淺談變頻器在水泥熟料生產中的應用

　　一、幾種風量調節(jié)方式比較： 

　　1、通過改變風機的管網(wǎng)特性曲線來實現(xiàn)對風機風量的調節(jié) 

　　這種辦法是通過調節(jié)擋風板的開關程度來實現(xiàn)的，如圖1所示。風機在管網(wǎng)特性曲線R1工作時，工況點為M1，其風量、風壓分別為Q1、H1。如果要減少流量，可將風機的擋風板關小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽2，工況點移至M2，風量、壓力變?yōu)镼2、H2。其實質是人為地增加或減少風機的管網(wǎng)阻力，而風機的性能曲線（H—Q曲線）不變，工況點沿著風機的性能曲線（H—Q曲線）由M1移到M2，繼續(xù)關小擋風板，特性曲線變?yōu)镽3，工況點移至M3，從而達到調節(jié)流量的目的。這種方法結構簡單，操作容易，目前集團在運行的干法熟料線篦冷機風機風量調節(jié)都采用這種方法，但是此種方法由于人為地增加了風機的管網(wǎng)阻力，多消耗了一部分功率，故很不經(jīng)濟，尤其是風量變化較大時，損耗的功率更大。

圖1  改變風機的管網(wǎng)的特性曲線 

　　2、通過改變風機葉片的角度來實現(xiàn)對風機風量的調節(jié) 

　　當風機管網(wǎng)性能曲線不變時，通過改變風機葉片的角度，使風機的特性曲線（H—Q曲線）改變，工況點將沿著管網(wǎng)特性曲線移動，達到調節(jié)風量的目的。如圖2所示，圖中M1點是原來工況點，其風量、風壓分別為Q1、H1，葉片角度為 ；當改變葉片角度為 時，風機性能曲線（H—Q曲線）由 線變?yōu)?nbsp;線，與管網(wǎng)特性曲線相交于M2，風量、風壓變?yōu)镼2、H2，從而達到調節(jié)風機風量的目的。這種辦法結構簡單、操作方便，相對于節(jié)流調節(jié)風量能減少節(jié)流損耗，達到節(jié)能目的，但由于必須停機來改變風機葉片角度，因此不適合要求連續(xù)不斷運行的場合。

 

圖2 改變風機葉片的角度來調節(jié)風機風量的特性曲線 

　　3、通過改變風機的轉速來實現(xiàn)對風機的風量調節(jié) 

　　當風機的轉速改變時，其性能曲線的變化如圖3所示，當風機轉速為n1時，風機的風壓-風量曲線與管網(wǎng)特性曲線R1相交于M1點，其風量、風壓分別為Q1、H1，電機的軸功率P1與Q1、H1的乘積成正比，在圖中可以用面積H1M1Q1O來表示。若工藝變更，需要的風量為Q2時，可將風機轉速降到n2，風機的性能曲線（H—Q曲線）相應下降并與R1相交于M2點，此時風量為Q2，風壓為H2，可見風量、風壓同時下降，達到風量調節(jié)的作用。相對于節(jié)流調節(jié)而言，當風量為Q2時，是靠關閉擋風板來實現(xiàn)的，此時管網(wǎng)特性曲線由R1變化到R2，與n1時的風機特性曲線相交于M3，此時風量為Q2，風壓為Hf，由圖3可見，Hf＞H2，即用關閉擋風板來調節(jié)風量，雖然風量下降了，但風壓相對于調節(jié)電機轉速來說，反而上升了，因而變速調節(jié)比節(jié)流調節(jié)時的風壓要減小ΔH=Hf-H2。在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H2大幅度降低，在假設效率不變時相應的軸功率P2隨著顯著減少，用面積H2M2Q2O表示。節(jié)省的功率△P＝（Hf-H2）×Q2，用面積HfM3M2H2表示，顯然，節(jié)能的效果非常明顯。即變速調節(jié)比節(jié)流調節(jié)時，風機從電網(wǎng)吸收功率要減少，因此采用變速調節(jié)，能把消耗在節(jié)流中的損耗省下來，達到節(jié)能的目的。由于 值較大，一般約占Hf的30%～40%，因而變速調節(jié)是風機經(jīng)濟運行的有效途徑。

 
 
圖3  改變風機的轉速來改變風機的特性曲線 

　　由流體力學可知，風量與轉速的一次方成正比，風壓H與轉速的平方成正比，軸功率N與轉速的三次方成正比。采用調速系統(tǒng)，當風量下降到80％，轉速下降到80％，軸功率下降到額定功率的51.2％，如果風量下降到60％，軸功率N下降到額定功率的21.6％，當然同時還要考慮由于轉速降低會引起效率的降低及附件控制裝置的效率影響等。即便這樣，節(jié)能的效果也是可觀的。目前集團運行的生產線中窯頭一次風機早已采用此種變頻調速方式。 

　　二、常用幾種調速方式的比較 

　　要風機調速節(jié)能，則拖動它的電動機必須能夠調速。目前成熟的水泥廠風機常用的調速主要有液力偶合器調速及變頻調速，現(xiàn)比較如下： 

　　1、液力偶合器調速 

　　液力偶合器調速亦屬耗能型低效無極調速方式，它由恒速電動機、液力偶合器組成，液力偶合器安裝在恒速電動機和風機中間，通過改變液力偶合器工作腔內液體的充滿度（即油壓），就可以改變液力偶合器所傳遞的轉矩和輸出軸的轉速，使液力偶合器電機端和風機端的轉速不一致，從而實現(xiàn)在電機速度不改變的條件下對風機的調速，從而實現(xiàn)調節(jié)風量的目的。若液力偶合器出現(xiàn)故障，必須停機處理，更重要的是調速時也消耗能量，當轉速調到額定轉速2/3時該損耗最大，為電機額定功率的14.8%，因此其節(jié)能效果不太理想。主要表現(xiàn)如下： 

　?、?nbsp;安裝要求高，運行維護工作量大，需要定期加油，對油質要求高。并定期檢查逆止器及易熔塞； 

　?、?nbsp;效率低，損耗大； 

　　③  調速精度低，速度響應慢，轉速不穩(wěn)定； 

　?、?nbsp;可靠性差，偶合器出現(xiàn)故障，無法啟動設備，必須停機處理。 

　　2、中、低壓變頻調速 

　　變頻調速是高效調速方式，其原理是通過電力半導體器件改變電動機定子的電源頻率（即中壓變頻）和轉子電源頻率（即低壓變頻）以實現(xiàn)調速。變頻調速的優(yōu)點如下： 

　?、?nbsp;調速范圍寬，調速效率高，可以使普通異步電動機實現(xiàn)無極調速； 

　　② 采用變頻器控制電機的轉速，可以取消擋板調節(jié)，具有顯著的節(jié)電效果； 

　?、?nbsp;采用變頻器控制電機，實現(xiàn)了電機的軟啟動，避免了對電網(wǎng)的沖擊； 

　　④ 變頻器具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等保護、保護功能強； 

　?、?nbsp;功率因數(shù)高，無需設電容補償裝置，故障率低，運轉率高； 

　?、?nbsp;電機將在低于額定轉速的狀態(tài)下運行，減少了噪聲對環(huán)境的影響。 

　　由此可見，提高設備電能的利用效率是節(jié)約電能的有效途徑，更是企業(yè)降低成本、增加競爭力、增加利潤的有效手段。