高压变频器在水泥厂原料磨循环风机中的应用

工况介绍

  目前，随着水泥企业竞争的日益加剧，生产成本的高低决定了水泥企业在市场竞争的地位，水泥生产企业很大一部分成本浪费在能耗上，降低水泥生产过程中的电能消耗越来越引起了业界的重视。
    在水泥生产过程中，风机被大量的采用，而风机负载耗电量大，起动电流高，同时用电动阀门、挡风板等装置来调节风量，工作效率低，而且开动阀门时，还发出啸声和振动，经常发生事故；风道系统设计时风量和压力、功率的偏大，造成能量浪费。
    在风机的系统中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节风量和压力的变化用来取代阀门控制风量，能取得明显的节能效果。

   原料磨循环风机的应用

   河南某水泥有限公司是一条3000T/D的水泥生产线，其生料磨循环风机电机为6KV/1600KW，采用挡板（阀门）调节风量大小，风机消耗功率大，节流损失较大。调节风门挡板控制风量，由于挡板处于较高压力下工作，易磨损，易造成管道内风量调节不准确，对生料磨系统工艺影响也较大。

生料磨循环风机在生料磨系统中起到很大作用，通过调节循环风机可以控制磨系统的以下参数：
    1>、磨内通风量：立磨靠风扫磨，通风量要适当。风量不足，合格的生料不能及时带出，料层增厚，排渣量增多，设备负荷高，产量降低；风量过大，料层过薄，影响磨机稳定运转。
    2>、料层厚度：立磨稳定运转的另一重要因素是料床稳定。料层稳定，风量、风压和喂料量才能稳定，否则就要通过调节风量和喂料量来维持料层厚度。若调节不及时就会引起震动加剧，电机负荷上升或系统跳停等问题。
    3>、磨机振动：振动是辊式磨机工作中普遍存在的一个现象,合理的振动是允许的,但若振动过大，则会造成磨盘和磨辊以及衬板的机械损坏。 
    4>、磨内压差： 压差是指风环处的压力损失,在磨机运行时，磨内负荷量的变化不仅从磨机电流、料层厚度、振动幅度等参数上反应出来，而且压差更能反映磨内状况。
    5>、磨机出口温度：有效的控制出口温度，可以保持良好的烘干及粉磨作业条件。
    6>、产品细度：磨内通风量的大小对产品细度也有一定影响 。
    另外磨的运行稳定因素还有喂料量、喷水量、研磨压力、循环风量和选粉机转速等参数。
 
    2、主回路设计
    为了充分保证系统的可靠性，根据水泥厂负载的相关参数选配WSD-HV -6K/2000系列高压变频器，变频器配置方案采用一拖一方式。

系统母线电源经变频装置刀闸K1到高压变频装置，变频装置输出经刀闸K2送至电动机系统母线电源还可经刀闸K2切换至工频侧直接起动电动机。一旦变频装置出现故障，即可马上断开输入侧高压开关及刀闸K1，将变频装置隔离，切换刀闸K2至工频侧，合高压开关工频起动电机运行。刀闸K1、K2之间具有闭锁和防止误操作功能。

 3、控制方式：
    该设备有三种控制方式：   
    1）、以压力、流量为控制对象的闭环控制：以输入的4～20mA模拟量值为控制依据，实现自动控制。
    2）、 以转速为控制对象的开环控制：该方式在远程操作（DCS或远程操作箱上操作）用户可根据工况条件自设定转速，变频器以该转速为控制值，该方式下频率的变化依据用户输入的模拟量，4mA对应0转速，20mA对应额定转速。
    3）、以频率为控制对象的开环控制：直接从触摸屏上设置输出频率，变频器以该频率为控制目标值。
    以上三种控制方式用户可通过人机界面（触摸屏）设置，满足不同的工况要求。

   变频改造后的经济效益：

    1、直接收益：
     改造前：在运行时阀门开度为56％－58％，当阀门开度为58％时，电流为147A；当阀门开度为5％时，电流为101A；当阀门开度为20％时，电流为116.5A；当阀门开度为55％时，电流为142－145A；当阀门开度为60％时，电流为150－152A。
    变频改造后：阀门开度为100％，变频器转速为1300－1360r/min，此时变频器电流为102－110A。
     改造前平均功率为：1310KW
     改造后平均功率：1008KW
     根据现场实测变频后设备节电率为：
    ΔP＝（P1－P2）/P1=（1310－1008）/1310＝23%
    变频改造后节电功率为：
    PB= P1-P2=1310-1008=302 kW
    由上数据说明WSD-HV-6K/2000高压变频器在某水泥循环风机上的应用节能效果显著。

    2、间接效益：
    1）、变频改造后，实现电机软启动，启动电流小于额定电流值，启动更平滑。 
    2）、电机以及负载转速下降，系统效率得到提高，取得节能效果。大大减少了对设备的维护量，节约了人力物力资源。 
    3）、由于电机以及负载采用转速调节后，工作特性改变，设备工况得到改善，延长设备使用寿命。
    4）、功率因数由原来的0.8左右提高到0.95以上，不仅省去了功率因数补偿装置，而且减少了线路损耗。
    5）、厂房设备噪声污染将降低。
    6）、能提高整个系统的自动化水平和工艺水平。
    7）、节能减排，减少了温室气体的排放，保护了环境。
    8）、负载改变频后，由于变频器采用单元串联移相技术，因此在理论上可以消除35次以下谐波。由于实际制造工艺的限制，网侧电压谐波总含量可以控制在2％以内，电流谐波总含量小于2％。延长了电机的使用寿命。
    9）、变频输出采用PWM技术控制，输出电压波形基本接近正弦波，谐波总含量小于1％，上述指标均满足IEEE-519国际电能质量谐波标准要求。延长了电机的使用寿命。
    10）、使用变频调节，可实现参数的实时恒定运行，提高了系统运行的安全稳定性。
    11）、由于采用自动控制，进一步提高了设备运行控制和系统运行管理的自动化水平，从而真正实现自动调节，大大增强了运行的安全可靠性。