一、用戶簡介

河南泰隆建材集團公司是河南省南陽市最大的一家民營水泥生產(chǎn)企業(yè)。下轄：內(nèi)鄉(xiāng)泰隆公司、內(nèi)鄉(xiāng)寶天曼公司、內(nèi)鄉(xiāng)萬基公司、唐河泰隆公司、襄陽寶天曼公司和鄧州萬進公司。其中內(nèi)鄉(xiāng)寶天曼公司、唐河泰隆公司和內(nèi)鄉(xiāng)泰隆公司各擁有1條新型干法水泥生產(chǎn)線；集團公司總占地1800余畝，擁有員工1600余人，年水泥生產(chǎn)能力700萬噸，年銷售收入15億元，稅利3.5億元。泰隆建材集團公司是集建材產(chǎn)品科研、開發(fā)、生產(chǎn)為一體的現(xiàn)代化企業(yè)，主導產(chǎn)品為“寶天曼牌”、“內(nèi)宛牌”、“吉固牌”和“唐塔牌”通用硅酸鹽水泥及熟料，強度等級有32.5、42.5（含42.5R型）和52.5（含52.5R型）等。

內(nèi)鄉(xiāng)泰隆水泥公司是河南泰隆集團公司的一家下屬公司，擁有1條年產(chǎn)120萬噸的新型干法水泥生產(chǎn)線。2012年，內(nèi)鄉(xiāng)泰隆水泥公司通過對國內(nèi)各高壓變頻器廠家技術(shù)對比，最后選用森蘭科技股份有限公司生產(chǎn)的SBH-100-560型高壓變頻器，對水泥磨循環(huán)風機進行變頻節(jié)能改造。設(shè)備于2012年8月安裝、調(diào)試，9月正式投運，投運以來，設(shè)備運行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，完全滿足生產(chǎn)需要。

二、改造方案

1、水泥磨循環(huán)風機配套電機參數(shù)

電機型號：YRKK560-6；

制造廠商：長利電機廠有限責任公司；

額定功率：560kW；

額定電壓：10kV；

額定電流：42A；

額定轉(zhuǎn)速：960r/min；

功率因數(shù)：0.8

2、配套高壓變頻器參數(shù)

型號：SBH-100-560

額定功率：560kW；

額定電壓：10kV；

額定電流：42A；

功率因數(shù)：0.96

3、變頻改造方案

3.1 一次回路方案

此次對循環(huán)風機改造采用的為SBH-100-560自動一拖一旁路高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，一次回路接線圖如圖 1所示。

互鎖及要求：

1）QS1、QS2為隔離開關(guān)，KM1、KM2、KM3為真空接觸器。

2）QS1與KM1、QS2與KM2相互聯(lián)鎖，即隔離開關(guān)合上后，與隔離開關(guān)相對應(yīng)的真空接觸才能合上，真空接觸器斷開后，與真空接觸相對應(yīng)的隔離開關(guān)才能分合。

3）KM2與KM3互鎖，即其中一個真空接觸器合上后，互鎖回路的另外一個真空接觸器不能合閘。

3.2控制回路方案

按照用戶要求，變頻器可以根據(jù)系統(tǒng)反饋的風壓信號來調(diào)節(jié)風機的風壓，也可以與用戶的風門進行開、合聯(lián)動。

變頻器控制柜有“本機控制/遠程控制”選擇開關(guān)，可以方便地選擇本地操作或遠程操作，變頻器支持MODBUS、PROFIBUS、TCP/IP等協(xié)議及硬接線連接來實現(xiàn)遠程操作，本套系統(tǒng)與用戶中控室DCS采用硬接線連接。即DCS給變頻器發(fā)啟動、停止指令及一路頻率給定信號，變頻器反饋給DCS“就緒”、“運行”、“報警”、“故障”四路開關(guān)量信號及“電機轉(zhuǎn)速”、“電機電流”兩路模擬量信號。

變頻器系統(tǒng)以及概略圖如下：

三、節(jié)能效果分析

1、節(jié)能計算

通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。

在采用變頻器以前，只能通過調(diào)節(jié)風門的出口擋板調(diào)節(jié)風量來滿足生產(chǎn)工藝要求，大量電能白白浪費在擋板上。采用變頻器拖動電動機的方式，風門調(diào)到全開的位置，通過改變送給交流電動機的交流電頻率，來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速從而不用檔板，既可達到控制流量的目的，又能達到節(jié)能的效果。

2、森蘭高壓變頻器在水泥磨循環(huán)風機上的節(jié)能效益

根據(jù)現(xiàn)場記錄，風機上變頻調(diào)速改造前后的運行情況見下表。

由上表可知：

變頻改造前，循環(huán)風機電機運行功率為497kW，變頻裝置投入后，循環(huán)風機電機運行在46Hz，運行功率約為380kW。變頻投入運行后，減小的輸入功率為：117kW。

節(jié)電率=117/497×100%=23.5%，

按每天三班工作制，每天300天工作日計算，

年節(jié)電費用=（497-380）×24×300KW/h=842400（KW·h）

按該水泥廠用電的平均價格0.63元/度計算，

節(jié)電費用=842400×0.63元=53萬元。

由上述數(shù)據(jù)看出，森蘭科技股份有限公司生產(chǎn)的SBH系列高壓變頻器后，該新型干法窯生產(chǎn)中水泥磨循環(huán)風機設(shè)備全年節(jié)約電費均可達53萬元左右，節(jié)能經(jīng)濟效益顯著。另外，采用變頻調(diào)速控制后，其他方面的效益也是明顯的，如：

（1）采用變頻調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動，電機啟動電流只是額定電流，啟動時間相應(yīng)延長，對電網(wǎng)和變壓器無大的沖擊，減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷，同時也減少了電機的維護費用，有效的延長了電機的使用壽命；

（2）變頻改造前，風量的調(diào)節(jié)要靠調(diào)整檔板的開度來完成，一次風量的改變通常要反復(fù)調(diào)節(jié)多次才能完成。變頻改造后，電機轉(zhuǎn)速的改變只要在DCS設(shè)定即可，大大降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，風量調(diào)節(jié)更平穩(wěn)、精確；

（3）設(shè)備適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動能力強，有時電網(wǎng)電壓高達11kV，或者電壓低至9kV變頻器仍能正常運行，提高了電動機適應(yīng)能力。

四、結(jié)束語

電機節(jié)能主要依靠變頻調(diào)速，從而達到提高電機效率、節(jié)能等效果。使用高壓變頻器的電機系統(tǒng)節(jié)電率普遍達20%左右，某些較高場合可達30%-50%。目前，國產(chǎn)變頻器已經(jīng)在新型干法水泥生產(chǎn)線的生料磨循環(huán)風機、煤磨循環(huán)風機、窯頭排風機、窯尾高溫風機、窯尾排風機等負載上廣泛應(yīng)用，加上國務(wù)院發(fā)布的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》明確提出要求加快高壓變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此高壓變頻調(diào)速裝置在水泥行業(yè)推廣的潛力巨大。