水泥企業(yè)電氣變頻技術(shù)節(jié)能研究

韋裕光

（廣西魚峰水泥股份有限公司 廣西柳州 545008）

變頻技術(shù)是隨著科學技術(shù)的發(fā)展逐步發(fā)展起來的，隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，以及電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，變頻技術(shù)在各行各業(yè)中被推廣開來，在實際的生產(chǎn)當中，通過應(yīng)用變頻控制技術(shù)可以實現(xiàn)，環(huán)保節(jié)能效應(yīng)，該項技術(shù)是被公認的最有效的節(jié)能方式之一。變頻技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用能夠提高工業(yè)生產(chǎn)自動化的水平，并實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝的提升，變頻節(jié)能技術(shù)被應(yīng)用在電氣設(shè)備上，能夠一定程度上消減電能的消耗，實現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能效應(yīng)。此外，在電氣設(shè)備上應(yīng)用變頻技術(shù)維修和維護的費用也得到了大大的降低，作為高能耗的水泥生產(chǎn)企業(yè)，變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用更加具有重要的意義。

1 水泥生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能方面存在的問題

1.1 高能耗

水泥生產(chǎn)企業(yè)中的機械設(shè)備的應(yīng)用，能夠大大提高生產(chǎn)的效率，但是設(shè)備運行中所產(chǎn)生的能耗是非常巨大的，隨著國家積極倡導節(jié)能減排，綠色環(huán)保的概念，以及新能源新技術(shù)的推廣發(fā)展，水泥生產(chǎn)企業(yè)面臨著巨大的高能耗問題需要解決，水泥生產(chǎn)設(shè)備的能源消耗量巨大是一個比較突出的問題，通過相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在水泥行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備運行過程當中，所消耗的能量，基本上只有70%是用于生產(chǎn)中的，而其余30%以上都是因為設(shè)備的不科學運行，而造成的損耗與浪費，原來隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，全自動化技術(shù)被逐步應(yīng)用于水泥生產(chǎn)行業(yè)，因此機械設(shè)備的運用程度將會進一步提高，能源的浪費問題也會進一步凸顯[1]。

1.2 故障損耗能量

水泥生產(chǎn)設(shè)備除了在運行當中消耗嚴重之外，由于生產(chǎn)環(huán)境與生產(chǎn)工序的特殊性，經(jīng)常會發(fā)生機械故障的產(chǎn)生，機械故障產(chǎn)生會帶來對水泥行業(yè)能耗的進一步浪費。水泥行業(yè)的機械設(shè)備使用數(shù)量較多，因此故障率的發(fā)生也比較高，一旦設(shè)備發(fā)生故障將會對企業(yè)的生產(chǎn)效率帶來直接的影響，同時由于行業(yè)的發(fā)展需求，水泥生產(chǎn)的需求量被進一步擴大，由此造成了機械設(shè)備的長時間超負荷運行，一定程度上又造成了設(shè)備的故障產(chǎn)生，因此水泥生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能工作是一項重大的問題。

2 變頻節(jié)能技術(shù)概述

我們知道，通常電氣設(shè)備的交流電頻率在很長時間內(nèi)都是維持在一個固定的狀態(tài)下的，而通過使用變頻技術(shù)，可以使得頻率成為被可以利用和隨意調(diào)節(jié)的資源。近些年來，變頻技術(shù)中的調(diào)速技術(shù)成為發(fā)展最快最活躍應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，變頻技術(shù)是一種綜合性比較強的技術(shù)應(yīng)用，它包含了電力電子技術(shù)以及計算機技術(shù)和電機傳動技術(shù)在內(nèi)，同時它又融合了機械設(shè)備的原理以及強弱電工作原理，是一項綜合性很強的技術(shù)手段，簡而言之，變頻技術(shù)通過半導體元器件對工頻電流的信號進行轉(zhuǎn)化，使固定頻率的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，再通過逆變使其變成其它頻率的交流電，機電設(shè)備在逆變器對電流和電壓進行調(diào)控的時候，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速的狀態(tài)，因此變頻技術(shù)的原理就是通過進行電流頻率的改變，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)數(shù)的有機控制，從而使得電機設(shè)備的運行更為合理，確保電機的運行平穩(wěn)。按照生產(chǎn)的需求實現(xiàn)對電機的加減速控制，從而可以避免能源的損耗并進一步提升工作效率。

變頻控制系統(tǒng)，它的基本控制方式是在基頻不變的情況下，為了維持磁通不變，須按比例同時控制電壓和頻率，定子壓降在低頻時還應(yīng)抬高電壓以實現(xiàn)補償，在基頻以上通過提高頻率迫使對磁通實現(xiàn)減弱，由于再升高電壓無法實現(xiàn)。根據(jù)變頻控制特性，基頻綜合以上情況，按照電機拖動基本原理，“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”為基頻以下狀態(tài)，“恒功率調(diào)速”屬于基頻以上。我們通常意義上所指的變頻技術(shù)就是指變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻調(diào)控技術(shù)的采用，對生產(chǎn)機械在進動態(tài)性能的要求上并不做太大的提高要求，其使用的成本也比較低，還能進一步的降低生產(chǎn)中的能量消耗以及成本支出，變頻控制系統(tǒng)是電氣調(diào)速系統(tǒng)的核心部分，變頻技術(shù)中的主要裝置是變頻器[2]。

3 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能功能在水泥生產(chǎn)企業(yè)的實現(xiàn)

3.1 控制設(shè)備無功功率產(chǎn)生

設(shè)備一旦產(chǎn)生無功功率就會造成設(shè)備的發(fā)熱現(xiàn)象，由此會引發(fā)設(shè)備線路的損壞，因此需要降低控制無功功率的產(chǎn)生，通過在機械設(shè)備中使用了變頻節(jié)能技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備的自動控制，由此無功功率的出現(xiàn)被削減后，損耗的無功功率能耗也就得到了有效的控制，因為在一定程度上對設(shè)備的無功電能消耗起到控制作用，提升設(shè)備的整體電能運用效率，提高了設(shè)備的使用壽命也達到了節(jié)能效果。

3.2 改變設(shè)備啟動方式

此外，通過使用了節(jié)能變頻調(diào)節(jié)技術(shù)對傳統(tǒng)的設(shè)備硬啟動方式實現(xiàn)了變革，硬啟動會對設(shè)備以及電力系統(tǒng)造成一定的沖擊和影響，通過使用了變頻器的變頻調(diào)節(jié)技術(shù)之后，流經(jīng)設(shè)備的電流可以根據(jù)電動機的實際需求實現(xiàn)自動控制逐漸上升，這種電動機的啟動方式，一方面能夠降低電力消耗，另一方面還能夠保護電動機及驅(qū)動的機械設(shè)備免受沖擊，提高設(shè)備的使用壽命。

3.3 降低設(shè)備耗電量

在水泥生產(chǎn)線上使用的大功率風機及水泵，裝機容量大電能消耗也比較大。通過采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)可以減少風和水在閥門和擋板上的能量損耗，因為水泵和風機的平方率負載特性，因此節(jié)能效果非?？捎^。泵類和風機對變頻器選型要求不高，通過使用變頻器可以實現(xiàn)節(jié)能效果20%左右。當前我國的水泥生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)普遍開始選用小功率的通用型變頻器，且隨著生產(chǎn)需要的發(fā)展，大功率高壓變頻器也被應(yīng)用于大功率負載風機和高壓泵類，如在水泥企業(yè)的生產(chǎn)中使用高壓變頻器應(yīng)用于功率為2500kW的窯尾高溫風機，通常，變頻器的選擇有幾個原則，價格適中、諧波干擾小、以及安全可靠，例如采用低壓功率單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器是較為理想的選擇，例如西門子羅賓康型高壓變頻器就是比較合適選型。

4 交流調(diào)速裝置使用中的注意事項

首先，電網(wǎng)會因為交流變頻調(diào)速傳動裝置的運行產(chǎn)生諧波而帶來干擾，要使得對電網(wǎng)干擾最小，應(yīng)按中國GB/T14549-93諧波標準選用電抗器或者加諧波濾波器使得外界干擾對變頻調(diào)速器造成的影響最小，連接電纜和電動機走線必須實現(xiàn)相互隔離，放置在一個電纜架或者電纜線槽中都是不被允許的；屏敝對絞線使用于輸入和輸出信號回路中，進線電抗器和隔離變壓器根據(jù)需要選用，使干擾影響度使變得最小。在低速運行時須注意防止軸系統(tǒng)的震蕩，在高速運行時須防止超速。

5 結(jié)語

中國的社會主義正處于初級建設(shè)階段，是一個發(fā)展中國家，在社會發(fā)展的進程當中，節(jié)約能源是國家需要當前面對的一大重要問題，因此變頻節(jié)能技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用中顯得至關(guān)重要。如果說當前的變頻節(jié)能技術(shù)，在水泥生產(chǎn)企業(yè)當中的應(yīng)用尚處于初級階段，并未能完全有效發(fā)揮其技術(shù)效能的最大化，但是我們相信變頻節(jié)能技術(shù)，在我國的水泥行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，有著廣闊的發(fā)展與運用空間，尤其是對水泥生產(chǎn)設(shè)備進行改造，普遍的在機械設(shè)備中應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)可以實現(xiàn)水泥生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能效應(yīng)最大化，通過節(jié)約大量的生產(chǎn)成本，大幅度的提高資源的利用效率，提升水泥生產(chǎn)企業(yè)的綜合市場競爭力，提升企業(yè)的社會形象實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。