【水泥人網(wǎng)】摘要:在水泥行業(yè)中，以前往往采用液力耦合器對在線運(yùn)行的高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)（我們稱之為液力調(diào)速），這主要是為了滿足生產(chǎn)工藝的需要，但從節(jié)能的角度來看，液力耦合器屬于低效產(chǎn)品，效果并不理想。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在我們可以通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，來改變高溫風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（我們稱這種調(diào)速方法為斬波調(diào)速），同時(shí)又具有更好的節(jié)能效果。因此，在高溫風(fēng)機(jī)上改液力調(diào)速為斬波調(diào)速，已成了當(dāng)前水泥廠正在轟轟烈烈開展的以“節(jié)能減排”為中心的技術(shù)改造工作的一個(gè)重要課題。本文專門就這個(gè)課題展開論述。
一、高溫風(fēng)機(jī)簡述：
高溫風(fēng)機(jī)是水泥回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備。它的作用：一方面是調(diào)整窯內(nèi)氣壓，另一方面是引出回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鍛燒后的高溫熟料的廢氣（由電收塵器將灰塵進(jìn)行處理，再將廢氣排掉）。整個(gè)工藝過程主要是通過DCS來控制調(diào)速裝置暨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從而調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，達(dá)到控制窯內(nèi)負(fù)壓。
二、斬波調(diào)速與液力調(diào)速的工作原理：
斬波調(diào)速通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)差，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。由流體力學(xué)理論可知，轉(zhuǎn)速減小時(shí)電機(jī)的軸功率將以其三次方的速率下降，同時(shí)將節(jié)約的電能回饋電網(wǎng)，因此,斬波調(diào)速的節(jié)電效果非常顯著，屬于高效節(jié)能的一種調(diào)速方式。
液力調(diào)速是通過控制液力偶合器工作腔內(nèi)工作油液的動(dòng)量矩變化，來傳遞電動(dòng)機(jī)能量并改變輸出轉(zhuǎn)速的，電動(dòng)機(jī)通過液力耦合器的輸入軸拖動(dòng)其主動(dòng)工作輪，對工作油進(jìn)行加速，被加速的工作油再帶動(dòng)液力耦合器的從動(dòng)工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負(fù)載，這樣，可以通過控制工作腔內(nèi)參與能量傳遞的工作油多少來控制輸出軸的力矩，達(dá)到控制負(fù)載的轉(zhuǎn)速的目的。液力調(diào)速屬于機(jī)械控制、低效節(jié)能的一種調(diào)速方式。
三、斬波調(diào)速與液力調(diào)速的節(jié)能比較[舉例]：
(1)已知額定功率為1400KW
(2)已知目前實(shí)行液力調(diào)速的運(yùn)行功率為1240KW
(3)按轉(zhuǎn)速比計(jì)算技改后斬波調(diào)速運(yùn)行功率為（實(shí)際轉(zhuǎn)速÷額定轉(zhuǎn)速）3×額定功率=（920÷992）3×1400KW=1117KW
(4)每小時(shí)節(jié)電量=液力調(diào)速運(yùn)行功率-技改后斬波調(diào)速運(yùn)行功率=1240KW-1117KW＝123KW
(5).經(jīng)濟(jì)效益測算（斬波調(diào)速比液力調(diào)速增加節(jié)電）:
備注：
（1）技改理論節(jié)電率＝（額定功率1400KW－斬波調(diào)速運(yùn)行功率1117KW）÷1400KW×100%＝20.2%
（2）斬波調(diào)速比液力調(diào)速“增加節(jié)電量”，主要來自液力調(diào)速時(shí)液力耦合器本身損失的熱能。
四、斬波調(diào)速與液力調(diào)速的其他性能比較：
1、運(yùn)行可靠性
當(dāng)斬波調(diào)速裝置出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將電機(jī)從調(diào)速狀態(tài)切換到工頻運(yùn)行狀態(tài)。無需停電機(jī)檢修。當(dāng)調(diào)速裝置檢修完畢，裝置能直接切入調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠。但液力耦合器出現(xiàn)了故障，必須停電機(jī)檢修，就會影響生產(chǎn)，給用戶帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。
2、調(diào)節(jié)及控制特性
液力耦合器依靠調(diào)節(jié)工作腔油量大小來改變輸出轉(zhuǎn)速，因此響應(yīng)慢、調(diào)節(jié)精度較低。而斬波調(diào)速屬于數(shù)字控制，可以實(shí)現(xiàn)精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
3、起動(dòng)性能
采用斬波調(diào)速時(shí)，如電動(dòng)機(jī)保持額定轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，電網(wǎng)輸入起動(dòng)電流小于電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5倍，對于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載，其起動(dòng)電流更小。而且起動(dòng)的全過程可控，起動(dòng)點(diǎn)和爬坡時(shí)間可設(shè)置。而液力耦合器不能直接改善起動(dòng)性能，起動(dòng)電流將是額定電流的2倍以上，對電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)的沖擊相當(dāng)大，造成電壓短時(shí)下降，干擾其它設(shè)備運(yùn)行。
4、使用問題
液力耦合器使用一定年限后，會產(chǎn)生漏油情況，運(yùn)行中每天需加油2～3次，以補(bǔ)充漏油；還會產(chǎn)生油面調(diào)整控制回路失靈情況，以至不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，在運(yùn)行中靠手動(dòng)調(diào)節(jié)置于固定轉(zhuǎn)速比，或在運(yùn)行時(shí)仍靠風(fēng)機(jī)擋板進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，當(dāng)窯系統(tǒng)工況變化較大時(shí)，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(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，運(yùn)行操作非常不便。
五、高溫風(fēng)機(jī)技改方案
經(jīng)過對原系統(tǒng)進(jìn)行分析后，對原系統(tǒng)的風(fēng)壓控制由原來的液力耦合器調(diào)節(jié)改為斬波調(diào)速裝置調(diào)節(jié)，即取消原液力耦合器，將電機(jī)與風(fēng)機(jī)之間用一連接軸取代液力耦合器連通，由斬波調(diào)速裝置對電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到調(diào)整窯尾預(yù)熱器（高溫風(fēng)機(jī)入口）的壓力為工況要求值。斬波調(diào)速裝置控制接入原有的DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)來完成正常操作。
這個(gè)技改方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）安裝方便快捷。連接軸的基座安裝尺寸、軸連接中心尺寸、軸徑尺寸、軸與電機(jī)及風(fēng)機(jī)側(cè)的連接靠背輪均與原液耦一致，安裝時(shí)，僅需將原液耦拆除，將連接軸代替液力耦合器，現(xiàn)場僅作少量調(diào)整即可達(dá)到安裝要求，而不用對風(fēng)機(jī)及電機(jī)作任何調(diào)整。
（2)操作使用方便，斬波調(diào)速實(shí)行全自動(dòng)運(yùn)行。
(3)能進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，且調(diào)速精度高，適用性強(qiáng)。
(4)保護(hù)功能完善，故障率低，排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，可靠性高。
(5)電動(dòng)機(jī)不需長期高速運(yùn)行，工作電流大幅度下降，節(jié)電效果顯著。
(6)消除了機(jī)械及液壓高故障率的缺陷，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用降低。
(7)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的降低。
六、結(jié)語
目前，水泥行業(yè)的競爭非常激烈，關(guān)鍵是制造成本特別是電耗的競爭，因此做好電動(dòng)機(jī)的降耗增效工作顯得極為重要。此外，根據(jù)有些水泥企業(yè)反映：由于液力耦合器調(diào)速精度不能滿足實(shí)施純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目的新要求，“撤除液耦”呼聲日見高漲。為了有效解決這些問題，我們隆重推出斬波調(diào)速技術(shù)及其裝置。斬波調(diào)速技術(shù)及其裝置目前已經(jīng)比較成熟，是水泥廠節(jié)能改造和取代液力耦合器的理想設(shè)備，具有很高的推廣價(jià)值。