高压变频器在高温风机节能改造中的应用

　　0 引言

　　高压交流变频调速技术是20世纪90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要用于交流电机的变频调速，其技术和性能远远胜过以前采用的调速方式(如串级调速、液力耦合器调速、转子水阻调速等)。高压变频器以其显著的节能效益、较高的调速精度、较宽的调速范围、完善的保护功能、方便的通讯功能，得到了广大用户的认可，现在已经成为企业电机节能方式的首选方案。但在2000年前后，由于当时高压变频器是洋品牌占垄断地位，且大都价格不菲，所以水泥企业采用高压变频器的用户并不多。随着国产高压变频调速技术的成熟，从2005年起，山水集团在所有新建生产线的大功率风机类设备全部采用高压变频器的同时，对原有生产线的大功率风机类设备，也全部实施了高压变频器改造，共有近百台之多，取得了良好的经济效益和社会效益。

　　在改造过程中，其中的高温风机功率大，节电效果显著，但工艺、设备状况相对复杂一些，进行高压变频技术改造时，在技术方案的确定、设备选型、安装调试等方面，我们都有一些成功的经验，在此作一介绍，以供同行参考。

　　1变频节能的技术原理

　　建设初期，在对通风机的应用设计中，风机的功率是根据最大需求量来选择的，存在较大的富裕量。实际生产中，所需的风量是不可能长久处于最大状态的，要经常变化，这样就存在“大马拉小车”的情况，需要进行调节，而调节的方式通常都是通过调节管道上挡板与阀门的开度来实现的。

　　对离心式风机而言，流体力学有以下原理：输出风量Q与转速n成正比;输出压力H与转速n的平方正比：输出轴功率P与转速，z的立方正比;即：

　　Q1/Q2=n1/n2 (1)

　　H1/H2= (n1/n2)2 (2)

　　P1/P2 = (n1/n2)3 (3)

　　当风机风量需要改变时，如采用调节风门开度的方式，则会使大量电能白白消耗在阀门阻力上。如采用变频调速调节风量，可使轴功率随流量的减小大幅度下降。变频调速时，当风机低于额定转速时，理论节电为：

　　E=〔1-(n′/n)3〕×P×T(kWh) (4)

　　式中： n-额定转速;

　　n′ -实际转速;

　　P-额定转速时电机功率;

　　T-工作时间。

　　可见，如果通过变频对风机进行改造，调节风量改为通过调节速度来实现，具有较大的节能潜力。以上公式为变频节能提供了充分的理论依据。

　　2 工况简介

　　回转窑是一个有一定斜度的圆筒状物，均化好的生料预热后由窑尾进入到窑中，借助窑的转动来促进料在旋窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应，物料依靠窑简体的斜度及窑的转动在窑内向前运动，同时需要合适的气压及温度，才能使煤粉有一定的悬浮时间进行充分的燃烧，生料才能在窑内得到很好的煅烧，形成高质量的熟料产品。窑内因物料的堆积变化很大，所以瞬时气压变化频繁。窑尾高温风机一方面用来调整窑内气压，另一方面将回转窑内煅烧时产生的废气(含尘)引出，进入收尘器将灰尘进行处理后，再将废气排到大气中。我集团的山东水泥厂目前有两条新型干法生产线，日产量分别为1700t、2300t，并拥有一台7.5MW中、低温余热发电机组，高温风机电机配置为6kV、1250kW。在高温风机的电机与风机之间，配有液力耦合器对风机进行调速，整个工艺过程主要是通过DCS的控制来调节液力耦合器的速度，从而调整风机的风量，达到控制窑内负压。在生产中依靠风机挡板进行风量调节。