風(fēng)機(jī)的供電電源頻率進(jìn)行無級(jí)調(diào)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，從而實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。理論和實(shí)踐證明，凡立窯羅茨風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速可以獲得40%左右節(jié)能效果。江山大陳水泥廠在1號(hào)窯132KW羅茨風(fēng)機(jī)上安裝變頻器后，節(jié)電率高達(dá)62.2%，噸熟料電耗由安裝變頻器前的15.22度下降到安裝后的5.55度；河南焦作水泥廠一分廠在1000t/d水泥熟料旋窯生產(chǎn)線生料流態(tài)化系統(tǒng)55KW羅茨風(fēng)機(jī)上安裝了EV2000-4T0550P型變頻器后，節(jié)電率高達(dá)73.2%，平均每日用電量由安裝前的606度下降到安裝后的162度，每日節(jié)電444度。
三、艾默生在調(diào)速設(shè)備上應(yīng)用
我國(guó)水泥廠存在大量滑差調(diào)速電機(jī)，而滑差調(diào)速方法是一種耗能的低效調(diào)速方法?；铍姍C(jī)主電機(jī)軸輸出功率Pо：
Pо∝Mо*Nо
式中：Mо------負(fù)載轉(zhuǎn)矩；
Nо------主電機(jī)轉(zhuǎn)速矩；
∝-----正比關(guān)系
滑差頭輸出功率P1：
P1∝Mо*N1
式中：N1----滑差頭轉(zhuǎn)速。
滑差頭功率損耗△P=（P0-P1）∝Mо*（N0-N1） （1-5）
由式（1-5）可以看出，滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速N1越低，浪費(fèi)的能源越大。我國(guó)立窯御料機(jī)大多數(shù)采用15～30KW的滑差調(diào)速電機(jī)，轉(zhuǎn)速通常控制在300～1000r/min，而正常運(yùn)行在400 r/min左右，采用變頻調(diào)速可帶電50%～60%。湖南黎家坪水泥廠的三臺(tái)立窯御料機(jī)，原滑差電機(jī)的功率為15KW，改用11KW的籠型電機(jī)，采用變頻調(diào)速后節(jié)電50%。在水泥廠中除了產(chǎn)窯御料機(jī)采用滑差電機(jī)外，還有很多設(shè)備同樣是采用滑差電機(jī)如裙板喂料機(jī)，喂煤絞刀、調(diào)速皮帶稱等，變頻調(diào)速的節(jié)能前景大有可為。對(duì)回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)等一切需交流調(diào)速的設(shè)備都可以采用變頻調(diào)速器。
需指出的是，變頻器節(jié)電效果的大小，除了設(shè)備本身的節(jié)電潛力外，更主要的是與實(shí)際工況有直接關(guān)系。如風(fēng)機(jī)選型裕度過大，放風(fēng)量大，時(shí)間長(zhǎng)，則節(jié)電*，反之節(jié)電效果相對(duì)降低。
四、艾默生變頻器在空氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用
我國(guó)水泥廠絕大多數(shù)空氣壓縮機(jī)不同程度存在著起動(dòng)頻繁、壓力工況不匹配及“排空”現(xiàn)象，造成嚴(yán)重能源浪費(fèi)。在空氣壓縮機(jī)裝上艾默生變頻器后放可根據(jù)需要的壓縮空氣量來改變空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到節(jié)能的目的。某水泥廠在4L-20/8空壓機(jī)（電機(jī)功率為132KW）上安裝變頻器后、*達(dá)到壓力----轉(zhuǎn)速----功率的全閉環(huán)自動(dòng)控制，使壓縮機(jī)在工況1-8㎏f/cm3內(nèi)可任意調(diào)整的基礎(chǔ)上，隨著用氣量的變化，在保持壓力穩(wěn)定的條件下，電機(jī)由變頻器自動(dòng)調(diào)速，做到壓力（含流量）---轉(zhuǎn)速---功率*動(dòng)態(tài)匹配，節(jié)電率達(dá)29.1%，年節(jié)9.5萬度。同時(shí)，應(yīng)用變頻器后，空壓機(jī)可在任何壓力下隨意起動(dòng)，打破了以前不允許帶壓起動(dòng)的規(guī)定，起動(dòng)電流也由以前的800A降為80～100A，減少90%左右，這使用電設(shè)備處于穩(wěn)態(tài)無沖擊的狀態(tài)下運(yùn)行，從而減少了設(shè)備維護(hù)工作量，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。對(duì)新建企業(yè)，大容量的空壓機(jī)安裝變頻器后，由于變頻器大幅度地降低了電機(jī)的起動(dòng)電流，從而可以減小變壓器、開關(guān)、熔斷器等電源設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，因而使電源設(shè)備小型化，降低安裝成本，提高電機(jī)運(yùn)行的安全性。
五、艾默生TD2100變頻器在供水泵上的應(yīng)用
水泥廠的用水不是每時(shí)每刻都處于恒定狀態(tài)，因此對(duì)水泵的流量不加控制的話，在用水低峰期，泵口壓力增加，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。供水泵使用變頻調(diào)速器后，可通過安裝在管網(wǎng)出水口處的壓力傳感器，與變頻器（內(nèi)含PID調(diào)節(jié)器,PLC）構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制回路，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)控制流量，保持壓力恒定，從而使供水泵在*節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行。這與氣壓給水設(shè)備相比，可節(jié)省建設(shè)面積80%，節(jié)省投資40%，節(jié)電30%以上，節(jié)水10%以上。同時(shí)還具有低噪音、高可靠性、恒壓供水、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。在深井水泵供水系統(tǒng)中，由于貯水池容量一定，而地下水位和用水量變化量，會(huì)造成供、用水不平衡。安裝變頻調(diào)速器后，通過在貯水池定位液位傳感器，將信號(hào)反饋給變頻調(diào)速器，來改變深井泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到保證供、用水平衡的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)電，節(jié)水的目的。
六、艾默生變頻器在水泥廠窯尾料漿喂料中的應(yīng)用
在濕法水泥窯煅燒過程中，窯尾料漿的喂料控制是至關(guān)重要的一環(huán)，它直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。傳統(tǒng)的喂料控制方式有兩種（1）勺式喂料：?jiǎn)挝簧椎娜莘e一定，通過調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制喂料量，這是老濕法窖普遍喂料方式，計(jì)量較準(zhǔn)，但控制較復(fù)雜；（2）采用閥門調(diào)節(jié)，用電磁流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量的方式，這是近幾年發(fā)展起來的喂料方式，控制較簡(jiǎn)便，但閥門執(zhí)行器頻繁動(dòng)作，易出故障。以上兩種方式料漿泵都是以工頻恒速運(yùn)行的。如圖（1）所示為第二種喂料的框圖（*種把流量計(jì)和閥門換為勺式機(jī)），

料漿平衡倉(cāng)
流量計(jì)
閥門
料漿泵
料漿池
入窖


多余的料漿
窯速

 

圖（1） 傳統(tǒng)料漿控制框圖
對(duì)于料漿泵，具有以下特性：其（流量）Q∝N（轉(zhuǎn)速），（揚(yáng)程）H∝N2，（軸功率）W∝N3。當(dāng)流量減小時(shí)，如果泵的轉(zhuǎn)速也隨之下降，則軸功率可以降低很多，如果采用改變料漿泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)料漿的流量，就能節(jié)約大量能量。而變頻器具有良好的驅(qū)動(dòng)性能，包括PID控制等*控制算法、豐富的控制功能以及節(jié)能節(jié)電等顯著特點(diǎn)，因此可以采用變頻器來對(duì)原喂料方式進(jìn)行改造。
本系統(tǒng)經(jīng)改造投入運(yùn)行后，工作穩(wěn)定可靠，操作方便，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。采用變頻控制，料漿泵啟/停時(shí)無沖擊電流，正常運(yùn)行時(shí)相對(duì)運(yùn)行轉(zhuǎn)速較低，使機(jī)械損耗減小，漿泵葉輪磨損明顯減小，檢修周期加長(zhǎng)，可以不備用料漿泵，機(jī)械效率得到提高。本系統(tǒng)另一重要特點(diǎn)是能夠節(jié)約大量電能：改造前料漿泵恒速運(yùn)行，電流平均為110A，改造后喂相同的料漿，電流降為5，節(jié)約功率37.5KW（漿泵為75KW）。如果以0.4元/度電來計(jì)算，則1個(gè)月可節(jié)約電費(fèi)：37.5×24×30×0.4=10760元， 1年至少可節(jié)約電費(fèi)10萬元，而料漿泵和流量計(jì)共計(jì)投入才4萬，不到半年就可收回成本，而且在新線的土建施工時(shí)，由于漿直接抽進(jìn)窯而少了平衡倉(cāng)，還可以減少土建高度，費(fèi)用也相應(yīng)減少。

 

 

深圳市大華科技有限公司
2005/8/15

 

 

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