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【緒論】在水泥制造行業(yè)，某些功率大、且連續(xù)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(tǒng)計在水泥制造成本中電費成本約占總成本的30%左右，因此很有必要通過對相應耗電量大的設備做一些工藝上的節(jié)能改造，利用節(jié)電的效果來降低水泥的制造成本、提高經營上的利潤空間和市場競爭力。
【關鍵詞】水泥 變頻 改造
【前言】通過了解水泥制造工藝，及對一些水泥廠生產設備的實際考察，大部分水泥廠的一些設備尤其是一些大功率設備在生產過程中絕大部分時間都是不滿負荷,設備運行的自動化程度相當低,幾乎完全靠人工調節(jié),如機立窯供風系統(tǒng)、成球預加水系統(tǒng)、生料均化給料系統(tǒng)、水泥選粉系統(tǒng)、機立窯卸料系統(tǒng)等。萬諾公司和天馬水泥有限公司的工程技術人員通過對以上系統(tǒng)的長期跟蹤研究，并結合改造幾十條水泥生產線的實踐經驗，開發(fā)出比較成熟的水泥廠五大生產系統(tǒng)變頻調速控制的改造方案，此方案投資少，安裝、調試及控制方便，運行可靠，節(jié)電效果明顯，并提高了生產過程的自動化程度和加工工藝精度，受到水泥制造行業(yè)的歡迎。
某泥制造有限公司共有三條水泥生產線，我們首先對一臺132 kW 選粉風機進行變頻改造，經過一段時間的測試證明節(jié)能效果特別明顯 ，所以從去年下半年年開始，陸續(xù)對立窯上的送風機（245 kW一臺，215kW兩臺）、選粉機、選粉風機及盤塔送料等電機進行了變頻改造，至今已投資約130萬元，改造了從1.5KW到250 KW大小共130臺電機。改造后的實際測試情況證明在幾個月的時間里靠節(jié)約的電費就收回整體投資，在以后的生產經營中也能夠以較低的生產成本在市場的競爭中處于更有力的位置。下面就該水泥制造有限公司的改造情況來分析上述各系統(tǒng)變頻改造方案的實際效果。
- 機立窯供風系統(tǒng)系統(tǒng)變頻改造裝置
該水泥有限公司像其它的老水泥企業(yè)一樣，機立窯供風系統(tǒng)是通過調節(jié)擋風板的開啟角度的落后的機械調節(jié)方法來滿足燒結時不同的用風量，這種操作方式的缺點是明顯的：1、電能浪費嚴重；2、調節(jié)精度差；3、啟動電流對電網沖擊大；4、電機及風機的轉速高，負荷強度重；5、起動時機械沖擊大,設備使用壽命低;6、噪聲大，粉塵污染嚴重等。改造后的變頻供風系統(tǒng)是在保留原供風系統(tǒng)的基礎上增加一套變頻回路與原回路并聯，形成雙回路可轉換控制系統(tǒng)，并將變頻器的調速裝置安裝在窯上，通過調節(jié)電機（風機）的轉速來調節(jié)燒結時的用風量。其特點：1、節(jié)電效果好（由于電機消耗的功率跟電機轉速的三次方成正比，改造后電機大部分時間運行在35-40Hz左右既可滿足用風量，節(jié)電率大于百分之二十）；2、具有軟起功能，降低負荷強度，延長設備使用壽命，啟動電流小，相當于增加電網容量；3、調節(jié)風量精度準確、方便；4、無需旁通放風，減少水泥粉塵污染等。改造后的測試結果見表一。
（表一）立窯送風機變頻改造節(jié)能效果分析表
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變頻器型 號
kW
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原運行頻 率 Hz
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原運行電 流A
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原消耗功 率kW
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現運行頻 率Hz
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現運行電 流A
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現消耗功 率kW
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日節(jié) 電量 kWh
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月節(jié)約
電費
(元)
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投資回收期（月）
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節(jié)電率（%）
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250
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50
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350
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231
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40
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280
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184
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1128
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17920
|
7.5
|
20
|
|
220
|
50
|
260
|
171
|
40
|
200
|
131
|
960
|
14400
|
9
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23
|
|
220
|
50
|
265
|
174
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40
|
200
|
131
|
1032
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15480
|
8.5
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25
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生料成球工序是影響水泥熟料燒結質量的關鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應用變頻器后能通過跟蹤生料供給量對成球預加水泵的轉速進行無級調速，從而實現全自動化的閉環(huán)控制，料水配合穩(wěn)定，成球效果良好，大大提高水泥燒結質量。此系統(tǒng)改造主要為提高自動化程度和制造工藝水平考慮，由于功率較小省電效果還在其次。
此系統(tǒng)用變頻改造后，將所有送料口處的送料電機用變頻器進行同步無機調速，等比例送料，提高均化效果，此點也是從制造工藝角度考慮。
水泥選粉系統(tǒng)的工作原理是根據所生產的水泥的標號的不同，調節(jié)選粉機和選粉風機的轉速，從而選出不同細度的水泥制品。老式選粉機要調整風機軸上的扇葉的數量和角度，經過對比試驗達到所要求的選粉細度；新式選粉系統(tǒng)分選粉機和選粉風機兩部分，選粉機由滑差電機調速，選粉風機靠調節(jié)擋風板角度調節(jié)用風量。這兩種系統(tǒng)都存在操作工藝復雜、調節(jié)精度差、浪費電能嚴重的缺點，特別是滑差點機不但費電，由于水泥制造環(huán)境粉塵嚴重，因此滑差頭骨脹率特別高，維修困難。變頻改造后，不管是老式系統(tǒng)還是新式系統(tǒng)，只要將電機調節(jié)到一個特定的轉速就能選出所需要的細度的顆粒，在節(jié)約電能的同時還做到了連續(xù)化、自動化生產，既提高了勞動效率，又降低了勞動強度，綜合效益明顯。（具體測試結果見表二）
（ 表二） 選粉風機變頻改造節(jié)能效果分析表
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變頻器型 號
kW
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原運行頻 率 Hz
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原運行電 流A
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原消耗功 率
kW
|
現運行頻 率Hz
|
現運行電 流A
|
現消耗功 率kW
|
日節(jié) 電量 kWh
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月節(jié)約
電費
(元)
|
投資回收期月）
|
節(jié)電率（%）
|
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132
|
50
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120
|
80
|
40
|
80
|
53
|
648
|
19440
|
|
|
|
75
|
50
|
85
|
56
|
40
|
50
|
32.9
|
553
|
8298
|
5
|
41
|
|
75
|
50
|
75
|
49.4
|
40
|
50
|
32.9
|
395
|
5936
|
7
|
33
|
|
55
|
50
|
77
|
46
|
40
|
45
|
29.6
|
394
|
5922
|
6
|
35
|
|
55
|
50
|
72
|
42.5
|
40
|
42
|
27.5
|
360
|
5400
|
6.5
|
31
|
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為使水泥燒結過程中加料、供風、卸料三平衡，立窯普遍采用滑差電機（電磁調速電機）做為盤塔式卸料裝置的動力，該電機不但防護等級滿足不了水泥生產現場環(huán)境的需要，而且在相同輸出轉速的條件下消耗的功率也比系列電機高出百分之二十左右，在降低轉速時相差更多，因此采用變頻調速系統(tǒng)代替滑差調速后，解決以上所訴的缺點，且調速性能遠遠高于滑差調速電機，在節(jié)電的同時維修費用也大大降低，在各行業(yè)得到普遍應用。
（表三） 卸料系統(tǒng)變頻改造效果分析
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變頻器型 號
kW
|
原運行頻 率 Hz
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原運行電 流A
|
原消耗功 率
kW
|
現運行頻 率Hz
|
現運行電 流A
|
現消耗功 率kW
|
日節(jié) 電量 kWh
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月節(jié)約
電費
(元)
|
投資回收期（月）
|
節(jié)電率（%）
|
|
22
|
50
|
29
|
19.1
|
15
|
8
|
5.26
|
332
|
4982
|
3
|
72
|
|
22
|
50
|
27
|
17.8
|
15
|
6
|
4
|
330
|
4957
|
3
|
77
|
|
22
|
50
|
25
|
16.5
|
15
|
5.5
|
3.6
|
308
|
4629
|
3.5
|
78
|
|
18.5
|
50
|
22
|
14.5
|
15
|
5.5
|
3.6
|
261
|
3916
|
3
|
75
|
|
18.5
|
50
|
17
|
11.5
|
15
|
4.5
|
4
|
180
|
2602
|
4.5
|
73
|
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應用變頻器對可以調速的電機進行控制，在節(jié)約大量電能的同時，還具有軟起功能，同時降低了電機的起動電流和運行電流，降低整個電力系統(tǒng)和機械系統(tǒng)啟動和工作時的負荷強度，延長了機械部件的使用壽命。另外對滑差電機的變頻改造提高了電機的防護等級，減少了因環(huán)境惡劣而造成的電機故障率。
由于變頻器工作和啟動時電流的下降，為其他設備的啟動提供了必要的保證，無形中增加了工廠的電力容量，這對電網電壓不穩(wěn)和電力容量偏小的場合尤為有利。象該水泥有限公司這樣整體改造后,可省下200KVA的變壓器容量,新上設備時變電所可暫不增容,可節(jié)省大量投資。
當然，經過變頻改造后還應加強生產工藝方面的管理，再生產允許的條件下合理的調節(jié)電機的轉速，以達到理想的節(jié)能結果。這有待于在以后的工作中加以不斷的完善。
【結論】水泥廠成功的經驗充分說明了水泥行業(yè)變頻改造的非凡潛力，之所以能在不到一年的時間內投入這么大的資金進行改造，一方面是因為該公司具有很強的經濟實力及公司領導層具有非凡的遠見卓識，另一方面也充分說明投資這項改造公司可以得到豐厚的利益回報，并且整體提高了公司在生產工藝方面的自動化程度。
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