在水泥制造行業(yè)，某些功率大、且連續(xù)運行的設(shè)備耗電量高是水泥制造成本高居不下的一個重要因素。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，因此很有必要通過對相應(yīng)耗電量大的設(shè)備做一些工藝上的節(jié)能改造，利用節(jié)電的效果來降低水泥的制造成本、提高經(jīng)營上的利潤空間和市場競爭力。
通過了解水泥制造工藝，及對一些水泥廠生產(chǎn)設(shè)備的實際考察，大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是一些大功率設(shè)備在生產(chǎn)過程中絕大部分時間都是不滿負荷,設(shè)備運行的自動化程度相當?shù)?幾乎完全靠人工調(diào)節(jié),如機立窯供風系統(tǒng)、成球預(yù)加水系統(tǒng)、生料均化給料系統(tǒng)、水泥選粉系統(tǒng)、機立窯卸料系統(tǒng)等。我公司和冀東水泥的工程技術(shù)人員通過對以上系統(tǒng)的長期跟蹤研究，并結(jié)合改造幾十條水泥生產(chǎn)線的實踐經(jīng)驗，開發(fā)出比較成熟的水泥廠五大生產(chǎn)系統(tǒng)變頻調(diào)速控制的改造方案，此方案投資少，安裝、調(diào)試及控制方便，運行可靠，節(jié)電效果明顯，并提高了生產(chǎn)過程的自動化程度和加工工藝精度，受到水泥制造行業(yè)的歡迎。
該公司共有三條水泥生產(chǎn)線，我們首先從2002年四月份開始對一臺132 kW 選粉風機進行變頻改造，經(jīng)過一段時間的測試證明節(jié)能效果特別明顯 ，所以從去年下半年年開始，陸續(xù)對立窯上的送風機(245 kW一臺，215kW兩臺)、選粉機、選粉風機及盤塔送料等電機進行了變頻改造，至今已投資約130萬元，改造了從1.5KW到250 KW大小共130臺電機。改造后的實際測試情況證明在幾個月的時間里靠節(jié)約的電費就收回整體投資，在以后的生產(chǎn)經(jīng)營中也能夠以較低的生產(chǎn)成本在市場的競爭中處于更有力的位置。下面就該公司公司的改造情況來分析上述各系統(tǒng)變頻改造方案的實際效果。
一、機立窯供風系統(tǒng)系統(tǒng)變頻改造裝置
該公司像其它的老水泥企業(yè)一樣，機立窯供風系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)擋風板的開啟角度的落后的機械調(diào)節(jié)方法來滿足燒結(jié)時不同的用風量，這種操作方式的缺點是明顯的：1、電能浪費嚴重;2、調(diào)節(jié)精度差;3、啟動電流對電網(wǎng)沖擊大;4、電機及風機的轉(zhuǎn)速高，負荷強度重;5、起動時機械沖擊大,設(shè)備使用壽命低;6、噪聲大，粉塵污染嚴重等。改造后的變頻供風系統(tǒng)是在保留原供風系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原回路并聯(lián)，形成雙回路可轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，并將變頻器的調(diào)速裝置安裝在窯上，通過調(diào)節(jié)電機(風機)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)燒結(jié)時的用風量。其特點：1、節(jié)電效果好(由于電機消耗的功率跟電機轉(zhuǎn)速的三次方成正比，改造后電機大部分時間運行在35-40Hz左右既可滿足用風量，節(jié)電率大于百分之二十);2、具有軟起功能，降低負荷強度，延長設(shè)備使用壽命，啟動電流小，相當于增加電網(wǎng)容量;3、調(diào)節(jié)風量精度準確、方便;4、無需旁通放風，減少水泥粉塵污染等。改造后的測試結(jié)果見表一。
(表一)立窯送風機變頻改造節(jié)能效果分析表
變頻器型號kW 原運行頻率Hz原運行電流A原消耗功率kW現(xiàn)運行頻率H現(xiàn)運行電流A現(xiàn)消耗功率kW日節(jié)電量kWh月節(jié)約電費(元)投資回收期(月)節(jié)電率(%)
250 50 350 231 40 280 184 1128 17920 7.5 20
220 50 260 171 40 200 131 960 14400 9 23
22 50 265 174 40 200 131 1032 15480 8.5 25
二、成球供水系統(tǒng)
生料成球工序是影響水泥熟料燒結(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應(yīng)用變頻器后能通過跟蹤生料供給量對成球預(yù)加水泵的轉(zhuǎn)速進行無級調(diào)速，從而實現(xiàn)全自動化的閉環(huán)控制，料水配合穩(wěn)定，成球效果良好，大大提高水泥燒結(jié)質(zhì)量。此系統(tǒng)改造主要為提高自動化程度和制造工藝水平考慮，由于功率較小省電效果還在其次。
1、變頻電機帶載試運行
手動操作變頻器面板的運行停止鍵,觀察變頻電機運行停止過程及變頻器的顯示窗,看是否有異常現(xiàn)象。
如果啟動P停止電機過程中變頻器呈現(xiàn)過流保護動作,應(yīng)重新設(shè)定加速P減速時間。電機在加、減速時的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩,而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率是用戶設(shè)定的若電機轉(zhuǎn)動慣量或電機負載變化,按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時,有可能呈現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠,從而造成電機失速,即電機轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào),從而造成過電流或過電壓。因此,需要根據(jù)電機轉(zhuǎn)動慣量和負載合理設(shè)定加、減速時間,使變頻器的頻率變化率能與電機轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。
檢查此項設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗選定加、減速時間進行設(shè)定,若在啟動過程中出現(xiàn)過流,則可適當延長加速時間;若在制動過程中出現(xiàn)過流,則適當延長減速時間。另一方面,加、減速時間不宜設(shè)定太長,時間太長將影響生產(chǎn)效率,特別是頻繁啟、制動時。
如果變頻器在限定的時間內(nèi)仍然保護,應(yīng)改變啟動P停止的運行曲線,從直線改為S形、U形線或S形、反U形線。電機負載慣性較大時,應(yīng)該采用更長的啟動停止時間,并且根據(jù)其負載特性設(shè)置運行曲線類型。
如果變頻器仍然存在運行故障,應(yīng)嘗試增加最大電流的維護值,但是不能取消維護,應(yīng)留有至少10%20%維護余量。如果變頻器運行故障還是發(fā)生,應(yīng)更換更大一級功率的變頻器。
2變頻電機空載試運行
變頻電機空載運行，設(shè)置變頻電機的功率、極數(shù),要綜合考慮變頻器的工作電流。
設(shè)定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性。通用變頻器均備有多條VPf曲線供用戶選擇,用戶在使用時應(yīng)根據(jù)負載的性質(zhì)選擇合適的VPf曲線。如果是風機和泵類負載,要將變頻器的轉(zhuǎn)矩運行代碼設(shè)置成變轉(zhuǎn)矩和降轉(zhuǎn)矩運行特性。為了改善變頻器啟動時的低速性能,使電機輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負載啟動的要求,要調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩。
異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜。低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略,若仍保持VPf為常數(shù),則磁通將減小,進而減 小了電機的輸出轉(zhuǎn)矩。為此,低頻段要對電壓進行適當彌補以提升轉(zhuǎn)矩。一般變頻器均由用戶進行人工設(shè)定彌補。
將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤操作模式,按運行鍵、停止鍵,觀察電機是否能正常地啟動、停止。
熟悉變頻器運行發(fā)生故障時的維護代碼,觀察熱維護繼電器的出廠值,觀察過載保護的設(shè)定值,需要時可以修改。變頻器的使用人員可以按變頻器的使用說明書對變頻器的電子熱繼電器功能進行設(shè)定。當變頻器的輸出電流超越其容許電流時,變頻器的過電流維護將切斷變頻器的輸出。因此,變頻器電子熱繼電器的門限最大值不超越變頻器的最大容許輸出電流。
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