變頻器用于水泥生產過程,具有明顯的節能效果,是目前最先進的節能調整設備。變頻調速電氣傳動由于其在性能上的優異表現,性價比的不斷提高,也正快速取代傳統的調速方式,成為水泥行業調速控制的主要方式。
一 概述
風機水泵類負載都是根據滿負荷工作需用量來選型,實際應用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態,由于交流電機調速很困難常用擋風板回流閥或開/停機時間,來調節風量或流量,同時大電機在工頻狀態下頻繁開/停比較困難,電力沖擊較大,勢必造成電能損耗和開/停機時的電流沖擊。采用變頻器直接控制風機泵類負載是一種最科學的控制方法,當電機在額定轉速的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%,去除機械損耗電機銅鐵損等影響節能效率也接近40%,同時也可以實現閉環恒壓控制,節能效率將進一步提高由于變頻器可實現電動機的軟停軟起,避免了啟動時的電壓沖擊,減少電動機故障率,延長使用壽命,同時也降低了對電網的容量要求和無功損耗。
二 交流變頻調速系統的特點:
1 效率高：節約能源在相同的情況下.交流變頻驅動比一般直流傳動方式能提高效率5%左右,比電動機一發電機組供電的直流傳動方式提高效率15%左右,比其它交流調速方式提高效率20%以上,節能效果顯變頻調速用于風機水泵的控制,甚至可節約電能50%以上
2 易驅ED3000系列變頻器具有和直流調速系統相同的調速平滑方便超載力矩和起動力矩大等優點目前較先進的變頻器的調速范圍可達1:100,超載能力可達120%60S
3 所控制的交流電機容量速度和電壓等級高可以根據需要設計出高轉速大容量的交流變頻供大型交流電動機,而直流電動機因受換向條件的制約其容量和速度受到很大限制
4 系統的控制精度和響應速度均優于工頻傳動指標和水平
5 工/變頻轉換電路,保障系統的安全可靠
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 節能原理
羅茨風機節能
羅茨風機的風壓是不受風機轉速限制的,不論轉速變化如何其風壓可以保持不變而風量則與風機轉速成正比的, 即Q=KN
Q:表示風量 N:表示風機轉速 K:為系數
從公式可知,風量調節,完全由變頻器改變電機頻率達到無級變速,起到調節風量的效果根據現場應用工藝 ，風機的最低頻15HZ,通常在35HZ左右,有個別時刻50HZ滿風量運行,由于立窯工藝基本是一致的,因此在不同的立窯風量調節量是基本相同的,凡立窯應用變頻技術都可以獲40%左右的節能效果。
羅茨鼓風機個恒轉矩負載,其節電率與轉速降成正比即N%=△N%,雖然不同于一般風機水泵節電率更高,但因它的功率較大,而且只要爐墻不壞,是連續24小時工作的,并開動時間亦很長因此節電潛力大,節電效果好。
羅茨鼓風機進行技術改造后,改變了過去以調節出口（進口）閥門開度方式來調節風壓或風量的生產方式,勞動強度減輕,調節的及時性好,提高了產品的合格率,能耗明顯下降離心式風機泵類設備的流量與轉速成正比Q∝N,壓力與轉速平方成正比H∝N2,功率與轉速的立方成正比P∝N3（Q:表示流量 N:表示轉速 H:表示壓力 P:表示功率 ）
由上圖（左）可知,改變轉速其流量線性變化的而功耗則是立方關系變化,因此在調節風量或流量時如降低20%的風量或流量,功耗則會下降50%但是必須注意,轉速與壓力是平方關系,當轉速下降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機那樣,不用考慮轉速與風壓的關系。
離心風機泵類設備傳統的風量流量控制的,大量的能源耗在風門或截流閥的阻力上,風門或截流閥控制流量的功耗與流量關系:P=P0+KQ Q:表示流量 K:為系數 P:表示功耗 P0:表示基本功率。
由上圖（右）比較風門或截流閥控制與變頻調速調節,可以看到在流量變化范圍,采用變頻調速的方法具有很大的節能潛力,因此在水泥廠的供水泵或其它離心風機上進行變頻改造同樣會取得很大的節能效果。
變頻系統特點 ：
變頻節能技術在水泥廠應用后不但節省了電費支出（節電率可達20-50%）,提高了產品質量,也增加了使用上的靈活性,對不同工藝性要求適應性更強
避免電機啟動時電流沖擊大和 電網電壓降低,可明顯減少風機葉輪機殼及軸承的磨損,延長檢修換件周期和設備使用壽命,節約維修費
四、工況描述
1、貴公司水泥窯爐風機共11臺，具體情況是：
風機 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（引風機實際測量值） 390V 390V 390V 390V
電流（實際測量值） 226.8A 99.3A 66A 44.2A
2、水泥磨循環風機1臺：200KW，工作電壓390V，工作電流為267A，風門開度正常只有11-12％，最大開度為30％。
3、水泵房：水泵電機，4臺，75KW，兩用兩備，
冷卻塔風機，2臺，7.5KW。
實際測量：1＃水泵，75KW電機，電壓為390V,電流為100A；
2＃水泵，75KW電機，電壓為390V,電流為105A；
其中1臺冷卻塔風機，7.5KW，電壓390V，電流10A.
五 改造方案
根據技術要求,本方案采用變頻調速技術,把擋風門開的最大,根據生產需要人工可隨時在現場也可在電氣控制室控制,只需調節電位器即可調節風機轉速系統可隨時隨意改變引風鼓風量,以適應變化,保持風機的正常經濟運行,并達到穩定控制方便操作節約能源的目的，根據現場采集數據，具體技改措施如下：
1、水泥窯爐風機改造：為3＃、5＃、7＃、8＃風機進行相應匹配的變頻節電設備改造；為水泥磨循環風機也進行相應匹配的變頻節電設備改造。
風機 3＃ 5＃ 7# 8# 水泥磨循環風機
功率 160KW 90KW 55KW 45KW 200KW
電壓 390V 390V 390V 390V 390V
電流 226.8A 99.3A 66A 44.2A 267A
風門開度 75% 80% 69% 60% 11～30%
匹配變頻器 ED3000-4T1600FP ED3000-4T0900FP ED3000-4T0550FP ED3000-4T04500FP ED3000-4T2000FP
預計節電率 30％以上 25％以上 35％以上 40％以上 50％以上
注：利用原控制溫度系統采樣，通過變頻節電設備控制風機轉速，達到節能目的。
2、水泵房水泵改造：
2臺，75KW水泵，安裝2臺ED3000-4T0750FP變頻節電設備，通過壓力和流量系統采樣，變頻PID控制，實現恒壓供水；
2臺，7.5KW冷卻塔風機，安裝2臺ED3000-4T0075FP變頻節電設備。
六 報價和投資回報預算：
1、我司變頻節電設備初步報價：
按1KW報價800元計算，合計所需改造的電機功率總和為715KW，故報價為715×800＝572000元。
投資回報預算：
2、按每天開機24小時，每月28天，電費0.6元/KWh，平均節電率為30％來計算每月能節省的電費為：715×24×28×0.6×0.3＝86486.4元/月；
3、從而算出投資變頻節電改造回報期約為：572000/86486.4＝6.6（個月），即6～7個月左右就能收回投資成本。
七 結束語
利用變頻器調速是目前最佳的調速方式.傳統的調速流量控制方式存在效率低質量差消耗大故障率高等弱點利用變頻器調速來改造落后的傳統調速方式,能明顯提高用電效率,同時有利于提高水泥生產過程的自動化水平,提高設備運轉率,降低工人勞動,從而有利于提高水泥企業競爭力隨著變頻技術的不斷提高和水泥從業人員對其認識的不斷加深,變頻技術必將在水泥生產過程中有關更廣闊的應用前景 。
