浅析变频器在水泥厂中的应用

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回顾我国水泥工业的发展历史，逐渐从规模小、技术落后、资源浪费型工业向集团规模化、计算机集中控制、节能增效型现代化管理企业转变。伴随着这种转变，不论从宏观方面处于国家政策大力提倡推行的节能大趋势下出发，还是从企业本身的降低电耗成本增加产品竞争力的需求出发，节能已成为目前水泥工厂设计和建设中不可缺少的环节。在水泥生产过程中，电能消耗非常大，电费在水泥生产成本中占了很大的比例。在水泥厂的工艺设备配置中，生料制备和熟料烧成段风机功率约占设备总功率的40%左右。所以风机的电耗直接影响到水泥企业的生产成本。能否控制好风机的电耗，特别是大型风机的电耗，对降低水泥生产成本，提高企业的经济效益是至关重要的。实践证明，采用变频器控制风机调节风量，能达到显着的节能效果。

目前新建的新型干法生产线，规模大、技术要求高、投资较大，因而生产线上高温风机、循环风机、废气风机通常为大功率高压电机，高压变频器的应用不可避免地越来越多。那么在实际应用中，如何根据工程实际情况进行选择?在方案制定及施工图设计时需要注意什么问题?以下就结合高压变频器的节能原理、类别及应用方式对以上问题进行探讨。

一、高压变频器的节能原理

所谓的“节能”，不仅仅是节省能耗，还包括不浪费能源，用一句最简单的话说就是：“你需要多少，我就给你提供多少!”。通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩类负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率lP具有如下关系Q∝n H∝n2 P∝n3。即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。在实际生产中，往往利用调节高温风机的转速来调节系统风量。而随着转速的降低，风机在维持效率不变(风阻不变为前提)的状态下，轴功率以转速的立方关系下降，电机消耗的电能急剧减小。例如风量下降到80%，转速也下降到80%时，其轴功率则下降到额定功率的5 1%;若风量下降到50%，轴功率将下降到额定功率的13%，其节电潜力非常大。而采用进口导流叶片调节时，风量下降导致风机效率降低和风压的升高，运行工况偏离额定工况越远效率越低。因此，风量虽然下降了，但风机轴功率及电机消耗的电能变化并不大，这就是风机变频调速的节能依据。

而在风机调速的的方法上，目前使用较多的还有液力偶合器调速及液体电阻调速。液力偶合器是一种以液体(多数是油)为工作介质，利用液体传递能量的传动装置。通过改变液力偶合器工作腔内液体的充满度，就可以改变液力偶合器所传递的转矩和输出轴的转速，使液力偶合器电机端和风机端的转速不一致，从而在电动机速度不改变的条件下对风机调速，实现调节风量的目的。由于液力偶合器在调节过程中要产生转差功率损耗、容积损耗、机械损耗，这些损耗所产生的热量需要大量冷却介质来冷却，而液力偶合器传动效率等于转速比，速度越低，液力偶合器效率越低。所以液力偶合器节能效果不太理想。它主要有以下一些不足：效率低、损耗大、调速精度低、速度响应慢、转速不稳定、滑差大、有时丢转、需配备相应的油系统及调节系统、可靠性低。

而液体电阻调速器是通过调整液体电阻中两极板间的距离，来改变串入电机转子回路中的电阻，从而改变转差率达到改变电机转速的目的。由于绕线式电机转子线圈串入不同电阻后，对应的转差率不同。电阻越大，电机转速越低;电阻为零，电机达到全速，这就是液体电阻启动调速器的基本原理。由于液体电阻调速器在调节过程中要产生转差功率损耗、电阻通电所产生的热耗，所以液体调速器节能效果也不太理想。它的缺点主要是：调速范围小，最大为2：1;由于通过检测实际转速与设定值比较来升降极板，在实际运用中，调速精度低、速度响应慢、转速不稳定、易受温度影响;并且在调速过程中，电解液中流过转子电流会产生大量热量，需使用循环水进行冷却;采用绕线型电机，结构复杂，维护工作量大，需增加转子电缆接线。