摘要：

黔桂興義年產(chǎn)240萬(wàn)噸水泥廠生產(chǎn)線技改項(xiàng)目于2012年10月初點(diǎn)火投入試生產(chǎn)。該項(xiàng)目綜合利用興義電廠粉煤灰、脫硫石膏等工業(yè)廢渣而實(shí)施的改擴(kuò)建項(xiàng)目，每年可綜合利用粉煤灰、脫硫石膏等工業(yè)廢棄物80多萬(wàn)噸，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.5萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放量2.4萬(wàn)噸。黔桂金州4500t/d的水泥生產(chǎn)線中的窯頭排風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)、生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、煤磨排風(fēng)機(jī)、水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、水泥磨排風(fēng)機(jī)原來(lái)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量與風(fēng)壓，在負(fù)壓發(fā)生變化時(shí)，需要人工調(diào)節(jié)風(fēng)門，由于人調(diào)節(jié)不準(zhǔn)，造成電能嚴(yán)重的浪費(fèi)。目前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用變頻調(diào)速技術(shù)，在我國(guó)也是國(guó)家重點(diǎn)推廣的節(jié)電新技術(shù)。本工程利用成熟、先進(jìn)、可靠的技術(shù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造，是典型的節(jié)能改造項(xiàng)目，符合國(guó)家的環(huán)保節(jié)能政策。

關(guān)鍵詞：變頻 節(jié)能 改造

一.設(shè)備改造背景

現(xiàn)場(chǎng)中的生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)等高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨生產(chǎn)負(fù)荷變化而變化，只有通過(guò)改變風(fēng)門、檔板的開(kāi)度來(lái)調(diào)整，這導(dǎo)致負(fù)載運(yùn)行效率較低，并且有大量能量浪費(fèi)在節(jié)流損失中。

為了提高水泥生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、降低能耗以及系統(tǒng)的綜合可靠性，生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)擬采用全數(shù)字交流高壓變頻器實(shí)施控制。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是直接串聯(lián)于高壓電源與高壓電機(jī)之間的變頻調(diào)速設(shè)備，以其現(xiàn)場(chǎng)改造、安裝方便以及安全、良好的運(yùn)行性能正快速的替代其它調(diào)速產(chǎn)品，全面的進(jìn)入到水泥行業(yè)的節(jié)能改造項(xiàng)目中。利用高壓變頻調(diào)速技術(shù)的目的是改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行速度，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)工況所需風(fēng)壓、風(fēng)量的大小，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，既滿足了生產(chǎn)要求，又達(dá)到了節(jié)約電能，并且減少了因調(diào)節(jié)擋板而造成擋板和管道的磨損以及因經(jīng)常停機(jī)檢修所造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)使維護(hù)量大大降低，為水泥廠帶來(lái)了可觀的效益，切實(shí)響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能降耗的號(hào)召。

二.主設(shè)備概況

1)生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

2)、窯尾風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

3)、窯頭風(fēng)機(jī)參數(shù)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

4)、水泥磨排風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共2臺(tái))

5)、水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共2臺(tái))

6)、煤磨通風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

三、改造前、后設(shè)備控制方式

1.改造前控制方式(水電阻啟動(dòng))

液體電阻起動(dòng)控制器是采用特種介質(zhì)的水溶液作為電阻，在特別設(shè)計(jì)的液體電阻箱中引入極板做電極串入電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由一小功率伺服電機(jī)帶動(dòng)極板移動(dòng)來(lái)改變極板的相對(duì)位置，使液體電阻(串入轉(zhuǎn)子回路的)由大到小作無(wú)級(jí)變化，從而使電機(jī)低電流平滑起動(dòng)。

2. 改造后控制方式

由于原水阻柜安裝在轉(zhuǎn)子側(cè)，因此在變頻改造時(shí)，保持原水阻柜的接線方式即可。并配置如下圖所示的短接柜，當(dāng)變頻器故障時(shí)手動(dòng)切換到旁路運(yùn)行，通過(guò)原水阻柜系統(tǒng)工頻啟動(dòng)。

手動(dòng)旁路柜中有三個(gè)隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3，其中QS2和QS3為一個(gè)雙刀雙投的隔離開(kāi)關(guān)。雙刀雙投隔離開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是兩個(gè)方向只能合其一，實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖，防止誤操作將工頻電源反送到變頻器輸出側(cè)而導(dǎo)致變頻器損壞。

變頻運(yùn)行：QS1、QS3閉合，QS2斷開(kāi)，由合閘斷路器QF為變頻器供電，再通過(guò)變頻器本地或遠(yuǎn)程啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行;

工頻運(yùn)行：QS1、QS3斷開(kāi)，QS2閉合，由合閘斷路器QF直接啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行;

變頻器維護(hù)、修理：QS1、QS3斷開(kāi)，變頻器與高壓電源完全隔離。

旁路柜與上級(jí)高壓斷路器QF有聯(lián)鎖關(guān)系，旁路柜隔離開(kāi)關(guān)未合到位時(shí)，不允許QF合閘，QF合閘時(shí)，絕對(duì)不允許操作隔離開(kāi)關(guān)，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作人員和設(shè)備的安全。隔離開(kāi)關(guān)與QF的聯(lián)鎖通過(guò)操作手柄上的電磁鎖實(shí)現(xiàn)，在QF合閘狀態(tài)下，操作手柄被鎖死。

為了保護(hù)變頻器，在變頻器與斷路器QF之間還有電氣聯(lián)鎖，聯(lián)鎖信號(hào)有：

合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號(hào)與旁路柜“工頻投入”信號(hào)并聯(lián)后，串聯(lián)于高壓開(kāi)關(guān)合閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，變頻器故障或不就緒時(shí)，斷路器QF合閘不允許;旁路投入狀態(tài)時(shí)，合閘閉鎖無(wú)效。

故障分閘：將變頻器“高壓分?jǐn)唷毙盘?hào)與旁路柜“變頻投入”信號(hào)串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開(kāi)關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入;旁路投入狀態(tài)下，變頻器故障分閘無(wú)效。

QF保護(hù)整定：保持原有對(duì)電機(jī)的保護(hù)及其整定值不變。

短接柜：短接柜主要是為了實(shí)現(xiàn)旁路柜工頻旁路時(shí)能投運(yùn)原系統(tǒng)，將原水阻串入回路。短接柜中有一個(gè)真空接觸器KM1，變頻運(yùn)行時(shí)：KM1閉合;工頻運(yùn)行：KM1斷開(kāi)。

五. 參數(shù)對(duì)比

5.1 節(jié)能分析

5.1.1 變頻調(diào)速的方法

交流異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速由下式確定：

n=60f(1—S)/p

式中 n——電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速;

f——輸入的電源頻率;

S——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率;

p——電機(jī)的極對(duì)數(shù)。

由公式(1)可知，變頻調(diào)速就是通過(guò)改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。

變頻調(diào)速系統(tǒng)是從電網(wǎng)直接接收工頻50Hz的交流電，經(jīng)過(guò)交-直-交變頻方式，將輸入的工頻交流電變換成為頻率和幅值都可調(diào)節(jié)的交流電直接輸出到交流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行。

5.1.2 變頻調(diào)速的節(jié)能原理

風(fēng)機(jī)(水泵)類負(fù)載設(shè)備的工作特性圖如下：

曲線①為負(fù)載按轉(zhuǎn)速N1工作時(shí)的特性曲線，曲線②為負(fù)載按轉(zhuǎn)速N2工作時(shí)的特性曲線，③④為管網(wǎng)的阻力曲線。

在第一種負(fù)載工況下，負(fù)載工作在A點(diǎn)，流量為Q1，壓力為H1。如果負(fù)載仍然按N1速度定速運(yùn)行，用擋板將流量調(diào)節(jié)為Q2時(shí)，壓力將上升到H3，負(fù)載工作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用，管網(wǎng)阻力曲線由③變?yōu)棰堋?/P>

在A、B兩點(diǎn)，負(fù)載功率分別為PA=H1×Q1，PB=H3×Q2，雖然Q2H1，實(shí)際減小的功率有限。

如果不采用擋板調(diào)節(jié)，這時(shí)管網(wǎng)阻力特性保持曲線③不變，改用調(diào)節(jié)負(fù)載速度來(lái)減小流量，負(fù)載改按速度N2運(yùn)行，工作特性為曲線②，負(fù)載工作在C點(diǎn)，流量仍然為Q2，但壓力為H2。

相比B、C兩點(diǎn)，負(fù)載減少的軸功率為：ΔP=PB- PC=(H3 –H2)×Q2

在風(fēng)道阻力特性不變的情況下，離心式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q、壓力H、軸功率P和轉(zhuǎn)速N之間滿足如下關(guān)系(相似定理)：

Q∝N，H∝N2,P∝N3

所以有：

就是說(shuō)，通過(guò)調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量，風(fēng)量下降一半時(shí)，在不考慮到效率的情況下，風(fēng)機(jī)軸功率將下降87.5%。這也是為什么變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。

另外，工頻50Hz電網(wǎng)直接啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械沖擊較大，聲響很大，估算其啟動(dòng)一次的損耗:Ws=0.5Jwo2(1+r1/r2)Tm/Tm-TL，風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的平方轉(zhuǎn)矩特性與異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線部分相似，可以Tm/Tm-TL=1計(jì)。而變頻軟起動(dòng)損耗很小，只有上述Ws十分之一，則每年的起動(dòng)節(jié)能也是很可觀的。

當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，50Hz滿載時(shí)功率因數(shù)為接近l,工作電流比電機(jī)額定電流值要低許多,這是由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用,可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。

5.2實(shí)際節(jié)能

在同樣產(chǎn)能情況下(生料投料385T/h，水泥磨150T/h)，以通過(guò)該設(shè)備高壓開(kāi)關(guān)實(shí)際電流測(cè)算。

六、總結(jié)

采用變頻調(diào)速后，無(wú)論哪種工藝條件，隨時(shí)可以通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作，通常情況下，變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用主要是為了降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于啟動(dòng)緩慢及轉(zhuǎn)速的降低，相應(yīng)地延長(zhǎng)了許多零部件的壽命;同時(shí)極大的減輕了對(duì)管道的沖擊，有效延長(zhǎng)了管道的檢修周期，減少了檢修維護(hù)開(kāi)支，節(jié)約大量維護(hù)費(fèi)用。

工作強(qiáng)度降低。由于調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備與備用設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制，機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和相應(yīng)的保護(hù)及故障報(bào)警，操作工作由手動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控，完全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無(wú)人操作，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，為優(yōu)化運(yùn)營(yíng)提供了可靠保證。

減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。采用變頻調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)無(wú)大的沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械損傷，有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。

【作者：貴州黔桂金州建材有限公司 李恒剛 黃菲】

摘要：

黔桂興義年產(chǎn)240萬(wàn)噸水泥廠生產(chǎn)線技改項(xiàng)目于2012年10月初點(diǎn)火投入試生產(chǎn)。該項(xiàng)目綜合利用興義電廠粉煤灰、脫硫石膏等工業(yè)廢渣而實(shí)施的改擴(kuò)建項(xiàng)目，每年可綜合利用粉煤灰、脫硫石膏等工業(yè)廢棄物80多萬(wàn)噸，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.5萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放量2.4萬(wàn)噸。黔桂金州4500t/d的水泥生產(chǎn)線中的窯頭排風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)、生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、煤磨排風(fēng)機(jī)、水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、水泥磨排風(fēng)機(jī)原來(lái)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量與風(fēng)壓，在負(fù)壓發(fā)生變化時(shí)，需要人工調(diào)節(jié)風(fēng)門，由于人調(diào)節(jié)不準(zhǔn)，造成電能嚴(yán)重的浪費(fèi)。目前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用變頻調(diào)速技術(shù)，在我國(guó)也是國(guó)家重點(diǎn)推廣的節(jié)電新技術(shù)。本工程利用成熟、先進(jìn)、可靠的技術(shù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造，是典型的節(jié)能改造項(xiàng)目，符合國(guó)家的環(huán)保節(jié)能政策。

關(guān)鍵詞：變頻 節(jié)能 改造

一.設(shè)備改造背景

現(xiàn)場(chǎng)中的生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)等高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨生產(chǎn)負(fù)荷變化而變化，只有通過(guò)改變風(fēng)門、檔板的開(kāi)度來(lái)調(diào)整，這導(dǎo)致負(fù)載運(yùn)行效率較低，并且有大量能量浪費(fèi)在節(jié)流損失中。

為了提高水泥生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、降低能耗以及系統(tǒng)的綜合可靠性，生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)擬采用全數(shù)字交流高壓變頻器實(shí)施控制。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是直接串聯(lián)于高壓電源與高壓電機(jī)之間的變頻調(diào)速設(shè)備，以其現(xiàn)場(chǎng)改造、安裝方便以及安全、良好的運(yùn)行性能正快速的替代其它調(diào)速產(chǎn)品，全面的進(jìn)入到水泥行業(yè)的節(jié)能改造項(xiàng)目中。利用高壓變頻調(diào)速技術(shù)的目的是改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行速度，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)工況所需風(fēng)壓、風(fēng)量的大小，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，既滿足了生產(chǎn)要求，又達(dá)到了節(jié)約電能，并且減少了因調(diào)節(jié)擋板而造成擋板和管道的磨損以及因經(jīng)常停機(jī)檢修所造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)使維護(hù)量大大降低，為水泥廠帶來(lái)了可觀的效益，切實(shí)響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能降耗的號(hào)召。

二.主設(shè)備概況

1)生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

2)、窯尾風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

3)、窯頭風(fēng)機(jī)參數(shù)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

4)、水泥磨排風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共2臺(tái))

5)、水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共2臺(tái))

6)、煤磨通風(fēng)機(jī)-目前用水電阻啟動(dòng)(共1臺(tái))

三、改造前、后設(shè)備控制方式

1.改造前控制方式(水電阻啟動(dòng))

液體電阻起動(dòng)控制器是采用特種介質(zhì)的水溶液作為電阻，在特別設(shè)計(jì)的液體電阻箱中引入極板做電極串入電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由一小功率伺服電機(jī)帶動(dòng)極板移動(dòng)來(lái)改變極板的相對(duì)位置，使液體電阻(串入轉(zhuǎn)子回路的)由大到小作無(wú)級(jí)變化，從而使電機(jī)低電流平滑起動(dòng)。

2. 改造后控制方式

由于原水阻柜安裝在轉(zhuǎn)子側(cè)，因此在變頻改造時(shí)，保持原水阻柜的接線方式即可。并配置如下圖所示的短接柜，當(dāng)變頻器故障時(shí)手動(dòng)切換到旁路運(yùn)行，通過(guò)原水阻柜系統(tǒng)工頻啟動(dòng)。

手動(dòng)旁路柜中有三個(gè)隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3，其中QS2和QS3為一個(gè)雙刀雙投的隔離開(kāi)關(guān)。雙刀雙投隔離開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是兩個(gè)方向只能合其一，實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖，防止誤操作將工頻電源反送到變頻器輸出側(cè)而導(dǎo)致變頻器損壞。

變頻運(yùn)行：QS1、QS3閉合，QS2斷開(kāi)，由合閘斷路器QF為變頻器供電，再通過(guò)變頻器本地或遠(yuǎn)程啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行;

工頻運(yùn)行：QS1、QS3斷開(kāi)，QS2閉合，由合閘斷路器QF直接啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行;

變頻器維護(hù)、修理：QS1、QS3斷開(kāi)，變頻器與高壓電源完全隔離。

旁路柜與上級(jí)高壓斷路器QF有聯(lián)鎖關(guān)系，旁路柜隔離開(kāi)關(guān)未合到位時(shí)，不允許QF合閘，QF合閘時(shí)，絕對(duì)不允許操作隔離開(kāi)關(guān)，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作人員和設(shè)備的安全。隔離開(kāi)關(guān)與QF的聯(lián)鎖通過(guò)操作手柄上的電磁鎖實(shí)現(xiàn)，在QF合閘狀態(tài)下，操作手柄被鎖死。

為了保護(hù)變頻器，在變頻器與斷路器QF之間還有電氣聯(lián)鎖，聯(lián)鎖信號(hào)有：

合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號(hào)與旁路柜“工頻投入”信號(hào)并聯(lián)后，串聯(lián)于高壓開(kāi)關(guān)合閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，變頻器故障或不就緒時(shí)，斷路器QF合閘不允許;旁路投入狀態(tài)時(shí)，合閘閉鎖無(wú)效。

故障分閘：將變頻器“高壓分?jǐn)唷毙盘?hào)與旁路柜“變頻投入”信號(hào)串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開(kāi)關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入;旁路投入狀態(tài)下，變頻器故障分閘無(wú)效。

QF保護(hù)整定：保持原有對(duì)電機(jī)的保護(hù)及其整定值不變。

短接柜：短接柜主要是為了實(shí)現(xiàn)旁路柜工頻旁路時(shí)能投運(yùn)原系統(tǒng)，將原水阻串入回路。短接柜中有一個(gè)真空接觸器KM1，變頻運(yùn)行時(shí)：KM1閉合;工頻運(yùn)行：KM1斷開(kāi)。

五. 參數(shù)對(duì)比

5.1 節(jié)能分析

5.1.1 變頻調(diào)速的方法

交流異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速由下式確定：

n=60f(1—S)/p

式中 n——電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速;

f——輸入的電源頻率;

S——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率;

p——電機(jī)的極對(duì)數(shù)。

由公式(1)可知，變頻調(diào)速就是通過(guò)改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。

變頻調(diào)速系統(tǒng)是從電網(wǎng)直接接收工頻50Hz的交流電，經(jīng)過(guò)交-直-交變頻方式，將輸入的工頻交流電變換成為頻率和幅值都可調(diào)節(jié)的交流電直接輸出到交流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行。

5.1.2 變頻調(diào)速的節(jié)能原理

風(fēng)機(jī)(水泵)類負(fù)載設(shè)備的工作特性圖如下：

曲線①為負(fù)載按轉(zhuǎn)速N1工作時(shí)的特性曲線，曲線②為負(fù)載按轉(zhuǎn)速N2工作時(shí)的特性曲線，③④為管網(wǎng)的阻力曲線。

在第一種負(fù)載工況下，負(fù)載工作在A點(diǎn)，流量為Q1，壓力為H1。如果負(fù)載仍然按N1速度定速運(yùn)行，用擋板將流量調(diào)節(jié)為Q2時(shí)，壓力將上升到H3，負(fù)載工作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用，管網(wǎng)阻力曲線由③變?yōu)棰堋?/p>

在A、B兩點(diǎn)，負(fù)載功率分別為PA=H1×Q1，PB=H3×Q2，雖然Q2H1，實(shí)際減小的功率有限。

如果不采用擋板調(diào)節(jié)，這時(shí)管網(wǎng)阻力特性保持曲線③不變，改用調(diào)節(jié)負(fù)載速度來(lái)減小流量，負(fù)載改按速度N2運(yùn)行，工作特性為曲線②，負(fù)載工作在C點(diǎn)，流量仍然為Q2，但壓力為H2。

相比B、C兩點(diǎn)，負(fù)載減少的軸功率為：ΔP=PB- PC=(H3 –H2)×Q2

在風(fēng)道阻力特性不變的情況下，離心式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q、壓力H、軸功率P和轉(zhuǎn)速N之間滿足如下關(guān)系(相似定理)：

Q∝N，H∝N2,P∝N3

所以有：

?

?

就是說(shuō)，通過(guò)調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量，風(fēng)量下降一半時(shí)，在不考慮到效率的情況下，風(fēng)機(jī)軸功率將下降87.5%。這也是為什么變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。

另外，工頻50Hz電網(wǎng)直接啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械沖擊較大，聲響很大，估算其啟動(dòng)一次的損耗:Ws=0.5Jwo2(1+r1/r2)Tm/Tm-TL，風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的平方轉(zhuǎn)矩特性與異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線部分相似，可以Tm/Tm-TL=1計(jì)。而變頻軟起動(dòng)損耗很小，只有上述Ws十分之一，則每年的起動(dòng)節(jié)能也是很可觀的。

當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，50Hz滿載時(shí)功率因數(shù)為接近l,工作電流比電機(jī)額定電流值要低許多,這是由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用,可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。

5.2實(shí)際節(jié)能

在同樣產(chǎn)能情況下(生料投料385T/h，水泥磨150T/h)，以通過(guò)該設(shè)備高壓開(kāi)關(guān)實(shí)際電流測(cè)算。

六、總結(jié)

采用變頻調(diào)速后，無(wú)論哪種工藝條件，隨時(shí)可以通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作，通常情況下，變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用主要是為了降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于啟動(dòng)緩慢及轉(zhuǎn)速的降低，相應(yīng)地延長(zhǎng)了許多零部件的壽命;同時(shí)極大的減輕了對(duì)管道的沖擊，有效延長(zhǎng)了管道的檢修周期，減少了檢修維護(hù)開(kāi)支，節(jié)約大量維護(hù)費(fèi)用。

工作強(qiáng)度降低。由于調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備與備用設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制，機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和相應(yīng)的保護(hù)及故障報(bào)警，操作工作由手動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控，完全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無(wú)人操作，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，為優(yōu)化運(yùn)營(yíng)提供了可靠保證。

減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。采用變頻調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)無(wú)大的沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械損傷，有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。

【作者：貴州黔桂金州建材有限公司 李恒剛 黃菲】