HARSVERT-A高壓變頻器在水泥回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用

  一、前言 

  變頻調(diào)速技術(shù)現(xiàn)已被應(yīng)用于各行各業(yè),我公司于2004年起開始將高壓變頻器應(yīng)用于水泥行業(yè)的電機(jī)節(jié)能改造,至今已成功用于水泥廠窯尾排風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、窯頭煤磨風(fēng)機(jī)、窯頭過剩風(fēng)機(jī),生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造,取得了許多成功的改造經(jīng)驗,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

  典型應(yīng)用案例:2007年6-7月,利德華福在山水集團(tuán)中標(biāo)18臺設(shè)備,其中應(yīng)用較多的是淄博山水水泥公司和平陰山水水泥公司的各兩條日產(chǎn)量5000T生產(chǎn)線的高溫風(fēng)機(jī)、窯頭煤磨風(fēng)機(jī)、窯頭過剩風(fēng)機(jī),生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī),進(jìn)行變頻節(jié)能改造,都取得良好的節(jié)能效果,下面對改造情況作一簡單介紹。

  二、原來用液力耦合器缺陷:

  1.液力耦合器屬于一種機(jī)械調(diào)速設(shè)備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有5-8%的速度損失。同時功率損失變?yōu)闊崃?,使液壓油溫過高。需要大量冷卻水冷卻液壓油。
  2. 在實際運(yùn)行中油溫高于95℃以上,使冷卻器的水易結(jié)垢堵塞,造成故障。
  3. 由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率,因此速度控制不穩(wěn)定、功率因數(shù)低、調(diào)速精度差。
  4. 液力耦合器整機(jī)效率低,功率因數(shù)低,調(diào)速精度差,調(diào)速本身的損耗大、維護(hù)量大、二次成本過高,所以節(jié)能效果不明顯。

  三、高壓變頻調(diào)速簡介:

  異步電動機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率f來改變同步轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)調(diào)速的,在調(diào)速中從高速到低速都可以保持較小的轉(zhuǎn)差率,因而消耗轉(zhuǎn)差功率小,效率高,是異步電動機(jī)最為合理的調(diào)速方法。

  由公式n=60f/p(1-s)可以看出,若均勻地改變供電頻率f,即可平滑地改變電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。異步電動機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬、平滑性較高、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點(diǎn),目前,變頻調(diào)速已成為異步電動機(jī)最主要的調(diào)速方式,在很多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。

  高壓變頻調(diào)速具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn):

  (1)由負(fù)載檔板或閥門調(diào)節(jié)導(dǎo)致的大量節(jié)流損失,在變頻后不再存在;
 ?。?)異步電動機(jī)功率因數(shù)由變頻前的0.85左右提高到變頻后的0.95以上;
 ?。?)可實現(xiàn)零轉(zhuǎn)速啟動,無啟動沖擊電流,從而降低了啟動負(fù)載,減輕了沖擊扭振。
 ?。?)高壓變頻器本身損耗極小,整機(jī)效率在97%以上。
對離心式風(fēng)機(jī)而言,流體力學(xué)有以下原理:輸出風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n成正比;輸出壓力H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比;輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比;即:
Q1/Q2=n1/n2,H1/H2=(n1/n2)2,P1/P2=(n1/n2)3

  當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量需要改變時,如調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度,則會使大量電能白白消耗在閥門及管路系統(tǒng)阻力上。如采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量,可使軸功率隨流量的減小大幅度下降。變頻調(diào)速時,當(dāng)風(fēng)機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時,理論節(jié)電為:
E=〔1-( n′/n)3〕×P×T (kW·h)
式中: n是額定轉(zhuǎn)速,n′是實際轉(zhuǎn)速,P是額定轉(zhuǎn)速時電機(jī)功率,T是工作時間。

  可見,通過變頻對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造,不但節(jié)能,而且大大提高了設(shè)備運(yùn)行性能。以上公式為變頻節(jié)能提供了充分的理論依據(jù)。

  四、變頻器和液力偶合器的比較:

  1.HARSVERT-A高壓變頻器調(diào)速范圍為0~100%;液力偶合器的調(diào)速范圍一般為40~95%,即高速段造成約5%的速度損失,影響機(jī)組的出力。液力偶合器最低一般只能到額定速度的40%。

  2.HARSVERT-A高壓變頻器在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率(大于96%),而液力偶合器在調(diào)速越低時效率越低,本身帶來不小的損耗,調(diào)速的節(jié)能效果大打折扣。

  3.HARSVERT-A高壓變頻器對電機(jī)及負(fù)載機(jī)械實現(xiàn)真正的軟啟動,徹底解決了啟動沖擊問題,如果工藝需要,電機(jī)可以在短時間內(nèi)多次重復(fù)啟動。液力偶合器不能解決電機(jī)啟動問題,電機(jī)仍然為直接啟動,需要啟動裝置,啟動沖擊也大,并且不能頻繁啟動。

  4.用HARSVERT-A高壓變頻器對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造時,只需脫開原來的開關(guān)和電機(jī)的連接電纜,加入高壓變頻器即可,不動電機(jī)和機(jī)械的連接關(guān)系,不用改動任何基礎(chǔ),也不存在場地限制問題。用液力偶合器做調(diào)速改造,必須將液力偶合器串入電機(jī)和機(jī)械的連接軸中,需要移動和重新澆注設(shè)備基礎(chǔ),有些地方空間也未必允許。

  5.HARSVERT-A高壓變頻器是高科技設(shè)備,可靠性高,基本免維護(hù)。液力偶合器是機(jī)械設(shè)備,本身包含油路、水路等多套系統(tǒng),故障率高,維修工作量大,造成有效生產(chǎn)時間的縮短。

  五、高溫風(fēng)機(jī)變頻改造方案: 

  以水泥廠耗電量較高的高溫風(fēng)機(jī)為例,日產(chǎn)5000t的生產(chǎn)線,高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)配置為6kV/2500kW,原來用液力耦合器調(diào)速,改造后在高溫風(fēng)機(jī)的電機(jī)與風(fēng)機(jī)之間由高壓變頻器對電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速,最后達(dá)到調(diào)整窯尾預(yù)熱器(高溫風(fēng)機(jī)入口)的壓力為工況要求值。

  根據(jù)水泥廠提供的負(fù)載參數(shù)及運(yùn)行工況,利德華福為窯尾高溫風(fēng)機(jī)配置高壓變頻器型號是:HARSVERT-A06/300(額定電壓6kV,額定電流300A)。

  六、窯尾高溫風(fēng)機(jī)系統(tǒng)簡介

  淄博山水水泥廠和平陰山水水泥生產(chǎn)線為干法懸窯,其窯燒成系統(tǒng)流程簡圖如圖1所示:

圖1:窯燒成系統(tǒng)流程簡圖

  日產(chǎn)5000噸旋窯是一個有4度斜角、直徑4.8米、長74米的耐熱鋼筒,內(nèi)鑲各種耐火磚。從預(yù)熱器來的生料從窯尾進(jìn)入到窯中,借助窯的轉(zhuǎn)動來促進(jìn)生料在旋窯內(nèi)高溫下混合、煅燒,物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動在窯內(nèi)向前運(yùn)動。窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的余熱廢氣,在窯尾高溫風(fēng)機(jī)的作用下,通過預(yù)熱器對進(jìn)入窯尾前的生料進(jìn)行預(yù)熱均化,降溫后的余熱廢氣再通過高溫風(fēng)機(jī)抽出進(jìn)入廢氣處理(除塵及排出)。

  七、改造過程簡述

  為減小安裝成本,動力電纜保留了原高壓柜至電機(jī)的電纜,將電纜原接線由高壓柜牽至高壓變頻器,再重新由高壓柜到高壓變頻器敷設(shè)一根動力電纜,由于高壓變頻器房緊鄰高壓室,此電纜長度較短。

  由于此高壓變頻器功率較大,發(fā)熱量較大,為保證足夠的通風(fēng)冷卻效果,在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨(dú)立安裝了一整體風(fēng)罩,與各自的出風(fēng)口連成整體,把高壓變頻器散出的熱風(fēng)排出室外,保證高壓變頻器整體冷卻通風(fēng)要求。

  八、變頻改造節(jié)能情況統(tǒng)計:

  變頻改造前后,我們對相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計,現(xiàn)將部分?jǐn)?shù)據(jù)分析整理如下。

  1.淄博山水水泥1、2#窯風(fēng)機(jī)改造前后對比表

  淄博山水水泥有限公司改造設(shè)備,應(yīng)用了利德華福共計8臺高壓大功率變頻器,分別應(yīng)用以下場合: 

從上述數(shù)據(jù)可以明確看出改造后窯系統(tǒng)各風(fēng)機(jī)相應(yīng)的節(jié)電功率。

  根據(jù)我們在設(shè)備調(diào)試和開窯過程中記錄的數(shù)據(jù),按每天24小時,月運(yùn)行28天,年運(yùn)行11個月,即7392小時計算,可推算出風(fēng)機(jī)的節(jié)電量及節(jié)電效益。

  以1#窯所有風(fēng)機(jī)為例計算節(jié)能效果:

  節(jié)電功率:(790-661)+(774-681)+(2221-1777)+(348-247)=767(kW),年節(jié)電量: 767kW×7392小時=566.96萬kW·h,年節(jié)電效益:566.96萬kW·h×0.5元/kW·h=283.48萬元。

  2.平陰山水水泥1、2#窯風(fēng)機(jī)改造前后對比表

  平陰山水水泥有限公司改造設(shè)備,應(yīng)用了利德華福共計5臺高壓大功率變頻器,分別應(yīng)用以下場合:

  由于平陰山水水泥窯的密封較好,所以節(jié)能效果也比較好,其中尤以高溫風(fēng)機(jī)效果最好,現(xiàn)簡單計算高溫風(fēng)機(jī)節(jié)電量,根據(jù)我們在設(shè)備調(diào)試和開窯過程中記錄的數(shù)據(jù),平陰山水1#窯在5500T/D的產(chǎn)量下,高溫風(fēng)機(jī)6kV側(cè)電流約為156A,耗電功率約為1430kW,比改造前同產(chǎn)量耗電功率下降約490kW。2#窯在5500t的產(chǎn)量下,高溫風(fēng)機(jī)6kV側(cè)電流約為148A,耗電功率約為1380kW,比改造前同產(chǎn)量耗電功率下降約510kW。

  按每天24小時,月運(yùn)行28天,年運(yùn)行11個月,即7392小時計算,可推算出兩臺高溫風(fēng)機(jī)的節(jié)電量及節(jié)電效益。

  1#窯高溫風(fēng)機(jī):

  節(jié)電功率: 1920-1430=490(kW),年節(jié)電量:490 kW×7392小時=362.2萬kW·h,年節(jié)電效益:362.2萬kW·h×0.64元/kW·h=231.8萬元。

  2#窯高溫風(fēng)機(jī):
  節(jié)電功率: 1890-1380=510(kW),年節(jié)電量:510 kW×7392小時=377萬kW·h,年節(jié)電效益:377萬kW·h×0.64元/kW·h=241.3萬元。

  此數(shù)據(jù)為估算節(jié)電值,變頻改造的另一大收益是提高了窯系統(tǒng)的產(chǎn)量近19%,由此而產(chǎn)生的增產(chǎn)效益也是非常大的。

  九、變頻改造總結(jié)

  根據(jù)我公司在山水水泥廠各個風(fēng)機(jī)的高壓變頻器的安裝及使用情況,總結(jié)高壓變頻器改造有以下優(yōu)點(diǎn):

  1.安裝簡單,即將原高壓開關(guān)柜與電動機(jī)之間插入安裝高壓變頻器,對原有接線改動不大。
  2.操作使用方便,高壓變頻器操作只有簡單的開機(jī)、停機(jī)和頻率調(diào)整。
  3.能進(jìn)行無級調(diào)速,調(diào)速范圍廣,且調(diào)速精度高,適用性強(qiáng)。
  4.保護(hù)功能完善,故障率低,排風(fēng)機(jī)啟動平穩(wěn),啟動電流小,可靠性高。
  5.電動機(jī)不需長期高速運(yùn)行,工作電流大幅度下降,節(jié)電效果顯著。
  6.由于高壓變頻器取代了液耦調(diào)速,消除了機(jī)械及液壓高故障率的缺陷,設(shè)備維護(hù)費(fèi)用降低。
  7.電動機(jī)運(yùn)行振動及噪聲明顯下降,軸承溫度也有很大的下降。
  8.交流變頻調(diào)速器,以適用性強(qiáng)、可靠性高、操作使用方便等性能,受到用戶的歡迎。它應(yīng)用在調(diào)速、節(jié)電、軟啟動方面,對企業(yè)有很大的實用價值。我公司高壓變頻器在這兩個水泥廠對共13臺電機(jī)進(jìn)行了成功的改造,其節(jié)能效果明顯,且同時提高了整個系統(tǒng)的工藝性能,得到用戶的好評,并在當(dāng)?shù)厮嘈袠I(yè)中產(chǎn)生了很大的影響。

  十、結(jié)束語

  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。高壓變頻器技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟,故障率較小,是

編輯:

監(jiān)督:0571-85871667

投稿:news@ccement.com

本文內(nèi)容為作者個人觀點(diǎn),不代表水泥網(wǎng)立場。聯(lián)系電話:0571-85871513,郵箱:news@ccement.com。

最新評論

網(wǎng)友留言僅供其表達(dá)個人看法,并不表明水泥網(wǎng)立場

暫無評論

發(fā)表評論

閱讀榜

2024-12-23 09:38:07