變頻器在水泥廠的節(jié)能改造

　　變頻器是將電網(wǎng)電壓提供的恒壓恒頻轉(zhuǎn)換成電壓和頻率都可以通過(guò)控制改變的轉(zhuǎn)換器，使電動(dòng)機(jī)可以在變頻電壓的電源驅(qū)動(dòng)下發(fā)揮更好的工作性能。
　　水泥制造行業(yè)，大部分水泥廠的一些電機(jī)尤其是大功率的電機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中絕大部分是通過(guò)調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開(kāi)啟角度的機(jī)械調(diào)節(jié)方法來(lái)滿足不同的用風(fēng)量，這種操作方式的缺點(diǎn)是：1）電機(jī)及風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強(qiáng)度重，電能浪費(fèi)嚴(yán)重；2）調(diào)節(jié)精度差，控制不精確；3）啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大；4）起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊大,設(shè)備使用壽命低;5）噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。因此這些大功率、且連續(xù)運(yùn)行的電機(jī)耗電量高是水泥制造成本高居不下的一個(gè)重要因素。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，因此很有必要對(duì)相應(yīng)耗電量大的電機(jī)做一些工藝上的節(jié)能改造，利用節(jié)電的效果來(lái)降低水泥的制造成本、提高經(jīng)營(yíng)上的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
　　變頻改造后具有以下特點(diǎn)：1）不需要滿負(fù)荷運(yùn)行，節(jié)電效果好；2）具有軟起功能，降低負(fù)荷強(qiáng)度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；3）啟動(dòng)電流小，相當(dāng)于增加電網(wǎng)容量；4）調(diào)節(jié)風(fēng)量精度準(zhǔn)確；5）無(wú)需旁通放風(fēng)，減少水泥粉塵污染；6）及時(shí)保護(hù)電機(jī)和其他設(shè)備，保證設(shè)備可靠運(yùn)行等。
　　變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：
　　n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)）；通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術(shù)，電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。 通過(guò)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)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。
　　對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進(jìn)行計(jì)算：
　　1、根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n₀）³計(jì)算，式中為P0額定轉(zhuǎn)速n₀時(shí)的功率；P為轉(zhuǎn)速n時(shí)的功率。
　　以已經(jīng)改造的這三臺(tái)風(fēng)機(jī)為例。改造后轉(zhuǎn)速分別為1173r/min、1068r/min、1017r/min。則節(jié)電率分別    (除去變頻器自耗電2%左右)為:
　　y1=1-（1173/1485）³-2%＝48%,
　　y2=1-(1068/1485) ³-2%=60%,
　　y3=1-(1017/1485) ³-2%=66%.
　　2、根據(jù)電流電壓直接計(jì)算
　　改造前電壓為380V，電流分別為216A、209A、217A，運(yùn)行工況仍以 24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，全年運(yùn)行時(shí)間以300天，功率因素以0.85為計(jì)算依據(jù)。
　　則改造前這三臺(tái)每年的電量分別為：
　　Wg20=1.73×380×216×0.85×24×300=869030kW·h
　　Wg21=1.73×380×209×0.85×24×300=840867kW·h
　　Wg22=1.73×380×217×0.85×24×300=873053kW·h
　　改造后電壓分別為300V，260V，260V。電流分別為152A，140A，130A。
　　這三臺(tái)每年的電量分別為：
　　Wg20=1.732×300×152×0.85×24×300=483352kW·h
　　Wg21=1.732×260×140×0.85×24×300=385388kW·h
　　Wg22=1.732×260×130×0.85×24×300=357860kW·h
　　相比較節(jié)電量為：
　　Wg20= W1－W11=869030-483352=385678kW·h
　　Wg21= W1－W11=840867-385388=455299kW·h
　　Wg22= W1－W11=873053-357860=515193kW·h
　　每度電按0.5元計(jì)算，則采用變頻調(diào)速每年
　　G20可節(jié)約電費(fèi)192839元，
　　G21可節(jié)約電費(fèi)227649元，
　　G22可節(jié)約電費(fèi)257596元。
　　實(shí)踐證明，水泥行業(yè)變頻改造具有顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，還降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，設(shè)備一次性投資通常可以在變頻改造后短短幾個(gè)月的時(shí)間里僅僅靠節(jié)約電費(fèi)就能收回。