水泥行业解决方案

水泥行业风机变频节能的解决方案

水泥厂的可改造设备有

头排引风机矿渣磨除尘风机、尾排引风、高温风机皮带输送机、斗式提升机、循环风机、粉磨离心风机、煤粉引风机,收尘离心锅炉引风机，煤粉通风机、锟压机、球磨机等

一：水泥厂的生产工艺

一.

改造的必要性及原理

在水泥行业的立窑、回转窑风机这样的设备，耗电量极大，起动电流很高，要求变压器有足够大的富余量，同时用电动阀门、挡风板等装置来调节风量，在风道系统设计时，为满足生产环境的最大要求，必须留有余量，因此风机的风量和压力往往偏大，功率的偏大设计必然造成能量的浪费。

在传统的情况中，都是采用阀门来调节风量的，有些也采用旁通阀或者回流阀来解决流量和压力余量过大的问题，这些方法都存在着很大的能量消耗，很多的风机有30～70%的能量是消耗在调节阀的压降上的，不仅造成电能的浪费，工作效率低，而且开动阀门时，还发出啸声和振动，经常发生事故。

近几年来变频技术的出现，彻底改变了这一状况，实践证明在风机的系统中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节风量和压力的变化用来取代阀门控制风量，能取得明显的节能效果。

我们以立窑、回转窑上的风机为例进行简单的案例分析

1.节能原理立窑、回转窑上的风机的运行工况由立窑、回转窑的负荷情况决定，根据流体力学理论，电机轴功率P和风量Q、压力H之间的关系为：

P=K＊H＊Q/η

其中K为常数；

η为效率。

它们与转速N之间的关系为：

Q1/Q2=N1/N2

H1/H2=（N1/N2）2

P1/P2=（N1/N2）3

图中曲线1为风机在恒速下压力H和流量Q的特性曲线，曲线2是管网风阻特性（阀门开度为100%）。假设风机在设计时工作在A点的效率最高，输出风量Q1为100%，此时的轴功率P1=Q1＊H1与面积AH10Q1成正比。根据工艺要求，当风量需从Q1减少到Q2（例如70%）时，如采用

调节阀门的方法相当于增加了管网阻力，使管网阻力特性变到为 2

曲线3，系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行，由图中可以看出，风压反而增加了，轴功率P2与面积BH20Q2成正比，减少不多。

如果采用变频调速控制方式，将风机转速由N1降到N2，根据风机的比例定律，可以画出在转速N2下压力H和流量Q特性如曲线4所示，可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3将大幅度降低，功率P3（相等于面积CH30Q2）也随着显著减少，节省的功率△P=△HQ2与面积BH2H3C 成正比，节能效果是十分明显的。

由流体力学可知，风量Q与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率P与转速的立方成正比，当风量减少，风机转速下降时，起功率下降很多。

例如风量下降到80%，转速也下降到80%时，则轴功率下降到额定功率的51%；如风量下降到50%，功率P可下降到额定功率的13%，当然由于实际工况的影响，节能的实际值不会有这么明显，即使这样，节能的效果也是十分明显的。

因此在有风机、水泵的机械设备中，采用变频调速的方式来调节风量和流量，在节能上是一个最有效的方法。

节能系统：

综上所述，只要正常生产过程中电动阀门的开度在85%以下，在安装节能系统之后，我们预计节能率应在30%以上。同时节能系统还具有以下优点：

1．采用死循环控制系统，可靠性，精确度，稳定性都有很大提高。2．实现电机软起动，消除电机起动电流的冲击，延长机械设备的使用

寿命。

3．KTC变频器采用向量控制，具有采用本公司独特的通用向量控制，发

挥超群的力矩特性。

·内装制动晶体管外接制动电阻，便可得到很大的制动力。

·保护功能更加充实

·内装浪涌电流抑制回路

·接地保护万无一失的效果。

高速电流限制功能，抑制了过电流抖动（额定电流的200%以上）。使

无抖动运行（瞬停再启动运

行、失速防止功能，异常复位再试等）更上一个台阶。

案例及节能效益分析

北京仟亿达科技有限公司对唐山弘也水泥有限公司的高压设备：窑尾高温风机. 粉磨离心风机. 收尘离心锅炉引风机. 窑头锅炉引风机. 窑尾排风机。低压设备：G15a.08(2) 篦冷风机. G15a.09(3) 篦冷风机. G15a.07b(6) 篦冷风机.

G15a.05a(7) 篦冷风机. G15a.07a(8) 篦冷风机. G15a.06a(9) 篦冷风机.

G15a.05b(10) 篦冷风机. G15a.06b(11) 篦冷风机。

建设后达成的效果：电机系统节能改造后节电1740.5万千瓦时、年节能6091.75吨标准煤，减排二氧化碳16325.89吨，削减二氧化硫97.47吨，同时提高设备效率，可以实现节能降耗，还可以降低厂用电率和用电成本，对增加水泥厂的经济效益意义重大。

日常工作中应注意的几点问题

1、变频器应用的环境与散热问题

由于水泥生产现场粉尘较大，环境相对恶劣。作为电力电子设备，由于产生约3%～4%的损耗发热需要散热（一般采用风冷散热），所以高压变频器应加强

防尘处理和日常维护，并定期进行吹灰除尘。

2、谐波干扰问题

谐波超标会使电网中的元件产生附加的谐波损耗，并将导致继电保护和自动装置的误动作，影响各种电气设备的正常工作。为避免控制干扰，高压变频器的控制线应采用屏蔽电缆且单端接地，在布线时与动力缆分设在不同的电缆桥架内。

3、风机工况发生变化负荷瞬间增大跳车问题

对风机不定期的尖峰负荷运行状况进行全方位、针对性的检测，消除风机工况发生变化负荷瞬间增大故障隐患，确保设备的平稳运行，这样降低了电机、风机设备的故障率。