引言

水泥生產(chǎn)企業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的能源消耗大戶。在水泥生產(chǎn)中電動機(jī)負(fù)載電耗站近30%的成本，而拖動風(fēng)機(jī)用的高壓電機(jī)在電機(jī)中占有很大比重，對一條水泥生產(chǎn)線其中有20%-30%的電能用于拖動各類風(fēng)機(jī)上，因此對風(fēng)機(jī)拖動電機(jī)的節(jié)能改造尤為重要。

目前很多水泥廠風(fēng)機(jī)都存在大馬拉小車的現(xiàn)場，同時由于工況、產(chǎn)量的變化，系統(tǒng)所需要的風(fēng)量也隨之發(fā)生變化，大部門風(fēng)機(jī)采用傳統(tǒng)的做法即調(diào)節(jié)進(jìn)出口風(fēng)門的開度來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)量的調(diào)節(jié)，該方法是增加風(fēng)阻、犧牲風(fēng)機(jī)效率來達(dá)到要求，損耗嚴(yán)重，拖動電機(jī)出力變化很小，白白浪費(fèi)電能，增加生產(chǎn)成本。如果利用變頻調(diào)速技術(shù)改變設(shè)備的運(yùn)行速度，以調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小，既能滿足生產(chǎn)需求又能節(jié)約電能，同時又減少因調(diào)節(jié)檔板而造成擋板和管道的摩擦而經(jīng)常停機(jī)檢修所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

貴州資兆建材有限公司系貴州永固實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司全資收購原德江縣烏江水泥廠組建的民營企業(yè)。位于德江縣中部共和鄉(xiāng)，距縣城暨326國道20公里，烏江白果沱碼頭4公里，303省道由廠門口經(jīng)過，可謂既有省道連國道，又有烏江接長江。水陸交通十分便利。公司于2009年通過技改建設(shè)一條日產(chǎn)水泥熟料2500噸新型干法水泥生產(chǎn)線。

一 水泥廠生產(chǎn)工藝介紹

水泥生產(chǎn)工藝主要包括：礦山開采、原料破碎、原料均化與存貯、原料配料、原料粉磨與廢氣處理、生料均化與入窯、熟料燒成、熟料入庫與散裝發(fā)運(yùn)、水泥配料及粉磨、水泥存貯等幾部分。圖一所示為水泥廠生產(chǎn)工藝過程

具體的生產(chǎn)流程是：

水泥原料的破碎及預(yù)均化--水泥生料制備--水泥生料均化--水泥物料的預(yù)熱分解--水泥熟料的燒成--水泥粉磨--水泥包裝

在上述過程中原料粉磨與廢氣處理、煤粉制備、熟料燒成、水泥配料及粉磨工藝中設(shè)計有大功率的風(fēng)機(jī)，可進(jìn)行變頻改造。現(xiàn)結(jié)合實(shí)際工藝介紹一下變頻改造主要風(fēng)機(jī)的作用。

（1）窯頭排風(fēng)機(jī)主要是把篦床產(chǎn)生含粉塵的高溫氣體引入收塵系統(tǒng)收塵，再排至大氣。　

（2）窯尾排風(fēng)機(jī)兼有生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)有廢氣處理風(fēng)機(jī)功能；

（3） 窯尾高溫風(fēng)機(jī)是熟料生產(chǎn)線上最重要的負(fù)載，高溫風(fēng)機(jī)變頻改造是國家在水泥行業(yè)強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）水泥磨引風(fēng)機(jī)主要使水泥磨生產(chǎn)工藝微負(fù)壓，減小粉塵外溢，循環(huán)風(fēng)機(jī)使粉塵氣體通過收塵器后，排至大氣。

（5）煤粉機(jī)是把煤磨機(jī)磨好的煤粉送入回轉(zhuǎn)窯，為回轉(zhuǎn)窯提供燃料。

（6）篦冷機(jī)是水泥廠熟料燒成系統(tǒng)中的重要主機(jī)設(shè)備，其主要功能是對水泥熟料進(jìn)行冷卻、輸送；同時為回轉(zhuǎn)窯及分解爐等提供熱空氣。

高溫風(fēng)機(jī)、生料循環(huán)風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)、窯頭排風(fēng)機(jī)、水泥磨排風(fēng)機(jī)均采用森蘭SBH系列高壓變頻器，煤粉機(jī)、篦冷機(jī)采用森蘭SB200系列低壓變頻器。

二 負(fù)載參數(shù)

2.1 拖動電機(jī)參數(shù)（表一）

表一

2.2風(fēng)機(jī)參數(shù)（表二）

表二

三 高壓變頻器主回路方案

窯尾排風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、水泥磨風(fēng)機(jī)采用異步繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻與水阻柜降壓啟動，全壓運(yùn)行的控制方式，高溫風(fēng)機(jī)采用異步鼠籠式電機(jī)用水阻柜降壓啟動，全壓運(yùn)行的控制方式。在高溫風(fēng)機(jī)和水泥磨引風(fēng)機(jī)與負(fù)載間均安裝有液力偶合器。

變頻改造將繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)串聯(lián)的電阻拆掉，將轉(zhuǎn)子用銅牌短接，去掉水阻柜，將液力偶合器調(diào)至100%。

高溫風(fēng)機(jī)（SBH-100-1600）采用一拖一自動旁路方案，循環(huán)風(fēng)機(jī)（SBH-100-560）、窯尾排風(fēng)機(jī)(SBH-100-500)、窯頭排風(fēng)機(jī)(SBH-100-250)、水泥磨引風(fēng)機(jī)(SBH-100-400)均采用一拖一手動旁路方案。

一拖一自動旁路方案具備變頻自動切換工頻能力，多用于設(shè)備比較重要，用戶對自動化程度要求比較高的，同時工況也應(yīng)具備自動切換條件。

方案介紹：

1、QS1、QS2為手動刀閘開關(guān)，KM1 、 KM2 、 KM3為真空接觸器。QF為用戶側(cè)高壓開關(guān)。

2、 KM2、KM3之間存在電氣連鎖，QS2、KM2之間存在電氣連鎖，QS1 、KM1之間存在電氣連鎖。當(dāng)QS1合閘后，才允許合KM1；QS2合閘后，才允許合KM2。KM1分閘后才允許分、合QS1；KM2分閘后才允許分、合QS2  

3、 QS1、QS2、KM1 、KM2閉合時，QF閉合時，電機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。KM3閉合時，QF閉合時，電機(jī)處于工頻運(yùn)行狀態(tài)

圖二（一拖一自動旁路）

一拖一手動旁路方案適合于用戶對自動化要求不高，或者用戶的工況不具備自動工頻切換條件。變頻器發(fā)生故障后，用戶可通過手動方式切換至工頻起動，以保證正常的生產(chǎn)需求。

方案介紹：

1、QS1、QS2、QS3為手動刀閘開關(guān)，QS2、QS3之間采用機(jī)械連鎖。QF為用戶側(cè)高壓 開關(guān)（斷路器） 。

2、 QS1、QS2、QS3為刀閘開關(guān)，不能帶負(fù)荷分合閘操作。當(dāng)要對QS1、QS2、QS3進(jìn)行操作時，必須將上級開關(guān)分?jǐn)嚅_，才允許進(jìn)行開關(guān)操作。

3、 QS1、QS2閉合時，QF閉合時，電機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。QS3閉合時，QF閉合時，電機(jī)處于工頻運(yùn)行狀態(tài)。

圖三（一拖一手動旁路）

四 風(fēng)機(jī)改造后節(jié)能情況

為對比變頻節(jié)能改造情況，在相同產(chǎn)量下對工頻、變頻相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)整理如下：

設(shè)備工況運(yùn)行數(shù)據(jù)(表三)

表三

變頻節(jié)能改造后運(yùn)行數(shù)據(jù)（表四）

表四

直接經(jīng)濟(jì)效益

從上表可以明確的看出各風(fēng)機(jī)相應(yīng)的節(jié)電率。按每月運(yùn)行30天，年運(yùn)行10個月，即300天，電費(fèi)為0.55元/度?？梢酝扑愠鲲L(fēng)機(jī)的年節(jié)電量和節(jié)電效益（表五）。

表五

間接經(jīng)濟(jì)效益

（1）    變頻改造后，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動，啟動電流小于額定電流，啟動更平滑。

（2）    功率因數(shù)提高到0.95以上（未改造之前功率因數(shù)為0.92），減小了線路損耗。

（3）    減少了維護(hù)工作量和維護(hù)成本，延長了設(shè)備使用壽命。

（4）    調(diào)速范圍寬，精度高，風(fēng)機(jī)風(fēng)量可根據(jù)生產(chǎn)工藝需要變化調(diào)節(jié)。

（5）    森蘭高壓變頻器具有：過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升保護(hù)等多項保護(hù)功能，十分完善，更好的保護(hù)了電機(jī)。

（6）    改善運(yùn)行工況，減低人工勞動強(qiáng)度。

六 結(jié)論

目前，水泥行業(yè)的競爭非常激烈，但關(guān)鍵還是制造成本的競爭，而電動機(jī)電耗就占成本近30％，而拖動風(fēng)機(jī)用的高壓電動機(jī)在電機(jī)中占有很大的比重，因此做好電動機(jī)的降耗增效工作就顯得極為重要。高壓變頻調(diào)速技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，是水泥廠節(jié)能改造的理想設(shè)備，具有很高的推廣價值，同時使熟料質(zhì)量更加穩(wěn)定、可靠。