摘  要：本文主要闡述了英威騰CHH100高壓變頻器在水泥高溫風機上的應用，分析了改造后的優(yōu)點，并對改造后的效果做了評估分析。

　關鍵詞：英威騰  高壓變頻器  高溫風機

一、引言

　　節(jié)能減排已成為我國的基本國策，水泥行業(yè)企業(yè)也是用電大戶，據(jù)統(tǒng)計在水泥制造成本中，電費成本約占總成本的30%左右。對于一條水泥生產(chǎn)線，其中有25%～30%的電能是用于拖動各種類型風機上，因此對于節(jié)能改造對于水泥企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率有著尤為重要的意義。

　　安徽巢湖某水泥廠經(jīng)過最終論證及多家對比，選定英威騰攜手合作，對其2500T/D水泥干法旋窯生產(chǎn)線窯尾高溫風機進行變頻改造，從2011年3月運行至今運行良好，無任何因變頻故障導致停產(chǎn)事故。

二、現(xiàn)場工藝及工況介紹

　　2.1 水泥廠工藝流程簡介

　　生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料為石灰原料和粘土質(zhì)原料，有時還要根據(jù)燃料品質(zhì)和水泥品種，摻加校正原料以補充某些成分的不足，還可以利用工業(yè)廢渣作為水泥的原料或混合材料進行生產(chǎn)。水泥生產(chǎn)過程主要分為三個階段，即生料制備、熟料燒成和水泥粉磨。其生產(chǎn)工藝總流程如下圖1.

　　

　　圖1 水泥生產(chǎn)工藝流程圖

　　2.2  高溫風機工藝簡介

　　高溫風機又叫ID風機，即ID FAN（引風機），指的就是預熱器后面的排風機。根據(jù)布置方式有兩種：一種是在增濕塔之前，另一種是在增濕塔之后。

　　新型干法窯生產(chǎn)中余熱利用系統(tǒng)高溫風機，一方面用來調(diào)整窯內(nèi)氣壓，另一方面回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鍛燒后的高溫熟料出來有廢氣帶灰，通過預熱器對進入窯尾前的生料進行預熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風機引出由電收塵器將灰塵進行處理，再將廢氣排掉，有一部氣體被引至生料磨對生料進行預熱，在一些現(xiàn)場因高溫風機入口風溫度較高，如果直接排放造成能源浪費，所以很多現(xiàn)場也在高溫風機入風口加了余熱利用鍋爐，尾氣通過預熱利用后再排放，達到節(jié)能的目的。高溫風機系統(tǒng)工藝圖如下圖1：

　　

　　圖 2 高壓風機系統(tǒng)工藝圖

　　2.3  工況介紹

　　英威騰公司對安徽巢湖某水泥廠的1條日產(chǎn)2500噸新型干法生產(chǎn)線的高溫風機進行了變頻改造，具體電機參數(shù)如下表1所示：

　　表1 電機參數(shù)

　　該高溫風機目前通過液力耦合器來對風機進行調(diào)速，整個工藝過程主要是通過DCS的控制來調(diào)節(jié)液力耦合器的速度從而調(diào)整風機的風量，達到控制窯內(nèi)負壓。當窯系統(tǒng)工況變化較大時，現(xiàn)場值班人員根據(jù)中控制室的指令對液力耦合器的勺桿進行手動調(diào)節(jié)，運行操作非常不便。

　　2.4  改造前存在問題

　　1) 設計存在余量

　　這是因為在設計過程中，很難準確地計算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通常總是把系統(tǒng)的最大流量和壓力作為選擇型號的設計值。而設備的型號和系列是有限的，往往在選用不到合適的型號時，只好往大型號上靠。所以電機及風機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現(xiàn)象。

　　2) 生產(chǎn)采用傳統(tǒng)調(diào)液力耦合器調(diào)節(jié)方法

　　(1) 液力耦合器屬于一種機械調(diào)速設備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有5-8%的速度損失。同時功率損失變?yōu)闊崃浚挂簤河蜏剡^高。需要大量冷卻水冷卻液壓油。

　　(2) 在實際運行中油溫高于95℃以上，使冷卻器的水易結(jié)垢堵塞，造成故障。

　　(3) 由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩(wěn)定、功率因數(shù)低、調(diào)速精度差。

　　(4) 液力耦合器整機效率低，功率因數(shù)低，調(diào)速精度差，維護量大、成本過高。

　　3) 工藝存在的問題

　　高溫風機由于“塌料”導致的過負荷是由于在旋窯水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的預熱器管壁上的粉塵粘附到一定厚度時就會坍塌脫落，造成管道內(nèi)粉塵濃度突然增大，阻力增加，負壓升高，使排風機負荷增加。此外，如果垂直煙道或預熱器內(nèi)在清潔皮或有物料塌料時，同樣也會造成氣流波動，使排風管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風機過負荷停機，該現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)對高溫風機電動機造成損壞。在實際使用過程中的“塌料”現(xiàn)象，會不定期的導致電機運行電流在極短的時間內(nèi)超出正常電流的數(shù)倍。

三、系統(tǒng)方案

　　3.1 變頻器配置

　　　3.2 變頻一次控制原理圖

　　

　　圖2 CHH100系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)圖

　　變頻器設備接入用戶高壓開關與改造電機之間，變頻調(diào)速系統(tǒng)由用戶開關、自動旁路柜、CHH100系列高壓變頻器、高壓電機組成。自動旁路柜是由三個真空接觸器KM1、KM2、KM3和兩個高壓隔離開關QS1、QS2組成。電機以變頻方式運行時，QS1、QS2和KM1、KM2閉合，KM3斷開；電機以工頻方式運行時，KM3閉合，QS1、QS2和KM1、KM2斷開，QS1、QS2用于變頻器維護過程中高壓隔離。自動旁路柜嚴格按照“五防”聯(lián)鎖要求設計，變頻輸出開關KM2和工頻開關KM3互鎖，完全能夠保證變頻調(diào)速系統(tǒng)安全運行。

　　自動旁路方案優(yōu)點：

　　1) 根據(jù)系統(tǒng)工藝地要求，能夠快速地進行變頻與工頻的切換，確保系統(tǒng)的安全運行。

　　2) 變頻器輸入、輸出設計有隔離刀閘，便于變頻器的維護與檢修。

　　3) 操作方便，可以就地操作，也可遠程操作，易于實現(xiàn)自動控制。

四、改造效果 

　　變頻改造后，兩月產(chǎn)量相當?shù)脑路葸M行節(jié)電率計算：

　　1) 變頻改造前耗電量統(tǒng)計如表2：安徽某水泥有限公司用電報表（未上變頻）

　　　　（計量時段：9月1日8：00~10月1日8：00）

　　2) 變頻改造后耗電量統(tǒng)計如表3：

　　　　         （計量時段：2011年4月）

　　3) 改造前后對比結(jié)果：

　　通過比較2011年4月份（上變頻）與2010年10月份（未上變頻）用電量比較，計算節(jié)電量如下表4：

　　結(jié)論：從以上調(diào)查數(shù)據(jù)分析，安徽某水泥某水泥有限公司2500T/天水泥生產(chǎn)線，改造前與改造后產(chǎn)量相當，每月節(jié)約電費接近10萬元，在很短時間內(nèi)將會收回投資。

五、結(jié)束語

　　水泥高溫風機采用變頻調(diào)速后，節(jié)能效果明顯，并帶來了一系列的潛在效益。英威騰高壓變頻器解決了高溫風機由于塌料導致的跳閘，變頻器運行可靠性高，運行良好，得到了用戶和操作員的好評和認可。

　參考文獻：

　　[1] 《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

　　[2]  徐甫榮  《高壓變頻調(diào)速技術工程實踐》中國電力出版社  2012-01出版