根據(jù)水泥制造工藝要求，結(jié)合水泥廠所使用的生產(chǎn)設(shè)備，我們得到如下結(jié)論：大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是大功率設(shè)備在生產(chǎn)過程中絕大部分時(shí)間都不是滿負(fù)荷,設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度相當(dāng)?shù)?幾乎完全靠人工調(diào)節(jié),如立窯供風(fēng)系統(tǒng)、成球預(yù)加水系統(tǒng)、生料均化給料系統(tǒng)、水泥選粉系統(tǒng)、機(jī)立窯卸料系統(tǒng)等。
我是多年從事變頻節(jié)能技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用的專業(yè)公司，結(jié)合曾經(jīng)成功為多家企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出比較成熟的水泥廠七大生產(chǎn)系統(tǒng)變頻調(diào)速控制的改造方案。此方案的優(yōu)點(diǎn)明顯，1、投資少；2、安裝、調(diào)試及控制方便；3、及時(shí)保護(hù)電機(jī)和其他設(shè)備，保證設(shè)備可靠運(yùn)行；4、節(jié)電效果明顯，回收成本快；5、提高了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度；6、提高了生產(chǎn)過程的加工工藝精度。從總體的效果來看，改造后的實(shí)際系統(tǒng)在水泥制造行業(yè)深受客戶的普遍歡迎。為其取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效應(yīng)。
1、變頻器在立窯羅茨風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
在水泥廠的立窯風(fēng)機(jī)上，一般都是采用擋風(fēng)板進(jìn)行調(diào)節(jié)，其原理是調(diào)節(jié)閥門的開度，亦即利用風(fēng)道的阻力特性調(diào)節(jié)風(fēng)量，其缺點(diǎn)是：風(fēng)機(jī)始終在全速運(yùn)轉(zhuǎn)，無法根據(jù)需求準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)其風(fēng)量，因此造成風(fēng)量的跑、冒、漏嚴(yán)重，也使電機(jī)作為無用功而大量白白地消耗。
立窯煅燒熟料所耗的電能中，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的電耗一般占 60% 左右，隨著電價(jià)的調(diào)整，電費(fèi)在水泥生產(chǎn)成本中所占的比例越來越高。因此，降低鼓風(fēng)機(jī)的能耗成為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要一環(huán)。
一、節(jié)能原理簡介：
1、變頻節(jié)能功能
通常在設(shè)計(jì)中，用戶風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量比實(shí)際需要的高出很多，這樣容易形成了人們常說的“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的浪費(fèi)，而且無計(jì)可施，利用變頻器可以通過適當(dāng)降低風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行頻率，恰到好處地滿足風(fēng)量的需求，從而輕易地將此部分電能節(jié)約下來。
2、動(dòng)態(tài)功率補(bǔ)償功能
無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低，降低了電網(wǎng)的有功功率，S2=P2+Q2，當(dāng)COSФ≈1 時(shí)，Q=S×sinФ≈0,此時(shí)有功功率P≈S。變頻器的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償功能可使無功功率近似為0，從而增大電網(wǎng)的有功功率，減少了無功損耗。另外，功率因數(shù)的改善還可節(jié)省很大一部分電網(wǎng)容量，直觀的體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)電機(jī)溫升降低、噪音降低，供電發(fā)電機(jī)機(jī)組溫升降低、噪音降低、耗油量大幅度降低，大錦工延長設(shè)備維修周期及使用壽命。
二、設(shè)備參數(shù)：
某廠有立窯羅茨風(fēng)機(jī)185KW一臺，最大運(yùn)行電流200A，最小運(yùn)行電流160A,額定電流為355A,頻率50HZ，用風(fēng)板調(diào)節(jié)風(fēng)量最大調(diào)節(jié)60%,每天運(yùn)行24 小時(shí),每月運(yùn)行20 天,每年需運(yùn)行11個(gè)月,電費(fèi)0.58 元/度。
三、改造方案：
用變頻器帶動(dòng)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，對風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，放棄傳統(tǒng)的擋風(fēng)板，既降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，又達(dá)到節(jié)能目的。
四、投資分析
投資回收分析：
對風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載
P（功率）=Q（流量）×H（揚(yáng)程）
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從n 降至n’時(shí)，流量Q、揚(yáng)程H 及軸功率P 的關(guān)系如下：
Q’=Q（n/n）
H’=H（n/n）2
P’= P（n/n）3
顯然，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，流量按線性關(guān)系變化，而電功率卻按立方,根據(jù)我司長期的經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為該廠風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能在30%以上是完全可能和可行的。即單臺185KW 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)按每年運(yùn)行11 個(gè)月，每月20天，每天24 小時(shí)計(jì)算，每度電按0.58元計(jì)費(fèi)，每年電費(fèi)為：P= ×11×20×24×0.58=，按節(jié)電30%計(jì)算，每年節(jié)約電費(fèi)為：×0.3=96465.6 元.工程改造費(fèi)用需9.35 萬元.即12 個(gè)月左右即可收回全部投資。
五、系統(tǒng)特點(diǎn)：
1、由于采用電位器控制，因此可靠性高，穩(wěn)定性好，容易操作。
2、由于加裝變頻調(diào)速器，減小啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流對電機(jī)沖擊，延長機(jī)械使用壽命，減小維修工作強(qiáng)度。
3、提高了電網(wǎng)功率因數(shù)，避免增加電網(wǎng)增容費(fèi)。
在離心風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
有某些水泥廠是采用高壓離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)的，該種水泥窯的風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過風(fēng)門開啟度對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于離心式風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。我們通過沸騰式鍋爐高壓離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量，實(shí)踐證明其節(jié)能效果在３０～５０％。對于水泵的變頻改造節(jié)能效果高達(dá)７０％。為什么離心式風(fēng)機(jī)，泵類設(shè)備通過調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量有如此驚人的節(jié)能呢？在此將其原理加以闡明。離心式風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比，如公式（３－１）壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，如公式（３－２）功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，如公式（３－３）
風(fēng)量關(guān)系
功率關(guān)系
Q,H,P
?。选兀? 式３－１ Ｑ：表示流量
壓力關(guān)系
?。取兀危病∈剑常病。危罕硎巨D(zhuǎn)速
Ｐ∝Ｎ３ 式３－３?。龋罕硎緣毫?/p>
Ｐ：表示功率
將經(jīng)上３個(gè)公式繪成一張圖， 壓力關(guān)系以清楚看到，改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化的，而功耗則是立方關(guān)系變化，因此在調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時(shí)如降低２０％的風(fēng)量或流量，功耗(圖3-1)則會(huì)下降５０％。但是必須注意，轉(zhuǎn)速與壓力是平方關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降２０％壓力則會(huì)下降６４％，因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風(fēng)機(jī)那樣，不用考慮轉(zhuǎn)速與風(fēng)壓的關(guān)系。
風(fēng)門控制
離心風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備傳統(tǒng)的風(fēng)量、流量
風(fēng)門控制控制的，大量的能源耗在風(fēng)門或截流閥的阻力上，如公式（３－４），風(fēng)門或截流閥控制流量的功耗與流量關(guān)系：變速控制
?。校剑校埃恕ぃ? 式３－４變速控制
?。眩罕硎玖髁俊? Ｋ：為系數(shù)
Ｐ：表示功耗 ?。校埃罕硎净竟β?/p>
由此比較風(fēng)門或截流閥控制與變頻調(diào)速調(diào)節(jié)，可以看到在流量變化范圍，采用變頻調(diào)速的方法具有很大的節(jié)能潛力，因此在水泥廠的供水泵或其它離心風(fēng)機(jī)上進(jìn)行變頻器改造同樣會(huì)取得很大的節(jié)能效果。
3 在立窯卸料機(jī)上的應(yīng)用
立窯卸料機(jī)若采用滑差調(diào)速電機(jī)，其轉(zhuǎn)速通常控制在 300~1000rpm （工藝上根據(jù)窯的情況，對卸料速度進(jìn)行控制的）。采用變頻調(diào)速的方法取代滑差電機(jī)，經(jīng)過多個(gè)廠家應(yīng)用結(jié)果表明，平均節(jié)能達(dá) 40% 左右，這是因?yàn)榛钫{(diào)速是一種耗能的低效調(diào)速方法。
由下列公式可知：
滑差電機(jī)主電機(jī)軸的輸出功率： P 0 = KM 0 N 0 （ P 0 表示輸出功率， M 0 表示負(fù)載轉(zhuǎn)速， N 0 表示電機(jī)轉(zhuǎn)速， K 為常數(shù)）
滑差頭輸出功率 P 1 = KM 0 N 1 （ P 1 表示輸出功率 ， N 1 表示滑差頭轉(zhuǎn)速 ）
滑差頭損耗功率： P = P 0- P 1= KM 0 （ N 0 — N 1 ）
由此可見，滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，浪費(fèi)能源越大，而卸料機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在 400rpm 左右運(yùn)行，因此改用變頻調(diào)速的方法會(huì)有 50~60% 的節(jié)能效果。
4 在空氣壓縮機(jī)上的節(jié)能應(yīng)用
氣壓縮機(jī)恒壓供氣使用變頻器與壓力控制構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使壓力波動(dòng)減少 1.5% ，降低噪音 、 減少振動(dòng)。保證設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行，從而減少了設(shè)備維護(hù)工作量，延長了設(shè)備使用壽命。用變頻器后，空壓機(jī)可在任何壓力下隨意起動(dòng)，打破了以前不允許帶壓起動(dòng)的規(guī)定，起動(dòng)電流也較以前大大降低。通過使用變頻器后的實(shí)例，多數(shù)壓縮機(jī)節(jié)電率約在 20% 左右，比節(jié)電率較大的風(fēng)機(jī)低，但壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率都較大，從幾十瓦直到幾百瓦甚至幾千瓦，其節(jié)電量值較大，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，同時(shí)控制平質(zhì)大為提高，可使壓縮空氣的壓力始終保持恒定，用戶感到十分滿意。總之壓縮機(jī)使用變頻實(shí)現(xiàn)節(jié)能計(jì)改項(xiàng)目使值得推廣的。
5 在預(yù)加水成球系統(tǒng)中的應(yīng)用
目前，預(yù)加水成球技術(shù)在立窯水泥廠中應(yīng)用已相當(dāng)普遍。它在提高成球質(zhì)量，改善煅燒操作條件，提高立窯熟料產(chǎn)量和質(zhì)量方面取得了比較明顯的效果。其結(jié)合微機(jī)雙回路調(diào)節(jié)器，就能實(shí)現(xiàn)水料比例自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)調(diào)節(jié)，做到恒壓供水。調(diào)節(jié)及時(shí)，極錦工減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也改善了成球質(zhì)量，使預(yù)加水系統(tǒng)真正起到預(yù)濕成球的作用，為立窯生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的熟料創(chuàng)造了條件。
6 在選粉機(jī)上的應(yīng)用
某水泥有限公司的旋風(fēng)式選粉機(jī)，原設(shè)計(jì)由 JZT392-4 型 75KW 電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)（滑差電機(jī)）拖動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速系統(tǒng)簡單。價(jià)格低廉，有一定的調(diào)速范圍，缺點(diǎn)也較多：電機(jī)本體噪音高 、 振動(dòng)大能 、 耗高 、 無功損耗大 、 軸承故障率特別高，滑差控制儀安裝于粉塵飛揚(yáng)的電機(jī)旁邊，多次出現(xiàn)帶負(fù)荷起 動(dòng) ,不能調(diào)速和突然失速 等故障，現(xiàn)場維護(hù)量大，影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
針對上述問題，結(jié)合生料車間選粉機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)速不超過 600r/min 的特點(diǎn)，對選粉機(jī)電氣部分進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)改造。經(jīng)實(shí)際測量，選粉機(jī)改造前，運(yùn)行速度在 594r/min 時(shí)，輸入電壓 385V ，輸入電流 72A ，功率因數(shù) 0.82 ，故輸入功率為 40KW ；改造后，運(yùn)行速度在 594r/min 時(shí)，輸入電壓 387V ，輸入電流 18A ，（熱繼電器也做了相應(yīng)調(diào)整），功率因數(shù) 0.92 （變頻器加裝了直接電抗器）則輸入功率為 11KW 。改造后一年中，沒發(fā)生過任何故障，保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，大大減少了維護(hù)工作量和維修費(fèi)用，而且節(jié)能效果十分顯著。變頻器在水泥廠的應(yīng)用還不止這些，比如說回轉(zhuǎn)窯球磨機(jī) 、 卸料圓 、 盤給料機(jī) 、 雙管絞刀裙 、 板喂料機(jī)調(diào)速皮帶稱喂 、 煤絞刀 、 蓖冷機(jī)等一切需交流調(diào)速的設(shè)備都可以采用變頻調(diào)速器。
從以上應(yīng)用情況可以看出，水泥廠使用變頻器有以下突出優(yōu)點(diǎn)：
A ．滿足調(diào)速的工藝要求，變頻調(diào)速器的調(diào)速范圍在 10 ： 1 以上，而水泥生產(chǎn)工藝過程中調(diào)速范圍在 10 ： 1 范圍內(nèi)即可滿足要求。
B ． 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，由于變頻器本身是由一個(gè) 16 （或 32 ）位微處理器所控制，設(shè)有 RS485 （或 422 ）， A/D 輸入， D/A 輸出接口，為自動(dòng)控制（與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)）創(chuàng)造了充分的條件。
C ． 獲得可觀的節(jié)能效果。
D ． 降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，由于調(diào)速系統(tǒng)整體可靠性提高，故障率低，免維護(hù)周期較長，可減輕有關(guān)維護(hù)人員的工作量。
E ． 提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。
7、在水泥粉磨工藝中應(yīng)用
在水泥粉磨工藝中球磨機(jī)入磨物料粒度的大小，對其臺時(shí)產(chǎn)量影響較大，預(yù)破碎工藝作為提高磨機(jī)臺時(shí)產(chǎn)量、降低粉磨電耗的重要途徑，引起了許多水泥企業(yè)的重視。根據(jù)工藝要求，水泥立窯放料每次持續(xù)2～3 min，間隔2～3 min，但目前幾乎所有水泥企業(yè)中破碎機(jī)處于工頻恒速運(yùn)行狀態(tài)，24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成電能的巨大浪費(fèi)，并影響電機(jī)和破碎機(jī)的使用壽命。另一方面，由于破碎機(jī)具有十分大的慣性，不易頻繁啟停，所以即使使用變頻器也難以解決系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的泵升電壓引起保護(hù)電路動(dòng)作，使系統(tǒng)無法正常工作。
針對系統(tǒng)的以上特點(diǎn)，利用系列變頻器實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的變頻調(diào)速和軟啟動(dòng)；利用再生能量回饋單元克服破碎機(jī)制動(dòng)過程中產(chǎn)生的過高的泵升電壓；利用PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯閉環(huán)控制，使破碎機(jī)的工作與立窯放料同步，實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)行。從而在改善工藝控制質(zhì)量的同時(shí)，最大限度地節(jié)約了電能，降低了生產(chǎn)成本?，F(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，節(jié)電率可達(dá)60%以上。
上述系統(tǒng)已在某水泥廠投入實(shí)際運(yùn)行。系統(tǒng)根據(jù)送料信號自動(dòng)實(shí)現(xiàn)啟制動(dòng)運(yùn)行，破碎機(jī)運(yùn)行速度連續(xù)可調(diào)。電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)頻繁軟啟動(dòng)，基本無啟動(dòng)電流沖擊，啟動(dòng)力矩足夠。系統(tǒng)在變頻運(yùn)行條件下，若變頻器突然故障，則自動(dòng)切換至“工頻”狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(內(nèi)部可選)。根據(jù)現(xiàn)場工況需要，將有放料信號時(shí)變頻運(yùn)行給定頻率設(shè)為43 Hz，系統(tǒng)運(yùn)行電流為27 A，運(yùn)行電壓280 V，改造后的系統(tǒng)平均每年耗電5.7萬度。根據(jù)現(xiàn)場記錄，系統(tǒng)在改造前工作頻率為工頻50 Hz，運(yùn)行電流為32 A，運(yùn)行電壓400 V，平均每年耗電19.42萬度。改造后的節(jié)電率為70.6%。該系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)如下：
1、利用變頻調(diào)速技術(shù)改造了水泥熟料破碎機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足了破碎機(jī)的低速、間歇運(yùn)行特點(diǎn)，保證了工藝控制質(zhì)量，節(jié)能效果明顯，并有利于延長破碎機(jī)和電機(jī)的使用壽命。
2、利用能量回饋控制技術(shù)克服破碎機(jī)大慣性引起的泵升電壓，有效地保證了變頻器的安全運(yùn)行。系統(tǒng)除了變頻器和能量回饋裝置所具有的20余種保護(hù)功能和故障自診斷功能外，還增設(shè)了電機(jī)過熱、控制回路保護(hù)及報(bào)警。
3、利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)了各種邏輯控制、變頻器啟制動(dòng)自動(dòng)控制及手動(dòng)/自動(dòng)、工頻/變頻轉(zhuǎn)換和故障自切換等功能，使系統(tǒng)控制靈活方便，功能齊全
成功的經(jīng)驗(yàn)充分說明了水泥行業(yè)變頻改造的巨大潛力，變頻改造后在短短幾個(gè)月的時(shí)間里僅僅靠節(jié)約電費(fèi)就收回整體投資，在以后的生產(chǎn)經(jīng)營中也能夠以較低的生產(chǎn)成本在市場的競爭中處于更有力的位置。水泥制造的變頻改造勢在必行，一方面體現(xiàn)出公司強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和公司領(lǐng)導(dǎo)層非凡的遠(yuǎn)見卓識，另一方面能夠給公司帶來豐厚的利益回報(bào)，并提高了公司生產(chǎn)方面的自動(dòng)化程度。
錳冶煉廠采用羅茨風(fēng)機(jī)作為電爐煙氣凈化系統(tǒng)的煤氣壓縮設(shè)備，目前的控制方式為電機(jī)工頻運(yùn)行，采用羅茨風(fēng)機(jī)的出口閥門調(diào)節(jié)，將電爐爐膛壓力控制在要求范圍內(nèi)。此操作方式存在閥門易損、電能浪費(fèi)等缺點(diǎn)，為此在項(xiàng)目調(diào)研的基礎(chǔ)上提供整體解決方案，進(jìn)行變頻及自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造。
22.項(xiàng)1項(xiàng)目目概概述述及需求分析
遼寧錦州某金屬公司現(xiàn)有三套20MVA的電爐用于錳冶煉，電爐所產(chǎn)煙氣通過濕法工藝進(jìn)行凈化后，實(shí)現(xiàn)煤氣回收利用。
煤氣凈化及存儲(chǔ)工藝流程如圖1所示，電爐高溫?zé)煔馔ㄟ^凈化塔進(jìn)行冷卻降溫、噴淋洗滌、除塵、脫水處理，凈化后的煤氣通過羅茨風(fēng)機(jī)壓縮升壓，送往煤氣柜進(jìn)行儲(chǔ)存。洗滌循環(huán)水經(jīng)除泥處理后循環(huán)利用，部分污水處理后排放。
羅茨風(fēng)機(jī)出口設(shè)置有回流閥，通過控制閥門開度調(diào)節(jié)凈化系統(tǒng)總風(fēng)力，進(jìn)而控制電爐爐膛壓力在工藝要求范圍內(nèi)；出口同時(shí)設(shè)置有點(diǎn)火器，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)進(jìn)行放散點(diǎn)火，確保系統(tǒng)安全。
電爐在生產(chǎn)過程中，要求爐膛保持在微負(fù)壓狀態(tài)；如果出現(xiàn)正壓力，則可能導(dǎo)致膛內(nèi)煙、火外冒；如果負(fù)壓力過低，則可能從爐外吸入過多空氣，煤氣與氧氣燃燒，會(huì)導(dǎo)致煙氣溫度升高，并且降低煤氣使用價(jià)值。爐膛壓力過高或過低（正常范圍-10Pa~5Pa）都存在安全隱患，所以必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制[1]。
煤氣凈化工段的羅茨風(fēng)機(jī)是電爐冶煉生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，羅茨風(fēng)機(jī)吸入氣體的流量及壓力直接影響凈化塔的入口總吸力，進(jìn)而影響電爐的爐膛壓力。現(xiàn)場配套三組煙氣凈化系統(tǒng)，每組采用一用一備的工作方式，共六臺羅茨風(fēng)機(jī)，配置相同。選用天津鼓風(fēng)機(jī)公司的ML系列臥式直聯(lián)羅茨風(fēng)機(jī)，進(jìn)氣流量：78.0～478.1m3/min；升壓：9.8～68.6kPa。配套三相異步電機(jī)，電壓380V，功率220kW，電流392A，轉(zhuǎn)速985rpm。煤氣凈化羅茨
風(fēng)機(jī)工況圖如圖2所示。
2.2原系統(tǒng)存在問題
現(xiàn)場電機(jī)運(yùn)行方式為采用ABB軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，軟啟動(dòng)器帶有旁路接觸器，啟動(dòng)完成后自動(dòng)切換至工頻旁路運(yùn)行。羅茨風(fēng)機(jī)控制方法為在操作室人工觀察爐膛壓力的儀表顯示信號，并通過電動(dòng)回流閥的手操器，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度。當(dāng)爐膛壓力過高時(shí)，需增加風(fēng)機(jī)吸力，此時(shí)減小回流閥開度；當(dāng)爐膛壓力過低時(shí)，需減小風(fēng)機(jī)吸力，此時(shí)加大回流閥開度。以此保證凈化系統(tǒng)氣體壓力的穩(wěn)定，維持爐膛壓力在安全范圍內(nèi)。煤氣凈化人工控制方法如圖3所示。
該方式主要存在以下弊端：
?。?）煙氣凈化采用濕法工藝，煤氣中包含水汽，加大對閥門的沖擊損耗，大大縮短閥門的使用壽命；既增加維護(hù)工作量，而且降低生產(chǎn)效率，此點(diǎn)為本項(xiàng)目主要改造訴求。
?。?）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)回流閥的開度常在15%~40%范圍調(diào)節(jié)，存在節(jié)流損耗，增加了設(shè)備電耗。
?。?）電機(jī)一直處于工頻滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，加大電機(jī)溫升，也將縮短電機(jī)的使用壽命。
?。?）需配備監(jiān)控操作工，依據(jù)工人觀察進(jìn)行調(diào)節(jié)，既增加生產(chǎn)人員的工作量，操作過程也存在滯后。
圖3煤氣凈化人工控制方法
2.3技術(shù)需求
?。?）將原有的工頻運(yùn)行改為變頻運(yùn)行方式，依據(jù)工況直接對電機(jī)調(diào)速，回流閥全部打開，既避免閥門損耗，也實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
增加PLC控制系統(tǒng)，依據(jù)壓力信號自動(dòng)設(shè)置輸出頻率，實(shí)現(xiàn)爐膛壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)。
?。?）在原有操作面板上增加手動(dòng)頻率給定功能，作為備用操作，要求手動(dòng)調(diào)節(jié)優(yōu)先級高于自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。
（4）在現(xiàn)行的一樓配電室和二樓控制室進(jìn)行工程改造；將配電室原有的三臺軟啟動(dòng)柜置換為變頻器柜，因空間限制，要求柜體寬度不變，深度可適當(dāng)增加。二樓控制室新增一面PLC控制箱，并對原有的操作面板進(jìn)行改造。
33.改1自造動(dòng)方控案制變頻調(diào)速方案
針對以上問題，在深入生產(chǎn)現(xiàn)場工段調(diào)查的基礎(chǔ)上，確定變頻調(diào)速改造方案：新增羅茨風(fēng)機(jī)變頻器，引入電爐爐膛壓力信號、凈化爐前總吸力信號至PLC，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以實(shí)現(xiàn)爐膛的恒壓控制；回流閥作為備用調(diào)節(jié)裝置，正常運(yùn)行時(shí)管道的回流支路關(guān)斷；既可以滿足生產(chǎn)要求還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。煤氣凈化自動(dòng)控制方法如圖4所示。
圖4煤氣凈化自動(dòng)控制方法
3.2風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
羅茨風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)方法如圖5所示，由PLC自控系統(tǒng)、變頻器、壓力變送器組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，接入爐膛壓力和煤氣在進(jìn)入凈化塔前總吸力兩個(gè)模擬量信號，反饋壓力與設(shè)定壓力進(jìn)行比較，依據(jù)工藝要求綜合分析運(yùn)算，實(shí)時(shí)控制變頻器的輸出量，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使?fàn)t膛壓力保持在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，以滿足生產(chǎn)工藝的實(shí)際需求。
圖5羅茨風(fēng)機(jī)改造控制方塊圖
通過控制室原操作面板的兩個(gè)備用按鈕，實(shí)現(xiàn)頻率加
/減輸入，作為手動(dòng)給定功能；當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)偏差時(shí)可以通過手動(dòng)操作進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，并具有高優(yōu)先級，保證生產(chǎn)的安全性。
動(dòng)統(tǒng)力配系置統(tǒng)及方功案能
該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣原理圖（單組）如圖6所示。
圖6動(dòng)力系統(tǒng)電氣原理圖
?。≦S表示隔離開關(guān)，F(xiàn)U表示熔斷器，BP表示低壓變頻器，M表示電動(dòng)機(jī)。）
4.2設(shè)備技術(shù)參數(shù)及功能介紹
羅茨機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，本項(xiàng)目選用具備恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)功能的ABB低壓變頻器，型號ACS580，額定電流505A，相比于傳統(tǒng)的變轉(zhuǎn)矩風(fēng)機(jī)選型容量加大一檔配置，以滿足恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的啟動(dòng)特性；并內(nèi)置有PID調(diào)節(jié)功能和通訊信號接口。
變頻器可以通過PLC控制自動(dòng)給定、或通過面板按鈕手動(dòng)給定，實(shí)現(xiàn)羅茨風(fēng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)。
自動(dòng)給定信號通過通訊信號提供，由自動(dòng)控制操作箱中的PLC通過Modbus串口通訊給定。操作箱放置于控制室，內(nèi)置西門子S7-200SMART型號PLC，接入爐膛壓力和煤氣在進(jìn)入凈化塔前總吸力的模擬量AI信號，組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。操作箱至變頻器之間通訊電纜敷設(shè)距離230米，串行通訊能力完全滿足要求。
手動(dòng)給定信號通過原操作面板的兩個(gè)備用按鈕控制，該兩個(gè)數(shù)字量DI信號接入PLC，通過程序?qū)崿F(xiàn)頻率加/減功能，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)頻率調(diào)節(jié)。在PLC程序中設(shè)置手動(dòng)給定的優(yōu)先級高于自動(dòng)給定功能。
55.項(xiàng)1應(yīng)目用應(yīng)效用果效果
爐膛壓力原有范圍要求是-10Pa~5Pa，通過變頻調(diào)速自動(dòng)控制運(yùn)行后，調(diào)節(jié)效果良好；經(jīng)過和用戶協(xié)商將工藝要求優(yōu)化為-10Pa~0Pa的恒定微負(fù)壓，進(jìn)一步改善電爐的運(yùn)行性能。如圖7所示，隨機(jī)截取兩段儀表數(shù)據(jù)，爐內(nèi)壓力分別為-1.35Pa和-3Pa，維持在微負(fù)壓狀態(tài)。
羅茨風(fēng)機(jī)是容積式風(fēng)機(jī)的一種。它由一個(gè)類似橢圓形的機(jī)殼與兩塊墻板包容成一個(gè)氣缸，一對彼此相互“嚙合”的葉輪，兩個(gè)葉輪等速相向旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中把兩個(gè)葉片之間的空氣擠壓出來，將氣缸內(nèi)的氣體從進(jìn)氣口源源不斷地推移到出氣口，這就是羅茨風(fēng)機(jī)的整個(gè)工作過程。羅茨風(fēng)機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，決定了其風(fēng)壓在一定的流量范圍內(nèi)是近似恒定的，不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變
[2]。
經(jīng)過改造后，由變頻器改變電機(jī)頻率達(dá)到無級變速，起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果。而風(fēng)量則與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的，即Q=kN。
其中：Q——風(fēng)量；N——風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；k——系數(shù)。羅茨風(fēng)機(jī)作為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降近似成
正比即△P%≈△N%。
其中：P——功率；N——風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用觀察，正常運(yùn)行周期內(nèi)，風(fēng)機(jī)的頻率范圍通常在28Hz~42Hz，最常見是在32Hz~40Hz左右，總計(jì)可以獲25%左右的節(jié)能效果。
不論是從節(jié)能降耗、降低維護(hù)工作量等直接受益，還是從優(yōu)化生產(chǎn)工藝，延長電機(jī)等設(shè)備的使用壽命，改善電網(wǎng)環(huán)境等間接受益來說，羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造都具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢和積極意義。
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對多數(shù)企業(yè)而言，電費(fèi)是未被企業(yè)控制的最后一項(xiàng)本錢，人們普遍以為電費(fèi)開支是難以被控制的，交電費(fèi) 天經(jīng)地義，由于用電設(shè)備消耗多少電，是同其機(jī)電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念 是錯(cuò)誤的。現(xiàn)在運(yùn)用變頻器對機(jī)械設(shè)備節(jié)能控制技能減少電能資源的浪費(fèi)，節(jié)約電費(fèi)開支.
煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到羅茨風(fēng)機(jī)。在沒有調(diào)速控制之前，一般采用降壓起動(dòng)，并且正常 運(yùn)行后，電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，而風(fēng)量的大小則通過風(fēng)門來調(diào)節(jié)。一般情況下，風(fēng)門的開度為50%～80%，電機(jī) 只能是滿負(fù)荷運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的工作效率很低，造成很大浪費(fèi)。 采用變頻器對羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減 少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。
使用變頻器對羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)行節(jié)能改造后的優(yōu)勢：
1、進(jìn)步功率因素，減少無功功率損耗
2、具有自動(dòng)節(jié)能 控制功能，能根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整電壓，使電機(jī)運(yùn)行在最高效率狀態(tài)下
3、變頻器采用低頻輸出額定轉(zhuǎn)矩，能對羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)有力的控制
4、節(jié)約能源，運(yùn)行本錢降低
5 、延長羅茨風(fēng)機(jī)的使用壽命
6、軟啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)無大電流沖擊
江鼓品牌是一家有十余年設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)專業(yè)廠家。公司全部三期建設(shè)累計(jì)投資一億五千萬余元，四期建設(shè)預(yù)計(jì)投資一億元人民幣，打造成集研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、經(jīng)營于一體的復(fù)合型現(xiàn)代化企業(yè)。
污水站使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)是非常常見的設(shè)備，不止羅茨鼓風(fēng)機(jī)，還有回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等，也是常用的設(shè)備，羅茨鼓風(fēng)機(jī)可以加裝變頻器不？
答案：可以
但是在對羅茨鼓風(fēng)機(jī)變頻改造的時(shí)候要注意一下幾點(diǎn)：
1、是否為變頻電機(jī)？
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)有變頻電機(jī)也有非變頻電機(jī)，一般羅茨鼓風(fēng)機(jī)都是非變頻電機(jī)，采用非變頻電機(jī)的公司，我們不建議在變頻電機(jī)上直接加裝變頻器，這樣操作會(huì)影響電機(jī)的使用壽命。
2、變頻電機(jī)
如果我們在采購羅茨鼓風(fēng)機(jī)之前，就已經(jīng)做好了后期加裝變頻控制柜的規(guī)劃，那么可以尋找變頻器廠家，來幫助我們直接加裝一個(gè)變頻器來達(dá)到變頻輸送的目的。
3、散熱問題
低速的非變頻電機(jī)加裝變頻器之后，在高轉(zhuǎn)速的情況下，還有可能會(huì)遇到低轉(zhuǎn)速散熱不暢的問題，引起電機(jī)軸承的損壞。
變頻電機(jī)由于要承受高頻磁場，所以絕緣等級要比普通電機(jī)高，原則上普通電機(jī)是不能用變頻器來驅(qū)動(dòng)的，但在實(shí)際中為了節(jié)約資金，在很多需要調(diào)速的場合都用普通電機(jī)代替變頻電機(jī)，但普通電機(jī)的調(diào)速精度不高，在風(fēng)機(jī)、氺泵的節(jié)能改造中經(jīng)常這樣做。在用普通電機(jī)代替變頻電機(jī)時(shí)變頻器的哉波頻率盡量低一點(diǎn)，以減少高頻對電機(jī)的絕緣損壞。
錦工風(fēng)機(jī)具備多臺大型臥式加工中心，并有多工位加工中心，如果您需要采購定制羅茨風(fēng)機(jī)，可以聯(lián)系我們的全國免費(fèi)客服熱線
?。毫_茨鼓風(fēng)機(jī)
對多數(shù)企業(yè)而言，電費(fèi)是未被企業(yè)控制的最后一項(xiàng)本錢，人們普遍以為電費(fèi)開支是難以被控制的，交電費(fèi) 天經(jīng)地義，由于用電設(shè)備消耗多少電，是同其機(jī)電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念 是錯(cuò)誤的?，F(xiàn)在運(yùn)用變頻器對機(jī)械設(shè)備節(jié)能控制技能減少電能資源的浪費(fèi)，節(jié)約電費(fèi)開支.
煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到羅茨風(fēng)機(jī)。在沒有調(diào)速控制之前，一般采用降壓起動(dòng)，并且正常 運(yùn)行后，電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，而風(fēng)量的大小則通過風(fēng)門來調(diào)節(jié)。一般情況下，風(fēng)門的開度為50%～80%，電機(jī) 只能是滿負(fù)荷運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的工作效率很低，造成很大浪費(fèi)。 采用變頻器對羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減 少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。
使用變頻器對羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)行節(jié)能改造后的優(yōu)勢：
1、進(jìn)步功率因素，減少無功功率損耗
2、具有自動(dòng)節(jié)能 控制功能，能根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整電壓，使電機(jī)運(yùn)行在最高效率狀態(tài)下
3、變頻器采用低頻輸出額定轉(zhuǎn)矩，能對羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)有力的控制
4、節(jié)約能源，運(yùn)行本錢降低
5 、延長羅茨風(fēng)機(jī)的使用壽命
6、軟啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)無大電流沖擊
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對多數(shù)企業(yè)而言，電費(fèi)是未被企業(yè)控制的最后一項(xiàng)本錢，人們普遍以為電費(fèi)開支是難以被控制的，交電費(fèi) 天經(jīng)地義，由于用電設(shè)備消耗多少電，是同其機(jī)電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念 是錯(cuò)誤的?，F(xiàn)在運(yùn)用變頻器對機(jī)械設(shè)備節(jié)能控制技能減少電能資源的浪費(fèi)，節(jié)約電費(fèi)開支.
煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到羅茨風(fēng)機(jī)。在沒有調(diào)速控制之前，一般采用降壓起動(dòng)，并且正常 運(yùn)行后，電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，而風(fēng)量的大小則通過風(fēng)門來調(diào)節(jié)。一般情況下，風(fēng)門的開度為50%～80%，電機(jī) 只能是滿負(fù)荷運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的工作效率很低，造成很大浪費(fèi)。 采用變頻器對羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減 少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。
使用變頻器對羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)行節(jié)能改造后的優(yōu)勢：1、進(jìn)步功率因素，減少無功功率損耗 2、具有自動(dòng)節(jié)能 控制功能，能根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整電壓，使電機(jī)運(yùn)行在最高效率狀態(tài)下 3、變頻器采用低頻輸出額定轉(zhuǎn)矩，能對羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)有力的控制 4、節(jié)約能源，運(yùn)行本錢降低 5 、延長羅茨風(fēng)機(jī)的使用壽命 6、軟啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)無大電流沖擊
問題：風(fēng)機(jī)能用變頻器調(diào)速嗎
回答：風(fēng)機(jī)在使用過程中，很多工況需要對風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行控制，不同的時(shí)間段可能采用風(fēng)量也不同，所以，就出現(xiàn)了變頻型風(fēng)機(jī)。
羅茨風(fēng)機(jī)可以采用變頻電機(jī)來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的便是調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量了，羅茨風(fēng)機(jī)可以通過變頻控制柜，對變頻電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
采購風(fēng)機(jī)時(shí)，如果我們對此有要求，需要調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以提前和廠家說明，搭配上變頻電機(jī)和變頻控制柜。
錦工風(fēng)機(jī)專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，如果您有此方面的采購問題，可以聯(lián)系我們的全國免費(fèi)客服熱線
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羅茨鼓風(fēng)機(jī)有那些系列 羅茨真空泵與羅茨鼓風(fēng)機(jī) 羅茨鼓風(fēng)機(jī)300
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羅茨鼓風(fēng)機(jī)定額 羅茨鼓風(fēng)機(jī)泄壓 高壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)價(jià)格 羅茨鼓風(fēng)機(jī)工作原理
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