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(jī)上的應(yīng)用，分析了改造后的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)改造后的效果做了評(píng)估分析。
關(guān)鍵詞：英威騰、高壓變頻器、高溫風(fēng)機(jī)
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(jì)在水泥制造成本中，電費(fèi)成本約占總成本的30%左右。對(duì)于一條水泥生產(chǎn)線，其中有25%～30%的電能是用于拖動(dòng)各種類型風(fēng)機(jī)上，因此對(duì)于節(jié)能改造對(duì)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(duì)比，選定英威騰攜手合作，對(duì)其2500T/D水泥干法旋窯生產(chǎn)線窯尾高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，從2011年3月運(yùn)行至今運(yùn)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(jī)工藝簡介
高溫風(fēng)機(jī)又叫ID風(fēng)機(jī)，即ID FAN(引風(fēng)機(jī))，指的就是預(yù)熱器后面的排風(fēng)機(jī)。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(jī)，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(duì)進(jìn)入窯尾前的生料進(jìn)行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風(fēng)機(jī)引出由電收塵器將灰塵進(jìn)行處理，再將廢氣排掉，有一部氣體被引至生料磨對(duì)生料進(jìn)行預(yù)熱，在一些現(xiàn)場因高溫風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫度較高，如果直接排放造成能源浪費(fèi)，所以很多現(xiàn)場也在高溫風(fēng)機(jī)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(dá)到節(jié)能的目的。高溫風(fēng)機(jī)系統(tǒng)工藝圖如下圖1：
2.工況介紹
英威騰公司對(duì)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(jī)進(jìn)行了變頻改造，具體電機(jī)參數(shù)如下表1所示：
該高溫風(fēng)機(jī)目前通過液力耦合器來對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，整個(gè)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(jī)的風(fēng)量，達(dá)到控制窯內(nèi)負(fù)壓。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(duì)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。
1. 改造前存在問題
3.1、設(shè)計(jì)存在余量
這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中，很難準(zhǔn)確地計(jì)算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長期運(yùn)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(hào)的設(shè)計(jì)值。而設(shè)備的型號(hào)和系列是有限的，往往在選用不到合適的型號(hào)時(shí)，只好往大型號(hào)上靠。所以電機(jī)及風(fēng)機(jī)的裕量選用較大，存在嚴(yán)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(jī)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(shí)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(shí)際運(yùn)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(jī)效率低，功率因數(shù)低，調(diào)速精度差，維護(hù)量大、成本過高。
3.3、工藝存在的問題
高溫風(fēng)機(jī)由于“塌料”導(dǎo)致的過負(fù)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(shí)就會(huì)坍塌脫落，造成管道內(nèi)粉塵濃度突然增大，阻力增加，負(fù)壓升高，使排風(fēng)機(jī)負(fù)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(shí)，同樣也會(huì)造成氣流波動(dòng)，使排風(fēng)管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風(fēng)機(jī)過負(fù)荷停機(jī)，該現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)對(duì)高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)造成損壞。在實(shí)際使用過程中的“塌料”現(xiàn)象，會(huì)不定期的導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行電流在極短的時(shí)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(jī)之間，變頻調(diào)速系統(tǒng)由用戶開關(guān)、自動(dòng)旁路柜、CHH100系列高壓變頻器、高壓電機(jī)組成。自動(dòng)旁路柜是由三個(gè)真空接觸器KM1、KM2、KM3和兩個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2組成。電機(jī)以變頻方式運(yùn)行時(shí)，QS1、QS2和KM1、KM2閉合，KM3斷開;電機(jī)以工頻方式運(yùn)行時(shí)，KM3閉合，QS1、QS2和KM1、KM2斷開，QS1、QS2用于變頻器維護(hù)過程中高壓隔離。自動(dòng)旁路柜嚴(yán)格按照“五防”聯(lián)鎖要求設(shè)計(jì)，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(yùn)行。
自動(dòng)旁路方案優(yōu)點(diǎn)：
(1)根據(jù)系統(tǒng)工藝地要求，能夠快速地進(jìn)行變頻與工頻的切換，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
(2)變頻器輸入、輸出設(shè)計(jì)有隔離刀閘，便于變頻器的維護(hù)與檢修。
(3)操作方便，可以就地操作，也可遠(yuǎn)程操作，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
四、改造效果
變頻改造后，兩月產(chǎn)量相當(dāng)?shù)脑路葸M(jìn)行節(jié)電率計(jì)算：
(1) 變頻改造前耗電量統(tǒng)計(jì)如表2：安徽某水泥有限公司用電報(bào)表(未上變頻)
(計(jì)量時(shí)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(jì)如表3：
(計(jì)量時(shí)段：2011年4月)
(3)改造前后對(duì)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(jì)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(dāng)，每月節(jié)約電費(fèi)接近10萬元，在很短時(shí)間內(nèi)將會(huì)收回投資。
五、結(jié)束語
水泥高溫風(fēng)機(jī)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(jī)由于塌料導(dǎo)致的跳閘，變頻器運(yùn)行可靠性高，運(yùn)行良好，得到了用戶和操作員的好評(píng)和認(rèn)可。
參考文獻(xiàn)：
【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(shí)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(jī)上的應(yīng)用，分析了改造后的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)改造后的效果做了評(píng)估分析。
關(guān)鍵詞：英威騰、高壓變頻器、高溫風(fēng)機(jī)
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(jì)在水泥制造成本中，電費(fèi)成本約占總成本的30%左右。對(duì)于一條水泥生產(chǎn)線，其中有25%～30%的電能是用于拖動(dòng)各種類型風(fēng)機(jī)上，因此對(duì)于節(jié)能改造對(duì)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(duì)比，選定英威騰攜手合作，對(duì)其2500T/D水泥干法旋窯生產(chǎn)線窯尾高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，從2011年3月運(yùn)行至今運(yùn)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(jī)工藝簡介
高溫風(fēng)機(jī)又叫ID風(fēng)機(jī)，即ID FAN(引風(fēng)機(jī))，指的就是預(yù)熱器后面的排風(fēng)機(jī)。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(jī)，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(duì)進(jìn)入窯尾前的生料進(jìn)行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風(fēng)機(jī)引出由電收塵器將灰塵進(jìn)行處理，再將廢氣排掉，有一部氣體被引至生料磨對(duì)生料進(jìn)行預(yù)熱，在一些現(xiàn)場因高溫風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫度較高，如果直接排放造成能源浪費(fèi)，所以很多現(xiàn)場也在高溫風(fēng)機(jī)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(dá)到節(jié)能的目的。高溫風(fēng)機(jī)系統(tǒng)工藝圖如下圖1：
2.工況介紹
英威騰公司對(duì)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(jī)進(jìn)行了變頻改造，具體電機(jī)參數(shù)如下表1所示：
該高溫風(fēng)機(jī)目前通過液力耦合器來對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，整個(gè)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(jī)的風(fēng)量，達(dá)到控制窯內(nèi)負(fù)壓。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(duì)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。
1. 改造前存在問題
3.1、設(shè)計(jì)存在余量
這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中，很難準(zhǔn)確地計(jì)算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長期運(yùn)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(hào)的設(shè)計(jì)值。而設(shè)備的型號(hào)和系列是有限的，往往在選用不到合適的型號(hào)時(shí)，只好往大型號(hào)上靠。所以電機(jī)及風(fēng)機(jī)的裕量選用較大，存在嚴(yán)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(jī)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(shí)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(shí)際運(yùn)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(jī)效率低，功率因數(shù)低，調(diào)速精度差，維護(hù)量大、成本過高。
3.3、工藝存在的問題
高溫風(fēng)機(jī)由于“塌料”導(dǎo)致的過負(fù)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(shí)就會(huì)坍塌脫落，造成管道內(nèi)粉塵濃度突然增大，阻力增加，負(fù)壓升高，使排風(fēng)機(jī)負(fù)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(shí)，同樣也會(huì)造成氣流波動(dòng)，使排風(fēng)管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風(fēng)機(jī)過負(fù)荷停機(jī)，該現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)對(duì)高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)造成損壞。在實(shí)際使用過程中的“塌料”現(xiàn)象，會(huì)不定期的導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行電流在極短的時(shí)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(jī)之間，變頻調(diào)速系統(tǒng)由用戶開關(guān)、自動(dòng)旁路柜、CHH100系列高壓變頻器、高壓電機(jī)組成。自動(dòng)旁路柜是由三個(gè)真空接觸器KM1、KM2、KM3和兩個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2組成。電機(jī)以變頻方式運(yùn)行時(shí)，QS1、QS2和KM1、KM2閉合，KM3斷開;電機(jī)以工頻方式運(yùn)行時(shí)，KM3閉合，QS1、QS2和KM1、KM2斷開，QS1、QS2用于變頻器維護(hù)過程中高壓隔離。自動(dòng)旁路柜嚴(yán)格按照“五防”聯(lián)鎖要求設(shè)計(jì)，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(yùn)行。
自動(dòng)旁路方案優(yōu)點(diǎn)：
(1)根據(jù)系統(tǒng)工藝地要求，能夠快速地進(jìn)行變頻與工頻的切換，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
(2)變頻器輸入、輸出設(shè)計(jì)有隔離刀閘，便于變頻器的維護(hù)與檢修。
(3)操作方便，可以就地操作，也可遠(yuǎn)程操作，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
四、改造效果
變頻改造后，兩月產(chǎn)量相當(dāng)?shù)脑路葸M(jìn)行節(jié)電率計(jì)算：
(1) 變頻改造前耗電量統(tǒng)計(jì)如表2：安徽某水泥有限公司用電報(bào)表(未上變頻)
(計(jì)量時(shí)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(jì)如表3：
(計(jì)量時(shí)段：2011年4月)
(3)改造前后對(duì)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(jì)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(dāng)，每月節(jié)約電費(fèi)接近10萬元，在很短時(shí)間內(nèi)將會(huì)收回投資。
五、結(jié)束語
水泥高溫風(fēng)機(jī)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(jī)由于塌料導(dǎo)致的跳閘，變頻器運(yùn)行可靠性高，運(yùn)行良好，得到了用戶和操作員的好評(píng)和認(rèn)可。
參考文獻(xiàn)：
【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(shí)踐》中國電力出版社 2012-01出版