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摘要：變頻器用于水泥生產(chǎn)過程。具有明顯的節(jié)能效果。是目前最先進(jìn)的節(jié)能調(diào)整設(shè)備，變頻調(diào)速電氣傳動由于其在性能上的優(yōu)異表現(xiàn)。性價比的不斷提高。也正快速取代傳統(tǒng)的調(diào)速方式。成為水泥行業(yè)調(diào)速控制的主。
概述
風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載都是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型。實際應(yīng)用中大部分時間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)。由于交流電機(jī)調(diào)速很困難，常用擋風(fēng)板。回流閥或開/停機(jī)時間。來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量。同時大電機(jī)在工頻狀態(tài)下頻繁開/停比較困難。電力沖擊較大。勢必造成電能損耗和開/停機(jī)時的電流沖擊，采用變頻器直接控制風(fēng)機(jī)。泵類負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運行時。理論上其消耗的功率為額定功率的(80%)2次方。即51.2%。去除機(jī)械損耗電機(jī)銅。鐵損等影響，節(jié)能效率也接近40%。同時也可以實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制。節(jié)能效率將進(jìn)一步提高，由于變頻器可實現(xiàn)電動機(jī)的軟停。軟起。避免了啟動時的電壓沖擊。減少電動機(jī)故障率。延長使用壽命。同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗，
二。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點:
1。效率高.節(jié)約能源，在相同的情況下.交流變頻驅(qū)動比一般直流傳動方式能提高效率5%左右。比電動機(jī)一發(fā)電機(jī)組供電的直流傳動方式提高效率15%左右。比其它交流調(diào)速方式提高效率20%以上。節(jié)能效果顯，變頻調(diào)速用于風(fēng)機(jī)水泵的控制。甚至可節(jié)約電能50%以上，
2。ED2003系列變頻器具有和直流調(diào)速系統(tǒng)相同的調(diào)速平滑。方便。超載力矩和起動力矩大等優(yōu)點，目前較先進(jìn)的變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:100。超載能力可達(dá)150%。60S，
3。所控制的交流電機(jī)容量。速度和電壓等級高，可以根據(jù)需要設(shè)計出高轉(zhuǎn)速。大容量的交流變頻供大型交流電動機(jī)。而直流電動機(jī)因受換向條件的制約其容量和速度受到很大限制，
4。系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度均優(yōu)于工頻傳動指標(biāo)和水平，
5。工/變頻轉(zhuǎn)換電路。保障系統(tǒng)的安全可靠
6。提高了運行可靠性.減少了維修工作量，降低了運行成本，
三。節(jié)能原理
羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)能
羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是不受風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速限制的。不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變，而風(fēng)量則與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的。 即Q=KN
Q:表示風(fēng)量 N:表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 K:為系數(shù)
從公式可知。風(fēng)量調(diào)節(jié)。完全由變頻器改變電機(jī)頻率達(dá)到無級變速。起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果，根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用工藝 ，風(fēng)機(jī)的最低頻15HZ。通常在35HZ左右。有個別時刻50HZ滿風(fēng)量運行。由于立窯工藝基本是一致的。因此在不同的立窯風(fēng)量調(diào)節(jié)量是基本相同的。凡立窯應(yīng)用變頻技術(shù)都可以獲40%左右的節(jié)能效果，
羅茨鼓風(fēng)機(jī)個恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降成正比即N%=△N%。雖然不同于一般風(fēng)機(jī)。水泵節(jié)電率更高。但因它的功率較大。而且只要爐墻不壞。是連續(xù)24小時工作的。并開動時間亦很長，因此節(jié)電潛力大。節(jié)電效果好，
羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后。改變了過去以調(diào)節(jié)出口(進(jìn)口)閥門開度方式來調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式。勞動強(qiáng)度減輕。調(diào)節(jié)的及時性好。提高了產(chǎn)品的合格率。能耗明顯下降，離心式風(fēng)機(jī)。泵類設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比Q∝N。壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比H∝N2。功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比P∝N3(Q:表示流量 N:表示轉(zhuǎn)速 H:表示壓力 P:表示功率 )
由上圖(左)可知。改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化的而功耗則是立方關(guān)系變化。因此在調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時如降低20%的風(fēng)量或流量。功耗則會下降50%，但是必須注意。轉(zhuǎn)速與壓力是平方關(guān)系。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降20%壓力則會下降64%。因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風(fēng)機(jī)那樣。不用考慮轉(zhuǎn)速與風(fēng)壓的關(guān)系，
離心風(fēng)機(jī)。泵類設(shè)備傳統(tǒng)的風(fēng)量。流量控制的。大量的能源耗在風(fēng)門或截流閥的阻力上。風(fēng)門或截流閥控制流量的功耗與流量關(guān)系:P=P0+K•Q Q:表示流量 K:為系數(shù) P:表示功耗 P0:表示基本功率，
由上圖(右)比較風(fēng)門或截流閥控制與變頻調(diào)速調(diào)節(jié)。可以看到在流量變化范圍。采用變頻調(diào)速的方法具有很大的節(jié)能潛力。因此在水泥廠的供水泵或其它離心風(fēng)機(jī)上進(jìn)行變頻改造同樣會取得很大的節(jié)能效果，
變頻系統(tǒng)特點 ：
變頻節(jié)能技術(shù)在水泥廠應(yīng)用后不但節(jié)省了電費支出(節(jié)電率可達(dá)20-50%)。提高了產(chǎn)品質(zhì)量。也增加了使用上的靈活性。對不同工藝性要求適應(yīng)性更強(qiáng)，
避免電機(jī)啟動時電流沖擊大和 電網(wǎng)電壓降低。可明顯減少風(fēng)機(jī)葉輪。機(jī)殼及軸承的磨損。延長檢修換件周期和設(shè)備使用壽命。節(jié)約維修費，
四、工況描述
1、貴公司水泥窯爐風(fēng)機(jī)共11臺，具體情況是：
風(fēng)機(jī) 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11#
功率 55KW 110KW 160KW 75KW 90KW 90KW 55KW 45KW 15KW 11KW 90KW
開度 100% 100% 75% 100% 80% 100% 69% 60% 100% 100% 100%
電壓(引風(fēng)機(jī)實際測量值) 390V 390V 390V 390V
電流（實際測量值） 226.8A 99.3A 66A 44.2A
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風(fēng)機(jī) |
1# |
2# |
3# |
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5# |
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8# |
9# |
10# |
11# |
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功率 |
55KW |
110KW |
160KW |
75KW |
90KW |
90KW |
55KW |
45KW |
15KW |
11KW |
90KW |
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開度 |
100% |
100% |
75% |
100% |
80% |
100% |
69% |
60% |
100% |
100% |
100% |
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電壓(引風(fēng)機(jī)實際測量值) |
390V |
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390V |
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390V |
390V |
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電流（實際測量值） |
226.8A |
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99.3A |
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66A |
44.2A |
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2、水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)1臺：200KW，工作電壓390V，工作電流為267A，風(fēng)門開度正常只有11-12％，最大開度為30％。
3、水泵房：水泵電機(jī)，4臺，75KW，兩用兩備，
冷卻塔風(fēng)機(jī)，2臺，7.5KW。
實際測量：1＃水泵，75KW電機(jī)，電壓為390V。電流為100A；
2＃水泵，75KW電機(jī)，電壓為390V。電流為105A；
其中1臺冷卻塔風(fēng)機(jī)，7.5KW，電壓390V，電流10A.
四。改造方案
根據(jù)技術(shù)要求。本方案采用變頻調(diào)速技術(shù)。把擋風(fēng)門開的最大。根據(jù)生產(chǎn)需要人工可隨時在現(xiàn)場。也可在電氣控制室控制。只需調(diào)節(jié)電位器即可調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)可隨時隨意改變引風(fēng)。鼓風(fēng)量。以適應(yīng)變化。保持風(fēng)機(jī)的正常經(jīng)濟(jì)運行。并達(dá)到穩(wěn)定控制。方便操作。節(jié)約能源的目的，根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，具體技改措施如下：
1、水泥窯爐風(fēng)機(jī)改造：為3＃、5＃、7＃、8＃風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)匹配的變頻節(jié)電設(shè)備改造；為水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)也進(jìn)行相應(yīng)匹配的變頻節(jié)電設(shè)備改造。
風(fēng)機(jī) 3＃ 5＃ 7# 8# 水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)
功率 160KW 90KW 55KW 45KW 200KW
電壓 390V 390V 390V 390V 390V
電流 226.8A 99.3A 66A 44.2A 267A
風(fēng)門開度 75% 80% 69% 60% 11~30%
匹配變頻器 ED2003-4T1600FP ED2003-4T0900FP ED2003-4T0550FP ED2003-4T04500FP ED2003-4T2000FP
預(yù)計節(jié)電率 30％以上 20％以上 35％以上 40％以上 50％以上
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風(fēng)機(jī) |
3＃ |
5＃ |
7# |
8# |
水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī) |
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功率 |
160KW |
90KW |
55KW |
45KW |
200KW |
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電壓 |
390V |
390V |
390V |
390V |
390V |
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電流 |
226.8A |
99.3A |
66A |
44.2A |
267A |
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風(fēng)門開度 |
75% |
80% |
69% |
60% |
11~30% |
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匹配變頻器 |
ED2003-4T1600FP |
ED2003-4T0900FP |
ED2003-4T0550FP |
ED2003-4T04500FP |
ED2003-4T2000FP |
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預(yù)計節(jié)電率 |
30％以上 |
20％以上 |
35％以上 |
40％以上 |
50％以上 |
注：利用原控制溫度系統(tǒng)采樣，通過變頻節(jié)電設(shè)備控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能目的。
2、水泵房水泵改造：
2臺，75KW水泵，安裝2臺ED2003-4T0750FP變頻節(jié)電設(shè)備，通過壓力和流量系統(tǒng)采樣，變頻PID控制，實現(xiàn)恒壓供水；
2臺，7.5KW冷卻塔風(fēng)機(jī)，安裝2臺ED2003-4T0075FP變頻節(jié)電設(shè)備。
五。我司變頻節(jié)電設(shè)備初步報價：按1KW報價800元計算：572000元。
六。結(jié)束語
利用變頻器調(diào)速是目前最佳的調(diào)速方式.傳統(tǒng)的調(diào)速。流量控制方式存在效率低。質(zhì)量差。消耗大。故障率高等弱點，利用變頻器調(diào)速來改造落后的傳統(tǒng)調(diào)速方式。能明顯提高用電效率。同時有利于提高水泥生產(chǎn)過程的自動化水平。提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率。降低工人勞動。從而有利于提高水泥企業(yè)競爭力，隨著變頻技術(shù)的不斷提高和水泥從業(yè)人員對其認(rèn)識的不斷加深。變頻技術(shù)必將在水泥生產(chǎn)過程中有關(guān)更廣闊的應(yīng)用前景。
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