一、 概述

　　風(fēng)機水泵類負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型，實際應(yīng)用中大部分時間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)，由于交流電機調(diào)速很困難。常用擋風(fēng)板、回流閥或開/停機時間，來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，同時大電機在工頻狀態(tài)下頻繁開/停比較困難，電力沖擊較大，勢必造成電能損耗和開/停機時的電流沖擊。采用變頻器直接控制風(fēng)機、泵類負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法，當(dāng)電機在額定轉(zhuǎn)速的80%運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的（80%）2次方，即51.2%，去除機械損耗電機銅、鐵損等影響。節(jié)能效率也接近40%，同時也可以實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進一步提高。由于變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。

　　二、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點:

　　1、效率高．節(jié)約能源。在相同的情況下．交流變頻驅(qū)動比一般直流傳動方式能提高效率5％左右，比電動機一發(fā) 
電機組供電的直流傳動方式提高效率15％左右，比其它交流調(diào)速方式提高效率20％以上，節(jié)能效果顯著。變頻調(diào)速用于風(fēng)機水泵的控制，甚至可節(jié)約電能50％以上。
　　2、S3000系列變頻器具有和直流調(diào)速系統(tǒng)相同的調(diào)速平滑、方便、超載力矩和起動力矩大等優(yōu)點。目前較先進的變頻器的調(diào)速范圍可達1：100，超載能力可達150％、60S。
　　3、所控制的交流電機容量、速度和電壓等級高?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)計出高轉(zhuǎn)速、大容量的交流變頻供大型交流電動機，而直流電動機因受換向條件的制約其容量和速度受到很大限制。交流電動機的電壓可以達到10kV以上。
　　4、系統(tǒng)的控制精度和回應(yīng)速度均優(yōu)于直流傳動指標(biāo)和水準(zhǔn)。
　　5、工/變頻轉(zhuǎn)換電路，保障系統(tǒng)的安全可靠
　　6、提高了運行可靠性．減少了維修工作量。降低了運行成本。 

　　三、節(jié)能原理 

　　羅茨風(fēng)機節(jié)能 

　　羅茨風(fēng)機的風(fēng)壓是不受風(fēng)機轉(zhuǎn)速限制的，不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變。而風(fēng)量則與風(fēng)機轉(zhuǎn)速成正比的， 
即Q＝KN 
Q：表示風(fēng)量 N：表示風(fēng)機轉(zhuǎn)速 K：為系數(shù)

　　從公式可知，風(fēng)量調(diào)節(jié)，完全由變頻器改變電機頻率達到無級變速，起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果。根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用工藝 
風(fēng)機的最低頻15HZ,通常在35HZ左右，有個別時刻50HZ滿風(fēng)量運行，由于立窯工藝基本是一致的，因此在不同的立窯風(fēng)量調(diào)節(jié)量是基本相同的，凡立窯應(yīng)用變頻技術(shù)都可以獲40%左右的節(jié)能效果。

　　羅茨鼓風(fēng)機個恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降成正比即N％=△N％，雖然不同于一般風(fēng)機、水泵節(jié)電率更高，但因它的功率較大，而且只要爐墻不壞，是連續(xù)24小時工作的，并開動時間亦很長。因此節(jié)電潛力大，節(jié)電費用高。

　　羅茨鼓風(fēng)機進行技術(shù)改造后，改變了過去以調(diào)節(jié)出口（進口）閥門開度方式來調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式，勞動強度減輕，調(diào)節(jié)的及時性好，提高了產(chǎn)品的合格率，單耗明顯下降。

　　立窯卸料機節(jié)能 

　　立窯卸料機是采用18.5～30KW的滑差調(diào)速電機，轉(zhuǎn)速通?？刂圃?00－1000rpm，這是工藝上根據(jù)窯的情況，對卸料速度進行控制的。采用變頻調(diào)速的方法取代滑差電機。經(jīng)過多個廠家的應(yīng)用結(jié)果表明，平均節(jié)能量40%左右、為什么對滑差電機進行變頻改造會有如此大的節(jié)能效果呢，因為利用滑差調(diào)速方法是的一種耗能的低效調(diào)速方法，

① 滑差電機主電機軸輸出功率：P0∝M0*N0
P0：表示軸輸出功率 M0：表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩 N0：表示主電機轉(zhuǎn)速
②滑差頭輸出功率：P1∝M0•N1
P1：表示輸出功率 N1：表示滑差頭轉(zhuǎn)速
③滑差頭損耗功率：△P＝P0－P1∝M0（N0-N1）

　　由滑差頭損耗功率公式可以清楚看到，滑差電機的轉(zhuǎn)速越低，浪費能源越大，然而卸料機的轉(zhuǎn)速通常在400rpm左右運行，因此改用變頻調(diào)速的方式會有50～60％的節(jié)能效果。

　　在水泥廠中除了立窯卸料機是采用滑率調(diào)速電機，還有很多設(shè)備同樣是采用滑差電機，要進一步挖潛應(yīng)全面對低效耗能的滑差電機進行變頻改造，節(jié)能前景大有可為。

　　離心式風(fēng)機水泵節(jié)能 

　　對于離心式風(fēng)機、水泵的變頻調(diào)速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。通過沸騰式鍋爐高壓離心式風(fēng)機應(yīng)用變頻調(diào)速的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量，證明其節(jié)能效果在30～50％，水泵的變頻改造節(jié)能效果高達70％。 

　　離心式風(fēng)機、泵類設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比Q∝N，壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比H∝N2，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比P∝N3（Q：表示流量 N：表示轉(zhuǎn)速 H：表示壓力　P：表示功率 ） 

　　改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化的而功耗則是立方關(guān)系變化，因此在調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時如降低20％的風(fēng)量或流量，功耗則會下降50％。但是必須注意，轉(zhuǎn)速與壓力是平方關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降20％壓力則會下降64％，因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風(fēng)機那樣，不用考慮轉(zhuǎn)速與風(fēng)壓的關(guān)系。

　　離心風(fēng)機、泵類設(shè)備傳統(tǒng)的風(fēng)量、流量控制的，大量的能源耗在風(fēng)門或截流閥的阻力上，風(fēng)門或截流閥控制流量的功耗與流量關(guān)系：P＝P0＋K•Q　Q：表示流量 K：為系數(shù) P：表示功耗　P0：表示基本功率。

　　比較風(fēng)門或截流閥控制與變頻調(diào)速調(diào)節(jié)，可以看到在流量變化范圍，采用變頻調(diào)速的方法具有很大的節(jié)能潛力，因此在水泥廠的供水泵或其它離心風(fēng)機上進行變頻改造同樣會取得很大的節(jié)能效果。 

　　系統(tǒng)特點 

　　變頻節(jié)能技術(shù)在水泥廠應(yīng)用后不但節(jié)省了電費支出（節(jié)電率可達30％-50％），提高了產(chǎn)品品質(zhì)，也增加了使用上的靈活性，對不同工藝性要求適應(yīng)性更強。

　　避免電機啟動時電流沖擊大和 電網(wǎng)電壓降低，可明顯減少風(fēng)機葉輪、機殼及軸承的磨損，延長檢修換件周期和設(shè)備使用壽命，節(jié)約維修費。 

　　四、改造方案

　　根據(jù)技術(shù)要求，本方案采用變頻調(diào)速技術(shù)，把擋風(fēng)門開的最大，根據(jù)生產(chǎn)需要人工可隨時在現(xiàn)場、也可在電氣控制室控制，只需調(diào)節(jié)電位器即可調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可隨時隨意改變引風(fēng)、鼓風(fēng)量，以適應(yīng)的變化，保持風(fēng)機的正常經(jīng)濟運行，達到穩(wěn)定控制、方便操作、節(jié)約能源的目的

　　五、節(jié)能效果計算

　　風(fēng)機配用45kw電機，實際工作如一臺風(fēng)機，如風(fēng)門開啟度為20%來計算，利用變頻器可以使得風(fēng)機的運行頻率設(shè)置在35Hz，全天24小時工作, 設(shè)原來電機全速供風(fēng)量為Qn空載損耗為0.1(Y0≈cosnt)。每天總供風(fēng)量則全速Pp=(45－45×0.1)kw=40.5kw，現(xiàn)更改變頻器后平均轉(zhuǎn)速為30HZ左右，根據(jù)風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。

　　變頻時只需功率
　　P/40.5=352/502 所以P=19.845KW

　　節(jié)約的功率：Pj=(40.5－19.845)kw*80%（實際效率）=20.655 kw *80%=16.524KW
　　如果電費按0.6元/kw小時計算，每月節(jié)約的電費：
　　16.524kw×24h×30×0.6元/kwh=7138.5元

　　六、結(jié)束語

　　利用變頻器調(diào)速是目前最佳的調(diào)速方式．傳統(tǒng)的凋速、流量控制方式存在著效率低、品質(zhì)差、消耗大、故障率高等弱點。利用變頻器調(diào)速來改造落后的傳統(tǒng)調(diào)速方式，能明顯提高用電效率，同時有利于提高水泥生產(chǎn)過程的自動化水準(zhǔn)，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率，降低工人勞動，從而有利于提高水泥企業(yè)競爭力。隨著變頻技術(shù)的不斷提高和水泥從業(yè)人員對其認(rèn)識的不斷加深，變頻技術(shù)必將在水泥生產(chǎn)過程中有關(guān)更廣闊的應(yīng)用前景。