水泥厂风机水泵变频改造方案

一 概述

　　风机水泵类负载都是根据满负荷工作需用量来选型,实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态,由于交流电机调速很困难常用挡风板回流阀或开/停机时间,来调节风量或流量,同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难,电力冲击较大,势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。采用变频器直接控制风机泵类负载是一种最科学的控制方法,当电机在额定转速的80%运行时,理论上其消耗的功率为额定功率的（80%）2次方,即51.2%,去除机械损耗电机铜铁损等影响节能效率也接近40%,同时也可以实现闭环恒压控制,节能效率将进一步提高由于变频器可实现电动机的软停软起,避免了启动时的电压冲击,减少电动机故障率,延长使用寿命,同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。

二 交流变频调速系统的特点:

    1 效率高：节约能源在相同的情况下.交流变频驱动比一般直流传动方式能提高效率5%左右,比电动机一发电机组供电的直流传动方式提高效率15%左右,比其它交流调速方式提高效率20%以上,节能效果显变频调速用于风机水泵的控制,甚至可节约电能50%以上

　 2 易驱ED3000系列变频器具有和直流调速系统相同的调速平滑方便超载力矩和起动力矩大等优点目前较先进的变频器的调速范围可达1:100,超载能力可达120%60S

　 3 所控制的交流电机容量速度和电压等级高可以根据需要设计出高转速大容量的交流变频供大型交流电动机,而直流电动机因受换向条件的制约其容量和速度受到很大限制

　4 系统的控制精度和响应速度均优于工频传动指标和水平

　5 工/变频转换电路,保障系统的安全可靠

　6提高了运行可靠性.减少了维修工作量降低了运行成本

三 节能原理

罗茨风机节能 
    罗茨风机的风压是不受风机转速限制的,不论转速变化如何其风压可以保持不变而风量则与风机转速成正比的,　 即Q=KN 
    Q:表示风量 N:表示风机转速 K:为系数
    从公式可知,风量调节,完全由变频器改变电机频率达到无级变速,起到调节风量的效果根据现场应用工艺 ，风机的最低频15HZ,通常在35HZ左右,有个别时刻50HZ满风量运行,由于立窑工艺基本是一致的,因此在不同的立窑风量调节量是基本相同的,凡立窑应用变频技术都可以获40%左右的节能效果。
    罗茨鼓风机个恒转矩负载,其节电率与转速降成正比即N%=△N%,虽然不同于一般风机水泵节电率更高,但因它的功率较大,而且只要炉墙不坏,是连续24小时工作的,并开动时间亦很长因此节电潜力大,节电效果好。
    罗茨鼓风机进行技术改造后,改变了过去以调节出口（进口）阀门开度方式来调节风压或风量的生产方式,劳动强度减轻,调节的及时性好,提高了产品的合格率,能耗明显下降离心式风机泵类设备的流量与转速成正比Q∝N,压力与转速平方成正比H∝N2,功率与转速的立方成正比P∝N3（Q:表示流量 N: 表示转速 H:表示压力 P:表示功率 ） 
    由上图（左）可知,改变转速其流量线性变化的而功耗则是立方关系变化,因此在调节风量或流量时如降低20%的风量或流量,功耗则会下降50%但是必须注意,转速与压力是平方关系,当转速下降20%压力则会下降64%,因此必须要注意工艺要求压力范围不能象罗茨风机那样,不用考虑转速与风压的关系。
    离心风机泵类设备传统的风量流量控制的,大量的能源耗在风门或截流阀的阻力上,风门或截流阀控制流量的功耗与流量关系:P=P0+KQ Q:表示流量 K:为系数 P:表示功耗 P0:表示基本功率。
    由上图（右）比较风门或截流阀控制与变频调速调节,可以看到在流量变化范围,采用变频调速的方法具有很大的节能潜力,因此在水泥厂的供水泵或其它离心风机上进行变频改造同样会取得很大的节能效果。 
变频系统特点 ：
    变频节能技术在水泥厂应用后不但节省了电费支出（节电率可达20-50%）,提高了产品质量,也增加了使用上的灵活性,对不同工艺性要求适应性更强
    避免电机启动时电流冲击大和 电网电压降低,可明显减少风机叶轮机壳及轴承的磨损,延长检修换件周期和设备使用寿命,节约维修费 

四、工况描述
　　1、贵公司水泥窑炉风机共11台，具体情况是：
风机 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11#
功率 55KW 110KW 160KW 75KW 90KW 90KW 55KW 45KW 15KW 11KW 90KW
开度 100% 100% 75% 100% 80% 100% 69% 60% 100% 100% 100%
电压（引风机实际测量值） 390V 390V 390V 390V 
电流（实际测量值） 226.8A 99.3A 66A 44.2A 
2、水泥磨循环风机1台：200KW，工作电压390V，工作电流为267A，风门开度正常只有11-12％，最大开度为30％。
3、水泵房：水泵电机，4台，75KW，两用两备，
　　　　　 冷却塔风机，2台，7.5KW。
　　实际测量：1＃水泵，75KW电机，电压为390V,电流为100A；
　　　　　　　2＃水泵，75KW电机，电压为390V,电流为105A；
　　　　　　　其中1台冷却塔风机，7.5KW，电压390V，电流10A.

五 改造方案
    根据技术要求,本方案采用变频调速技术,把挡风门开的最大,根据生产需要人工可随时在现场也可在电气控制室控制,只需调节电位器即可调节风机转速系统可随时随意改变引风鼓风量,以适应变化,保持风机的正常经济运行,并达到稳定控制方便操作节约能源的目的，根据现场采集数据，具体技改措施如下：
1、水泥窑炉风机改造：为3＃、5＃、7＃、8＃风机进行相应匹配的变频节电设备改造；为水泥磨循环风机也进行相应匹配的变频节电设备改造。
风机 3＃ 5＃ 7# 8# 水泥磨循环风机
功率 160KW 90KW 55KW 45KW 200KW
电压 390V 390V 390V 390V 390V
电流 226.8A 99.3A 66A 44.2A 267A
风门开度 75% 80% 69% 60% 11～30%
匹配变频器 ED3000-4T1600FP ED3000-4T0900FP ED3000-4T0550FP ED3000-4T04500FP ED3000-4T2000FP
预计节电率 30％以上 25％以上 35％以上 40％以上 50％以上
注：利用原控制温度系统采样，通过变频节电设备控制风机转速，达到节能目的。
2、水泵房水泵改造：
2台，75KW水泵，安装2台ED3000-4T0750FP变频节电设备，通过压力和流量系统采样，变频PID控制，实现恒压供水；
　 2台，7.5KW冷却塔风机，安装2台ED3000-4T0075FP变频节电设备。

六 报价和投资回报预算：
1、我司变频节电设备初步报价：
按1KW报价800元计算，合计所需改造的电机功率总和为715KW，故报价为715×800＝572000元。
投资回报预算：
2、按每天开机24小时，每月28天，电费0.6元/KWh，平均节电率为30％来计算每月能节省的电费为：715×24×28×0.6×0.3＝86486.4元/月；
3、从而算出投资变频节电改造回报期约为：572000/86486.4＝6.6（个月），即6～7个月左右就能收回投资成本。

七 结束语

    利用变频器调速是目前最佳的调速方式.传统的调速流量控制方式存在效率低质量差消耗大故障率高等弱点利用变频器调速来改造落后的传统调速方式,能明显提高用电效率,同时有利于提高水泥生产过程的自动化水平,提高设备运转率,降低工人劳动,从而有利于提高水泥企业竞争力随着变频技术的不断提高和水泥从业人员对其认识的不断加深,变频技术必将在水泥生产过程中有关更广阔的应用前景 。