水泥厂高压风机节能技改简述

水泥厂风机的节能技改

ｌ节酾

引言２变频调速的原理

随着国民经济的高速发展．我国建材工业也取得了长足的发展．不仅产量大幅度上升．而且培养了一批具有世界先进水平的骨干企业。但是。与世界发达国家相比，我国的建材工业总体水平还比较落后：而且．进一步加强节能工作既是深入贯彻科学发展观和落实节约资源的一项基本国策．也是建没节约型社会的一项重要措施。水泥企业虽然是能源消耗大户。但是有着巨大的节能潜力。如何合理利用能源、提高能源利用效率？如何从源头上杜绝能源的浪费。提高企业的经济效益？这些都是水泥企业面ｌ临的重要问题。本文从电气自动化专业的设计角度，对华润水泥（贵港）有限公司二期水泥磨系统“Ｂ．１９循环风机的节能技改方案作简单阐述。

１

技改背景

变频调速器是利用电力半导体器件的通断工作将工频电源变换成另一频率的电能控制装置。异步电动机使用变频调速器的原理是将交流顺变成直流．平滑滤波后再经过逆变回路，将直流变成不同频率的交流电．使电机获得无极调速所需的电压、电流和频率。通过改变异步电动机频率的大小来改变风机的转速。还可以将风机的风门全部打开。从而可以大大的减小电机的输出功率．起到节能的作用。

异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率ｆ来改变同步转速而实现调速的．在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率，因而消耗转差功率小。效率高，这是异步电动机的最为合理的调速方法。

对离心式风机而言，流体力学有以下原理：输出风量Ｑ与转速ｎ成正比；输出压力Ｈ与转速ｎ２成正比；输出轴功率Ｐ

与转速ｎ３成正比，即：

为了响应国家节能减排以及公司“节约成本、提高经济效益”的号召，对循环风机进行节能技改是很有必要的。另外，从发展的趋势看．水泥企业随着生产工艺的要求采用变频词速的设备将越来越多，而且，风机设备采用变频器调速的节能效果尤其明显。一般来讲．风机在选型计算时通常都留有一定的富裕量；同时，在生产过程中。由于各种条件和因素的综合影响．通常发生电动机的运转负荷率偏低以及因为在设备设计时预留的余量过大．从而导致“大马拉小车”的现象存在；另外，电机定速旋转不可调节。所以，这样的运行方式自然浪费

很大。

Ｑｌ／Ｑ剐Ｉ／ｎ２

Ｈ１／ＨＦ（ｎｌ／ｎ２）２ｐｌ／ｐ产（ｎｌ／ｎ２）’

当风机风量需要改变时，如调节风门的开度，则会使大量电能白自消耗在阀门及管路系统阻力上。如采用变频调速调节风量．可使轴功率随流量的减小大幅度下降。变频调速时。当风机低于额定转速时．理论节电为

Ｅ－［１一（ｎ／ｈ）３］×ｎ汀（ｋＷ．ｈ）

万方数据

水泥厂风机的节能技改

式中：Ｉｒ额定转速

ｎＬ一实际转速

卜额定转速时电机功率

Ｔ－工作时间

可见。通过变频调速对风机进行改造．不但节能而且大大提高了设备运行性能。以上公式为变频节能提供了充分的理

论依据。

３节能数据分析和计算３．１风机目前运行参数

水泥磨产量在１６０讥时，风机风量１３．８０２４万ｍⅦ；压

力１．０３４ｋＰａ；工况温度８０℃；风机转速７３０ｒ：／ｍｉｎ；风门开度３４％；风机运行效率２１．９％；电机输入功率２０５．９ｋＷ。

从标定结果看．风机实际是在远远偏离原设计的工况点运行．此时的风机均在低效非正常工况区运行．从而导致风机磨损严重。造成运行电耗增加。结合一期、二期循环风机系统综合分析．风机功耗大的原因有以下几个方面：ａ系统实际运行点远远偏离设计工况点．ｂ由于风机和电机为直接联动恒速传动。参数调节只能靠入口风门调节。

针对现场实际运行工况参数及现行的实际产量．从风机运行的可靠性及经济性出发．采用变频低压电机来实现风机的稳定运行。经现场标定及分析结果。风机运行参数为：工况温度８０℃；流量１５７５００ｍ们ｌ；压力１．４２６ｋＰａ；转速４７５—５加∥ＩＩｌｉｎ；轴功率８７．２ｋＷ；电机功率１６０ｋＷ；ＡＣ３８０Ｖ。电机运行输入功率基本在９０～１１０ｋＷ可满足生产工况点要求。

３．２计算节电收益

（１）原电机输入功率２０５．９ｋＷ减去改低压电机输入功率１１０ｋＷ（取大值）等于９５．９ｋＷ，即每小时可节电９５．９ｋＷ；

（２）按年平均运转率８０％，电机全年工作时间：２４ｈ×３６５

天×８０％＝７００８ｈ：

（３）年节电量：９５．９ｋＷｘ７００８ｈ＝６７２０６７．２ｋＷ．ｈ，即

６７２０６７．２度电：

（４）按平均电价Ｏ．５２元／度计算，则年节电费用为：６７２０６７．２×０．５２：３４．９４７５（万元）。

３．３电机数据

原高压电机型号为ＹＦＫＫ５００一８；额定功率３５５ｋＷ；额定

电压１０ｋＶ；额定电流２９．１Ａ；额定转数７４５ｒ／ｎｌｉＩｌ；功率因素

功率１６０ｋＷ；额定电压３８０Ｖ；额定电流３３３Ａ。

４改造方案

万方数据

节瓢

４．１经过对原系统进行分析和根据提供的负载参数及运

ｉ

行工况。公司为循环风机配置了低压变频器。变频器型号是

ＡＢＢ

ＡＣＳ８００—０４也６０一３．把该系统的风压控制由原来的挡

板调节改为变频器调节．即取消原挡板电动调节器，而由变频器对电机本身进行调速．使得风压达到工况要求值。变频器设备接人部位是在低压电力室低压母排和改造电机之间．变频器控制接入原有的ＤＣＳ系统．ＤＣＳ系统需要做适当修改并由ＤＣＳ系统来完成正常操作．还需要确定循环风机低压变频控制的ＤＩ，Ｄｏ，ＡＩ，ＡＯ点号。并进行编程。

４．２根据技术要求．本方案采用的变频调速技术。员工根据生产需要可以随时在现场或在电气控制室控制．只需要调节电位器即可调节风机转速。本方案主要是在中央控制室进行的远程操作控制。系统可随时随意改变引风量，以适应生产上的变化．保持风机的正常经济运行。达到稳定控制、方便操作、节约能源的目的。由于原来电机的工作电压为高压１０ｋＶ。为了保证安全．我们对原有高压配电柜和阀门调节系统作了妥善处理。封存原来的高压柜和高压电缆。作好警示标记和有关的安全技术措施。低压变频改造后。按照变频电机和风机的联接尺寸．我们设计制作了一套直接连接对轮和基座。安装时。仅需将原高压电机及其连接设施拆除。将新的低压变频电机和连接对轮装上。即可达到安装要求。安装方便快捷。

４．３带负荷试机

中控员在中央控制室发出驱动指令后．给定的频率从１５Ｈｚ到５０Ｈｚ缓慢增加．相应的电流和频率数据见表１（电机

额定电流为３３３Ａ）。表１

１５Ｈｚ

２０Ｈｚ２５Ｈｚ３０Ｈｚ３５Ｈｚ

４０Ｈｚ

４５Ｈｚ５０Ｈｚ

１７０Ａ

１８０Ａ１８７Ａ２０５Ａ２３５Ａ

２６８Ａ

３０９Ａ

３２０Ａ

（１）中控给定的频率在３５Ｈｚ时。循环风机所产生的负压就能够达到生产方面的要求：

（２）连续开机４个小时后测量电机的负载端轴承温度为２８℃，电机机身为２７℃；

（３）试机期间电机的电流、震动、速度以及温度均在正常范围内，设备运转正常，没有发现异常现象。

５该方案的优点

根据公司对水泥磨循环风机低压变频器的安装及使用情况，总结出变频器改造具有以下优点：

Ｏ．７６。改为低压变频电机后。电机型号为ＹＶＦ２—３５５Ｌ＿１０，额定

水泥厂风机的节能技改

／‘辆

（１）采用变频器控制电机的转速，实现了电机的软启动，避免了对电网的冲击。降低了设备的故障率。延长了设备的使用寿命。电动机不需长期高速运行，工作电流大幅度下降。技改以后的８４８１９循环风机和技改前相比．目前的节电率在４５％左右。节能效果显著；

（２）电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响。电动机运行振动及噪声明显下降。轴承温度也有很大的下降：

（３）本方案运转状态灵活多样，可完全实现自动控制，而且可以与其它自控装置进行电气联锁．实现自动保护及计算

机控制：

（４）安装简单，操作方便，变频器操作只有简单的开机、停机和频率调整。能进行无级调速，调速范围广，且调速精度高。适用性强：

（５）保护功能完善，故障率低，风机启动平稳，启动电流小。可靠性高。由于变频器取代了挡板的电动调节器，消除了机械部位高故障率的缺陷。使得设备维护费用大大降低。

６技改后的心得和体会

采用变频调速的方式。可以提高电机在空载时的效率。从而达到节能的目的。变频调速以其节能效益显著、调速精度高、调速范围宽、保护功能完善、通信功能方便。得到了广大用户的认可和市场的确认，成为企业电机节电方式的首选方案。变频调速技术现已被应用于各行各业．公司将变频器应用于水泥磨系统循环风机的电机节能改造．取得了许多成功的改造经验及显著的经济效益。

水泥厂因生产线粉尘较大．调速机械大多安装在室外或库下，故环境和其它行业相比较为恶劣。操作人员一般集中在中控室。变频器作为比较精密的仪器设备，对环境要求较高。而生产现场时常无人且环境较差，对变频设备运行非常不利。所以在水泥生产线上。变频器应安装在配电室内。或专用房屋。由于变频器一般采用强迫风冷，通过变频器的空气所带的灰尘较多。因此，变频器在水泥厂使用时，必须加强防尘设计和维护，有条件的场合，可设置变频器专用室，采用空调冷却。变频器顶部装有散热通风孔及风机．灰尘和金属物易于由此进入装置内部，应采取防护措施．防止内部短路。

万方数据

变频器控制线必须采用屏蔽电缆．并且在布线范围内必须与动力线相距一定距离．相交时必须转９００角。千万不要将控制线与动力线放在同一电缆托架（或线框）内，以避免变频器控制信号受到干扰。变频器负载输出线也要采取屏蔽措施，选用铠装电缆，以避免变频器对附近仪表产生干扰。在变频器接线时要特别注意，电源的输入线和输出线绝对不能接错．如果将电源输入线接上变频器输出位置，会造成设备损坏。

通常变频器连接到电机的电缆长度要求不要超过１５０ｍ．机之间的距离问题．在水泥厂中一般会碰到超过规定距离的变频器的控制一般需接人到ＤＣＳ系统．而中控室到风机间有７结语

变频调速技术目前已经比较成熟．是水泥企业节能改造的理想设备，具有很高的推广价值。当今，水泥行业竞争的关［参考文献］

［１】吕如良等．电工手册．上海科学技术出版社，２００４．［２］白玉岷．电气工程安装厦调试技术手册．机械工业出版

［３】电工作业．气象出版社．

［４］顾绳谷．电机及拖动基础．机械工业出版社．

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使用屏蔽电缆不能超过１５０１１１．这就必须考虑变频器到受控电情况，因此在变频器的房屋设计上需根据现场条件合理安排。一定的距离。因此，变频器接入ＤＣＳ系统时。一般通过现场工作站进行转接，在控制电缆接入时需注意抗干扰处理。

键归根结底还是制造成本的竞争。而电动机电耗就占成本近３０％，拖动风机用的电动机在电机中占有很大的比重．因此做好电动机的降耗增效工作就显得极为重要。作为单位产品能源消耗较大的水泥企业．合理利用能源与节省资源消耗的意义非常重大。因此如何本着成熟可靠、先进合理的原则。采取各种技术措施。选择先进生产工艺和高效低耗的装备．以实现节能低耗生产。这是行业关注的共同话题和追求的共同目标。也是社会发展之需求。随着企业家思想观念的改变、社会责任感的提高，以及各种新技术的不断开发和应用。相信水泥企业实现节能低耗运行只是一个时间的问题。

社．

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