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一、引言
        節能減排已成為我國的基本國策，水泥行業企業也是用電大戶，據統計在水泥制造成本中，電費成本約占總成本的30%左右。對于一條水泥生產線，其中有25%～30%的電能是用于拖動各種類型風機上，因此對于節能改造對于水泥企業降低生產成本、提高生產效率有著尤為重要的意義。
        安徽某水泥廠經過最終論證及多家對比，選定英威騰攜手合作，對其2500T/D水泥干法旋窯生產線窯尾高溫風機進行變頻改造，從2011年3月運行至今運行良好，無任何因變頻故障導致停產事故。

二、現場工藝及工況介紹
1. 高溫風機工藝簡介
        高溫風機又叫ID風機，即ID FAN（引風機），指的就是預熱器后面的排風機。根據布置方式有兩種：一種是在增濕塔之前，另一種是在增濕塔之后。 
        新型干法窯生產中余熱利用系統高溫風機，一方面用來調整窯內氣壓，另一方面回轉窯內鍛燒后的高溫熟料出來有廢氣帶灰，通過預熱器對進入窯尾前的生料進行預熱均化，降溫后的余熱廢氣，再通過窯尾高溫風機引出由電收塵器將灰塵進行處理，再將廢氣排掉，有一部氣體被引至生料磨對生料進行預熱，在一些現場因高溫風機入口風溫度較高，如果直接排放造成能源浪費，所以很多現場也在高溫風機入風口加了余熱利用鍋爐，尾氣通過預熱利用后再排放，達到節能的目的。高溫風機系統工藝圖如下圖1：

圖 1

2. 工況介紹
        英威騰公司對安徽某水泥廠的1條日產2500噸新型干法生產線的高溫風機進行了變頻改造，具體電機參數如下表1所示：

電機型號：YKK800-6	電機功率：1400KW
額定電壓：10KV	額定電流：95A
額定轉速：991RPM	啟動方式：水阻啟動
補償方式：電容補償	調速方式：液耦調速

表 1

        該高溫風機目前通過液力耦合器來對風機進行調速，整個工藝過程主要是通過DCS的控制來調節液力耦合器的速度從而調整風機的風量，達到控制窯內負壓。當窯系統工況變化較大時，現場值班人員根據中控制室的指令對液力耦合器的勺桿進行手動調節，運行操作非常不便。

3. 改造前存在問題
3.1、設計存在余量
        這是因為在設計過程中，很難準確地計算出管網的阻力，并考慮到長期運行過程中可能發生的各種問題，通常總是把系統的最大流量和壓力作為選擇型號的設計值。而設備的型號和系列是有限的，往往在選用不到合適的型號時，只好往大型號上靠。所以電機及風機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現象。
3.2、生產采用傳統調液力耦合器調節方法
（1）液力耦合器屬于一種機械調速設備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有5-8%的速度損失。同時功率損失變為熱量，使液壓油溫過高。需要大量冷卻水冷卻液壓油。
（2）在實際運行中油溫高于95℃以上，使冷卻器的水易結垢堵塞，造成故障。
（3）由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩定、功率因數低、調速精度差。
（4）液力耦合器整機效率低，功率因數低，調速精度差，維護量大、成本過高。
3.3、工藝存在的問題
        高溫風機由于“塌料”導致的過負荷是由于在旋窯水泥生產線生產過程中的預熱器管壁上的粉塵粘附到一定厚度時就會坍塌脫落，造成管道內粉塵濃度突然增大，阻力增加，負壓升高，使排風機負荷增加。此外，如果垂直煙道或預熱器內在清潔皮或有物料塌料時，同樣也會造成氣流波動，使排風管內氣流紊亂，造成高溫風機過負荷停機，該現象的頻繁出現對高溫風機電動機造成損壞。在實際使用過程中的“塌料”現象，會不定期的導致電機運行電流在極短的時間內超出正常電流的數倍。
 
三、系統方案
1. 變頻器配置

項目	參數	項目	參數
變頻器型號	CHH100-1400-10	額定容量	1700kVA
額定電壓	10KV	額定電流	98A

2. 變頻一次控制原理圖

CHH100系列高壓變頻調速系統圖
        變頻器設備接入用戶高壓開關與改造電機之間，變頻調速系統由用戶開關、自動旁路柜、CHH100系列高壓變頻器、高壓電機組成。自動旁路柜是由三個真空接觸器KM1、KM2、KM3和兩個高壓隔離開關QS1、QS2組成。電機以變頻方式運行時，QS1、QS2和KM1、KM2閉合，KM3斷開；電機以工頻方式運行時，KM3閉合，QS1、QS2和KM1、KM2斷開，QS1、QS2用于變頻器維護過程中高壓隔離。自動旁路柜嚴格按照“五防”聯鎖要求設計，變頻輸出開關KM2和工頻開關KM3互鎖，完全能夠保證變頻調速系統安全運行。
自動旁路方案優點：
（1）根據系統工藝地要求，能夠快速地進行變頻與工頻的切換，確保系統的安全運行。
（2）變頻器輸入、輸出設計有隔離刀閘，便于變頻器的維護與檢修。
  （3）操作方便，可以就地操作，也可遠程操作，易于實現自動控制。
四、改造效果 
變頻改造后，兩月產量相當的月份進行節電率計算：
（1）變頻改造前耗電量統計如表2：安徽某水泥有限公司用電報表（未上變頻）

類別	名稱	本月表數	上月表數	耗電量
負載	高溫風機	16299390	15416600	882790

      表 2
（計量時段：9月1日8：00~10月1日8：00）
（2）變頻改造后耗電量統計如表3：

類別	名稱	10月表數	9月表數	電量
負載	高溫風機	25705831	2495199	366390

    表 3
         （計量時段：2011年4月）
（3）改造前后對比結果：
表3：通過比較2011年4月份（上變頻）與2010年10月份（未上變頻）用電量比較，計算節電量如下表3：
 

節電率統計
					2010年9月份耗電量（度）	2011年10月份耗電量 （度）	節約電量（度/月）	節電率
高溫風機					882790	753840	128950	14.6%

表 4
結論：從以上調查數據分析，安徽某水泥有限公司2500T/天水泥生產線，改造前與改造后產量相當，每月節約電費接近10萬元，在很短時間內將會收回投資。

五、結束語
        水泥高溫風機采用變頻調速后，節能效果明顯，并帶來了一系列的潛在效益。英威騰高壓變頻器解決了高溫風機由于塌料導致的跳閘，變頻器運行可靠性高，運行良好，得到了用戶和操作員的好評和認可。

參考文獻：
【1】 深圳市英威騰電氣股份有限公司 《CHH100系列高壓變頻器產品說明書》
【2】 徐甫榮  《高壓變頻調速技術工程實踐》中國電力出版社  2012-01出版
關于英威騰：
        英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動、工業控制、新能源領域產品與服務供應商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業，總部員工1100多人，國內、外辦事處30余個，控股子公司9家，業務涉及電氣傳動、工業自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領域。在基礎業務變頻器領域，英威騰占據國內領先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業專用豐富的產品系列，產品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業廣泛應用，產品銷售遍布全球60多個國家和地區。
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