一、引言 在水泥行業(yè)，由于電費的成本已成為原材料成本，人工成本之后的第三大開支；在用電緊張的今天，節(jié)省電費已成為企業(yè)經(jīng)營者考慮的一件大事；而水泥廠的立窯風(fēng)機(jī)是水泥廠的重要設(shè)備之一，也是主要的耗電設(shè)備之一。立窯風(fēng)機(jī)的容量是按照機(jī)械立窯最大的設(shè)計產(chǎn)量來選型的，且留有一定的余量。在使用中，立窯風(fēng)機(jī)長期固定在最大的轉(zhuǎn)速下運行。由于季節(jié)、晝夜和生產(chǎn)工況的變化，機(jī)立窯的實際風(fēng)量需求在絕大部分時間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計負(fù)載低；在轉(zhuǎn)速固定的情況下，當(dāng)立窯風(fēng)機(jī)的風(fēng)量過剩時，只能通過旁通風(fēng)管排放掉（或控制風(fēng)門的進(jìn)風(fēng)量），這樣就造成立窯風(fēng)機(jī)功耗的嚴(yán)重浪費，故對立窯風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造具有一定的現(xiàn)實意義。 　　　　 二、變頻節(jié)電原理 對于風(fēng)機(jī)來說，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n成正比，風(fēng)壓F與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比，而軸功率P 與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比（見表1），從表中我們可以看出上述幾個量的變化關(guān)系： 表1 轉(zhuǎn)速n% 風(fēng)量Q% 頻率 風(fēng)壓F% 軸功率P% 　　100 100 50 100 100 　　 90 90 45 81 72.9 　　 80 80 40 64 51.2 　　 70 70 35 49 34.3 　　 60 60 30 36 21.6 　　 50 50 25 25 12.5 顯然，變風(fēng)量控制系統(tǒng)的節(jié)能效果是十分突出的。　　 從上面的圖表中可以明了，當(dāng)風(fēng)機(jī)效率一定，調(diào)節(jié)風(fēng)量微小的變化時，轉(zhuǎn)速可成比例下降，則風(fēng)機(jī)的軸功率成立方關(guān)系下降。在滿足工藝要求的前提下，若風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速有富余10%，將可節(jié)省電耗27.1%,若風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速富余20%，將可節(jié)省電耗48.8%。由此可見，風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載，其節(jié)電效果將是非常明顯。 三、 立窯基本參數(shù)和工作原理 1、窯爐的基本參數(shù) 1）機(jī)械立窯參數(shù) 1、規(guī)格：（窯徑×高度）2.0×8.5 , 2、 年產(chǎn)量：普通水泥5～7萬噸 3、喂料方法：單嘴布料溜子11KW， 4、溜子回轉(zhuǎn)速度：6.48轉(zhuǎn)/分 5、塔篦子形式：整體雙偏心， 6、塔篦子轉(zhuǎn)速1.2～12.2轉(zhuǎn)/分, 7、傳動方式：中心傳動，功率15KW ， 8、料封形式：垂直管料封， 9、出料粒度：不大于100毫米 2）風(fēng)機(jī)參數(shù) 風(fēng)機(jī)功率：132KW，額定電壓：380V，額定電流：245A，轉(zhuǎn)速2980轉(zhuǎn)/分， 運行電流：120A～180A；風(fēng)量：12776m3/h；風(fēng)壓：21995Pa；起動方式：△/Y 2、機(jī)立窯燒成工作原理 由料斗提升機(jī)將配置好的生料加一定比例的水，送至成球機(jī)成球，然后由布料器勻均地施入窯爐中，園球狀的生料顆粒由底部的離心風(fēng)機(jī)送風(fēng)在窯爐中部充分燃燒，到窯爐底部冷卻后，由塔篦子旋轉(zhuǎn)，將燒好的熟料下到漏斗中，經(jīng)適量噴水，經(jīng)熟料破碎機(jī)后進(jìn)入下道工序。由此可見，機(jī)立窯風(fēng)機(jī)的配置的好壞直接影響到水泥的產(chǎn)量，故此，許多水泥廠廠家在風(fēng)機(jī)上做文章，加大電機(jī)功率，加大風(fēng)量與風(fēng)壓，往往適得其反。 從整個立窯系統(tǒng)裝機(jī)的設(shè)備功率來看，羅茨風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為132KW，是整個機(jī)立窯系統(tǒng)裝機(jī)功率的一半，對煅燒來說是一個用電較大的設(shè)備。它的改造成功將對廠家有較深遠(yuǎn)的意義。 四、 用戶對變頻節(jié)能改造后功能的要求 a） 要求變頻器的跟隨性能好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，故障率低。 b） 要求壹臺變頻器可兩地操作（也就是提供兩塊操作面板），一塊用延長線聯(lián)結(jié)至窯面上，替代原操作系統(tǒng)；該塊操作面板可以任意設(shè)定、修改參數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)情況任意調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，能控制變頻器的啟停。另一塊操作面板必須放在有人值班低壓配電室內(nèi)，只提供運行參數(shù)監(jiān)視和開啟、關(guān)閉變頻器，不能設(shè)定參數(shù)和修改參數(shù)，不能調(diào)整風(fēng)量的大小。 c） 在窯面和低壓配電室兩處都必須安裝應(yīng)急緊急停車按鈕。 在用風(fēng)量較小的情況下，必須保證電機(jī)的溫升和電機(jī)的噪聲不得超過允許的范圍 五、立窯風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造方案設(shè)計 1）根據(jù)現(xiàn)場情況和用戶的要求，我們設(shè)計安裝一臺品質(zhì)優(yōu)良、性能穩(wěn)定可靠的平方轉(zhuǎn)矩（風(fēng)機(jī)水泵型）威科變頻器，其型號為VEC—V6—132F3，容量為132KW；并聯(lián)在原風(fēng)機(jī)起動柜主回路電路中，并和原主電路做成安全電器互鎖；對立窯風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能控制，具體的控制頻率，由窯爐操作員工根據(jù)實際生產(chǎn)工藝和窯爐的煅燒情況，通過控制變頻器面板上的上、下鍵操作，就能控制窯爐風(fēng)量的大小。從而放棄了立窯風(fēng)機(jī)過去傳統(tǒng)的控制方式，改造成了目前調(diào)速效果最好、節(jié)電效果最佳的變頻調(diào)速。 2）在變頻器的硬件上加裝一路（顯示面板）牛腳插痤，制作成兩路面板控制；鍵盤和牛腳插座之間用一條50米長的屏蔽線聯(lián)結(jié)，以滿足用戶的要求。保留原風(fēng)機(jī)窯面和值班室兩處的緊急停車按鈕，在空開和變頻器之間的主電路中，增設(shè)交流按觸器。用鋼材把原放風(fēng)閥封牢。變頻改造后要依次合理調(diào)節(jié)每一個窯爐風(fēng)腰的開度。 六、變頻參數(shù)的設(shè)定 變頻器安裝完畢后，必須對變頻器的參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)定，有些參數(shù)和設(shè)定，將直接影響變頻器的運行，導(dǎo)致電機(jī)不能啟動，造成工程改造的失敗。所以在設(shè)定時要耐心細(xì)致，使參數(shù)設(shè)定和電機(jī)匹配?！　? 七、立窯風(fēng)機(jī)變頻改造中注意事項 1） 面板控制方式應(yīng)置為用鍵盤的 （上）或 （下）鍵調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量較為合理，因為窯面的工作環(huán)境較惡劣，假如用電位器調(diào)節(jié)，天長日久地來回旋轉(zhuǎn)，會使電位器接觸不良，造成電機(jī)電流波動很大；筆者經(jīng)過許多家水泥廠的實踐證明，鍵盤（上）、（下）鍵控制優(yōu)于電位器控制。 2） 變頻器的停車方式設(shè)定為自由停車。由于風(fēng)機(jī)是大慣量負(fù)載，若加減速時間設(shè)定過短，在加速時過程中容易會出現(xiàn)過流、過載，在減速時容易出過電壓保護(hù)，但設(shè)定時間過長，會導(dǎo)致風(fēng)量調(diào)節(jié)緩慢，跟隨性能會變差，使系統(tǒng)易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中，有時滿足不了窯爐生產(chǎn)的要求。因此，在滿足變頻器正常運行（不跳故障）的前題下，盡量把加減速時間設(shè)定合理。 3） 在變頻器的輸入和輸出加裝零序電抗器，以減少諧波的份量，以提高變頻器的功率因數(shù)。 八、變頻改造后的節(jié)電效果 為了了解應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后產(chǎn)生的節(jié)電效果，我們和廠方一起做了在相同工況條件下的節(jié)電效果測試，具體原始數(shù)據(jù)如下： 　　 8月31日（24H） 9月1日（24H） 9月2日（24H） 9月3日（24H） 9月4日（24H） 9月5日（24H） 9月6日（24H） 　　工頻運行 2640。 2720。 2680。 2688。 2656。 2704。 2712。 　　變頻運行 2240。 2280。 2264。 2248。 2224。 2256。 2232。 　　節(jié)省用電 400度 440度 416度 440度 432度 448度 480度 　　 從上面數(shù)所可知立窯風(fēng)機(jī)每天平均節(jié)約電費436.5度；按廠家提供的數(shù)據(jù)，水泥廠立窯風(fēng)機(jī)全年運行　10個月（即300天計算）, 電價每KW.h為0.50元，則全年節(jié)約電費為： 00天×436.5度×0.50=65,475（元） 此后該項目每年可為廠家節(jié)約電費6.5萬元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯。 九 、本系統(tǒng)的特點 1） 采用節(jié)能單機(jī)控制，根據(jù)生產(chǎn)的實際需要通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)送風(fēng)量，在滿足使用要求的前提下達(dá)到最大限度的節(jié)能。 2） 實現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的高效調(diào)速，調(diào)速平穩(wěn)、精度高，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差損耗小，由于降速運行和軟啟動，使電機(jī)啟動電流大大減小，起動時定、轉(zhuǎn)子消耗減少，對延長電機(jī)壽命十分有利。 3） 先進(jìn)的設(shè)置監(jiān)控及調(diào)節(jié)功能改善了系統(tǒng)運行特性，使系統(tǒng)操作更簡便。 4） 系統(tǒng)具有過載、過流、過壓、短路、欠壓保護(hù)措施，使系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和安全性、可靠性大大提高，有效地防止了噴窯的發(fā)生。 5） 運用威科變頻器最大特點就是電機(jī)在低頻運行時，不發(fā)生振蕩現(xiàn)象。 結(jié)束語 在風(fēng)機(jī)水泵上采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅調(diào)速性能優(yōu)越，而且節(jié)能效果十分顯著；隨著變頻器制技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，變頻器價格不斷下降，我們相信所有的水泥廠立窯風(fēng)機(jī)都會改造成用變頻調(diào)速來控制。