摘 要：本文主要闡述了英威騰CHH100高壓變頻器在水泥高溫風(fēng)機上的應(yīng)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(guān)鍵詞：英威騰、高壓變頻器、高溫風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(dǎo)致停產(chǎn)事故。
二、現(xiàn)場工藝及工況介紹
1. 高溫風(fēng)機工藝簡介
高溫風(fēng)機又叫ID風(fēng)機，即ID FAN(引風(fēng)機)，指的就是預(yù)熱器后面的排風(fēng)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(fēng)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(yù)熱器對進入窯尾前的生料進行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風(fēng)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(yù)熱，在一些現(xiàn)場因高溫風(fēng)機入口風(fēng)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(fēng)機入風(fēng)口加了余熱利用鍋爐，尾氣通過預(yù)熱利用后再排放，達到節(jié)能的目的。高溫風(fēng)機系統(tǒng)工藝圖如下圖1：
2.工況介紹
英威騰公司對安徽某水泥廠的1條日產(chǎn)2500噸新型干法生產(chǎn)線的高溫風(fēng)機進行了變頻改造，具體電機參數(shù)如下表1所示：
該高溫風(fēng)機目前通過液力耦合器來對風(fēng)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(fēng)機的風(fēng)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。
1. 改造前存在問題
3.1、設(shè)計存在余量
這是因為在設(shè)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?？偸前严到y(tǒng)的最大流量和壓力作為選擇型號的設(shè)計值。而設(shè)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(fēng)機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現(xiàn)象。
3.2、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(shè)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?，使液壓油溫過高。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。
3.3、工藝存在的問題
高溫風(fēng)機由于“塌料”導(dǎo)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(yù)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(fēng)機負荷增加。此外，如果垂直煙道或預(yù)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(fēng)管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風(fēng)機過負荷停機，該現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)對高溫風(fēng)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(dǎo)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
1. 變頻器配置
2. 變頻一次控制原理圖
CHH100系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)圖
變頻器設(shè)備接入用戶高壓開關(guān)與改造電機之間，變頻調(diào)速系統(tǒng)由用戶開關(guān)、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(guān)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(shè)計，變頻輸出開關(guān)KM2和工頻開關(guān)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(shè)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：
表3：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3：
結(jié)論：從以上調(diào)查數(shù)據(jù)分析，安徽某水泥有限公司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(fēng)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(fēng)機由于塌料導(dǎo)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】 深圳市英威騰電氣股份有限公司 《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)品說明書》
【2】 徐甫榮 《高壓變頻調(diào)速技術(shù)工程實踐》中國電力出版社 2012-01出版
摘 要：本文主要闡述了英威騰CHH100高壓變頻器在水泥高溫風(fēng)機上的應(yīng)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(guān)鍵詞：英威騰、高壓變頻器、高溫風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(dǎo)致停產(chǎn)事故。
二、現(xiàn)場工藝及工況介紹
1. 高溫風(fēng)機工藝簡介
高溫風(fēng)機又叫ID風(fēng)機，即ID FAN(引風(fēng)機)，指的就是預(yù)熱器后面的排風(fēng)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(fēng)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(yù)熱器對進入窯尾前的生料進行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風(fēng)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(yù)熱，在一些現(xiàn)場因高溫風(fēng)機入口風(fēng)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(fēng)機入風(fēng)口加了余熱利用鍋爐，尾氣通過預(yù)熱利用后再排放，達到節(jié)能的目的。高溫風(fēng)機系統(tǒng)工藝圖如下圖1：
2.工況介紹
英威騰公司對安徽某水泥廠的1條日產(chǎn)2500噸新型干法生產(chǎn)線的高溫風(fēng)機進行了變頻改造，具體電機參數(shù)如下表1所示：
該高溫風(fēng)機目前通過液力耦合器來對風(fēng)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(fēng)機的風(fēng)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。
1. 改造前存在問題
3.1、設(shè)計存在余量
這是因為在設(shè)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(shè)計值。而設(shè)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(fēng)機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現(xiàn)象。
3.2、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(shè)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。
3.3、工藝存在的問題
高溫風(fēng)機由于“塌料”導(dǎo)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(yù)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(fēng)機負荷增加。此外，如果垂直煙道或預(yù)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(fēng)管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風(fēng)機過負荷停機，該現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)對高溫風(fēng)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(dǎo)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
1. 變頻器配置
2. 變頻一次控制原理圖
CHH100系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)圖
變頻器設(shè)備接入用戶高壓開關(guān)與改造電機之間，變頻調(diào)速系統(tǒng)由用戶開關(guān)、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(guān)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(shè)計，變頻輸出開關(guān)KM2和工頻開關(guān)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(shè)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：
表3：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3：
結(jié)論：從以上調(diào)查數(shù)據(jù)分析，安徽某水泥有限公司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(fēng)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(fēng)機由于塌料導(dǎo)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】 深圳市英威騰電氣股份有限公司 《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)品說明書》
【2】 徐甫榮 《高壓變頻調(diào)速技術(shù)工程實踐》中國電力出版社 2012-01出版
