乐邦变频调速技术在水泥厂的应用———水泥厂的节能分析

乐邦变频调速技术在水泥厂的应用
宁波乐邦电气有限公司陈德豪
变频调速技术在水泥厂的应用
由于变频调速具有故障率低、调速精度高、保护功能多、节能效果显着等优点，是对支流调速、电磁滑差调速、电磁滑差调速进行改造的最理想的选择。1、 在回转窑拖动上的应用近十几年来，福建某厂回转窑主拖动一直使用支流调速。但这种调速电路复杂，维修难度大，操作繁琐，导致转速不平稳，增加了操作人员的看火难度；直流电动机在温度高、粉尘大的恶劣环境中工作，其炭刷、整流子损坏严重，维修费用高。而交流变频调速效率高，稳定性好，且交流电动机的价格和维护费用也比直流电动机低得多，以下是我公司为其改造的方案。回转窑负载的特点分析：启动时回转窑内的物料处于正下方，在窑起动并不断加速的过程中，整个窑体及窑内的物料克服自身惯性而升速，当物料偏移正下方最大角度时，此时所需转矩最大，这是个加速过程，一个克服设备巨大惯性的过程。一旦驱动电流克服了这种大惯性负载而起动起来，维持正常运转所需的驱动能量及转矩就很小了。根据回转窑的这种负载特点，选择变频器及电动机的功率就比较复杂，功率选择过大，起动没问题，但正常运转时出现大马拉小车现象，能耗大，一次性投资加大；功率选择小些适合于正常运行，效率高投资小，但不能正常起动。我们在4#窑（Ø3.6X65m）和6#窑（Ø3/2.88mX65m）主传动进行了变频调速改造，具体情况参见表1。

  
参数调试经验：回转窑的负载形式，对变频器进行合理的参数调试十分重要；即在低频段适当提高V/F的值，这样有利于提高电动机出力；但在满足起动要求的情况下，提升值越小越好，这样做能减小电动机损耗，降低电动机温升，避免造成过流保护。2、 在风机上的应用湿法水泥回转窑大都采用离心通风机调节窑内风量，由于生产过程中工矿的不断变化及其他多种因素的影响，设计选型时，离心通风机通常预留较大富裕量；所以在实际的使用过程中，为满足大窑的工矿要求，在进风管道中设置电动阀门、挡风板等装置，通过阀门开度来调节风量，这种通过增加系统阻力来改变风量的办法，造成大量的电能消耗。而采用调速方式调节风量节电效果就十分理想。风机调速节电原理：对风机进行调速控制属于减少空气动力节电方法，是一种比较理想的节电方式。它和调节风门控制风量方法向比较，有明显的节电效果。从附图风机特性曲线可说明其节电原理。


图中曲线（1）为风机在恒速下，风压－风量（H-Q）特性；曲线（2）为恒速下功率－风量（N-Q）特性；曲线（3）为管网风阻特性（风门开度全开）。假设风机按设计要求工作在Ａ点的效率最高，输出风量Q1为100%，此时轴功率P1与Q、H1的乘积与面积（AH1OQ1）成正比。根据工艺要求，当风量需从Q1减少到Q2（例如50%风量时），如采用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（4）。系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行，从附图中看到，风压反而增加，轴功率P2与面积（BH2OQ2）成正比减少不多。如果采用调速控制方式，风机转速由N1降到N2，根据风机参数的比例定律，画出在转速N2下的风压-风量（H-Q）特性如曲线（5）所示，可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率P3（相当于面积CH3OQ2）显着减少，节省的功率损耗大小ΔP与面积（BH2H3C）成正比，节能的经济效益是十分明显的。分别在7#窑前排风机和6#窑尾排风机上进行了变频调速改造，其中7#窑前排风机上进行了变频调速改造，其中7#窑前排风机原来采用的160KW低压电动机，风门开度一般在50%~60%，用变频器进行改造，平均节电达51%。6#窑尾排风机原来采用的是460KW高压电动机，平均风门开度不到60%，我们的改造方案是选用Y473型风机，配215KW低压电动机，用美国A-B变频器进行控制，平均节电达47%。关键参数调定：对风机这种负载，关键是起动时间、停车时间的参数调整好，开始我们曾设定过20、40和60S几种,由于风机惯量大，在升速和降速过程中出现过压掉闸现象，反复调试后，最好把时间设为90~120S之间，升、降调速正常。两台设备的应用情况如表2所示。3、 在蓖式冷却机上的应用由于水泥熟料蓖式冷却机工作在恶劣环境中，易造成直流电动机整流子、炭刷磨损较快，需经常停机检修、维护，不仅需投入较多的工作量，检修成本高；而且由于经常停机，使熟料不能快速冷却，造成冷却机因高温损坏，严重的影响了生产的正常组织。为此对这几台蓖式冷却机进行了变频调速改造。具体情况见表3。关键参数：减速时间、再生回馈控制由于蓖式冷却机蓖床是往复运动，每个运动周期由正向加速→正向减速→停止→反向加速→停止循环组成，如果此时电动机处于加速状态，电动机的作用大于蓖床的阻力，电动机正常工作；当电动机转到给定速度后，蓖床由停止→反向加速（或停止→正向加速）过渡时，由于蓖床受物料的阻力作用和传动力臂重力作用，会对电动机产生一个反向加速度力，使电动机在此时处于发电状态，由此产生回馈控制电动势叠加在电动机定子上，变频器产生过压保护动作，所以应反复调整再生回馈控制参数，对于乐邦变频器应调参数H-03。另外对于减速时间，当设定较小时，在转速下调或停车时也经常出现过压报警，应适当延长停车时间。4、 在煤粉喂料设备上的应用原共有7台煤粉喂料单管机或双管机，原来均采用电磁滑产调速。由于煤粉中经常混有各种杂物，时常造成堵塞、喂料机机械传动系统弯曲变形，甚至电动机烧毁现象，严重影响了设备的正常运行。针对电磁滑差调速的缺陷，我们在7台煤粉喂料设备上已全部改为了变频调速。具体情况见表4。表二




关键参数设定：最低频率。由于煤粉中经常混有各种杂物，起动时往往负荷较大，除我们适当选大电动机和变频器容量外，关键是设定一个起动频率，这样有足够的转矩使电动机正常起动。5、 在隔膜泵上的应用 7#窑使用的隔膜泵是我国第一台国产隔膜泵，1993年投入使用，设计流量为120M³/h,由电动机带动皮带和齿轮传动，通过连杆使活塞往复运动，通过隔膜的压力把料浆喷射到窑内。由于根据窑内生产情况，不断的通过调节电动机速度来调节料浆流量，所以是变负荷负载。采用乐邦LB60G-4T0370E变频器对30kw电动机进行控制，通过几年的使用证明，运行十分可靠，噪声极低，机械传动装置的运行周期提高60%，大大降低了检修成本。另外由于是变负荷调速，节电效果十分明显达42%.关键参数调整：起动和停车时间。根据生产工艺的要求，加减速不能太快，以保护隔膜，我们把起动时间和停车时间分别设为40和30s.6、 在水泥选粉机上的应用原III组选粉机原来使用电磁滑差调速，由于环境十分恶劣，经常出现故障停车现象，给生产造成很大影响。关键参数设定：捕捉再起动。根据选粉机工艺生产要求，在起动选粉机之前，首先要开起排风机，而选粉机的结构决定了排风机运行时选粉机本体跟着旋转，从而造成了选粉机起动前电动机已有一个转速。如果此时起动变频器给选粉机送电将造成变频器过流跳闸，反复调整总是出现这种现象。最后把捕捉再起动常数设定为2，起动正常，原因是出厂时捕捉再起动常数为0，允许电动机在静止状态下正常起动，然而，起动前电动机在旋转或被负载带动时，再回到变频器给定值之前电动即将被制动，这将导致过流跳闸。把捕捉再起动参数设为2后，通过捕捉再起动功能，变频器能捕捉电动机的转速并且驱动电动机从这个速度一直达到给定值。