伟创AC60变频器在水泥行业的节能改造应用案例

一、概述 水泥行业是能耗大户，降低能源消耗，提高产品质量是提高企业竞争力的重要措施。我公司的工程技术人员针对中小型水泥厂机立窑供风系统、机立窑卸料系统、水泥选粉系统进行了长期跟踪专门研究，开发出的节能控制成套装置。通过几十条水泥生产线实际应用，以其设计合理、结构紧凑、安装调试方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节电效果明显、生产工艺可得到明显改善等优点赢得广泛赞誉。 二、立窑罗茨风机改造 1、工况分析 以某水泥厂为例，共两条生产线，年生产能力达16万吨。该厂罗茨鼓风机有两台，一台电机的功率为250kW、额定电压380V、额定电流465A；另一台为220kW、额定电压380V、额定电流415A。立窑罗茨风机在设计时一般考虑到最大生产量时需要的风量，且留有一定的余量，一般在20％左右，以延长风机及电机的使用寿命。在生产工艺过程中的不同阶段立窑所需供风量也不同，因此在生产时就常会出现风量过大，风压过高。目前操作工人一般根据生产工艺的不同阶段来调节进风量，调节风量的措施是在风机出风管上开一放风的风门，调节放风风门的开度即可调节供风量的大小，这样大量的多余风量被排入大气中，造成能源的浪费，且在放风过程中，噪声很大。 2、解决方案 针对以上的工况可采用以下的改造方案： (1) 将原拖动系改造为变频调速拖动系统，两套系统原理一样。改造后的供风系统是在保留原降压启动控制系统的基础上增加一套变频调速系统与原控制系统并联，形成双回路控制系统。其特点是双控制回路互为备用可靠性高，设备检修时不用停机，保障了生产的连续进行。关闭放风门，通过改变电机的转速来改变系统供风量，从而达到节能降耗的目的。（系统图如下图所示） (2) 为方便窑面操作人员控制风量，将节电设置为端子控制，控制信号引至窑面，在窑面装一操作面板，通过操作面板便可控制风机的启停、调节供风量，操作人员根据煅烧工况，可随意调节风量大小。操作面板上安装有一转速表，可指示风机电机转速。 3、改造后用户受益 (1) 改善生产工艺。改造后可根据生产的不同阶段平滑地调节供风量，使保证了产品的质量。 (2) 改善生产环境。由于可任意调节风机电机转速，因此可按所需风量准确调节风量，无须旁路放风，大大降低因排风引起的噪音，减少水泥粉尘污染。 (3) 减少设备维护工作量。由于变频器具有软启动功能，电机启动时，无大电流冲击，延长设备使用寿命，维护工作量大为减少。 (4) 节能降耗。改造后节电效果显著，根据原设备及生产工艺状况，节电率可达20%-50%，一般6～12个月可收回全部投资，投资回收周期短，综合效益可观。   立窑供风、卸料系统变频调速装置   三、立窑卸料系统节能改造 （1）工况分析 为使水泥烧结过程“三平衡”（即加料、供风、卸料三平衡）机立窑生产者普遍选用滑差电机作为盘塔式卸料装置的动力。该电机在同等条件下运行较普通Y系统列电机多耗电20%而且调速特性软，带载能力差，在粉尘严重的水泥行业滑差头故障频频，维修困难。以多耗20%的电能，换来调整特性软，是很不合适的。目前该厂有卸料机2台，功率为22kW，转速1460转/r，额定电流为45A的滑差调速电机，实际运行的转速为400转/rad，滑差调速电机属典型的通过转差率来调速的，随着转速的降低，转差率增大，由此引起的内转子转差功率增加部分，全部转变为热能损耗，系统效率显著下降。 （2）改造方案 将22kW的滑差调速电机的滑差头钻孔装配螺丝，使电机轴与负载轴作硬性连接，如滑差电机快到使用寿命可更换成普通的鼠笼电机，改造后的电机通过变频器来启动和调速。盘塔式卸料装置属典型的恒转矩负载，用变频调速代替原来的滑差调速系统效率大大提高，下图为两种交流调速系统拖动恒转矩负载所需的功率随转速变化的曲线，图中斜线部分为两系统所需功率之差，由下图可知负载转速越低，变频系统节能效果越显著。                       斜线部分即为变频改造后的节能部分 （3）用户受益。                                                                                           （a）系统经节电改造之后，节电率可达35%以上，效益显著。 （b）系统使用更方便。节电改造后调速性能远优于滑差调速，调速特性硬，带载能力提高。 （c）大大减少设备维护工作量，维修费用节约50%以上，保证了生产的连续进行。 四、选粉机的节能改造 （1）工况分析 根据水泥标号的不同，要求水泥成品选粉细度不同，而老式选粉机要改变选粉细度，其过程相当麻烦。不单要停产，而且要将选粉机拆开，调整同轴上的每组扇叶的数量和角度。这个过程又没有一定的标准，只能按照经验一次一次对比试验，每次都重复这样过程：开机组、调整扇叶 装上机组、试选、检验细度--直到选出的粉达到要求的细度为止。 （2）改造方案 将选粉机电机采用变频器拖动，根据水泥标号的不同，逐号试验出电机所需转速，将这些转速预置为变频器的多段速。在机旁设置一选号面板，面板上有变频器启停按扭，水泥选号按钮。变频器由端子控制，多段速所需的开关量由选号面板的按钮给出。 （3）用户受益 （a）提高了使用的方便性。节电改造后只须按下提前预置的不同标号细度按钮，选粉机选出的粉粒就是所需要的细度。 （b）优化了生产工艺。变频改造后，可平滑调速，这样就可根据水泥标号及实际选粉细度的不同方便地调整电机速度，使选粉精度更高，做到了连续化、自动化生产。 （c）提高生产效率。改造后自动化程度，生产的连续性提高，降低了生产人员的劳动强度，综合效益明显。