水泥企業(yè)電氣變頻技術(shù)節(jié)能探究范文

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《水泥》2018年第5期

摘要：水泥生產(chǎn)是我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)產(chǎn)業(yè)，對(duì)我國(guó)的建筑與基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展起了積極的促進(jìn)作用，但是水泥企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在著高能耗高污染的情況，因此，節(jié)能問(wèn)題始終是水泥企業(yè)所要面臨的巨大挑戰(zhàn)。水泥企業(yè)想要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下生存下來(lái)，應(yīng)當(dāng)積極推廣先進(jìn)的生產(chǎn)方式，對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，做好成本節(jié)約控制好生產(chǎn)中的能耗，變頻技術(shù)的推廣應(yīng)用對(duì)該項(xiàng)工作提供了有力的技術(shù)支持，通過(guò)變頻技術(shù)在水泥生產(chǎn)電氣設(shè)備中的應(yīng)用改造，能夠最大程度降低設(shè)備的能耗，本文就變頻技術(shù)在水泥電器中的應(yīng)用展開分析。

關(guān)鍵詞：水泥企業(yè)；電氣；變頻技術(shù)；節(jié)能

變頻技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展逐步發(fā)展起來(lái)的，隨著工業(yè)自動(dòng)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(lái)，在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，通過(guò)應(yīng)用變頻控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，環(huán)保節(jié)能效應(yīng)，該項(xiàng)技術(shù)是被公認(rèn)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(dòng)化的水平，并實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)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(hù)的費(fèi)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(wèn)題

1.1高能耗

水泥生產(chǎn)企業(yè)中的機(jī)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(yùn)行中所產(chǎn)生的能耗是非常巨大的，隨著國(guó)家積極倡導(dǎo)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(wèn)題需要解決，水泥生產(chǎn)設(shè)備的能源消耗量巨大是一個(gè)比較突出的問(wèn)題，通過(guò)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(yùn)行過(guò)程當(dāng)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?yàn)樵O(shè)備的不科學(xué)運(yùn)行，而造成的損耗與浪費(fèi)，原來(lái)隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，全自動(dòng)化技術(shù)被逐步應(yīng)用于水泥生產(chǎn)行業(yè)，因此機(jī)械設(shè)備的運(yùn)用程度將會(huì)進(jìn)一步提高，能源的浪費(fèi)問(wèn)題也會(huì)進(jìn)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(yùn)行當(dāng)中消耗嚴(yán)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(huì)發(fā)生機(jī)械故障的產(chǎn)生，機(jī)械故障產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)對(duì)水泥行業(yè)能耗的進(jìn)一步浪費(fèi)。水泥行業(yè)的機(jī)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(huì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率帶來(lái)直接的影響，同時(shí)由于行業(yè)的發(fā)展需求，水泥生產(chǎn)的需求量被進(jìn)一步擴(kuò)大，由此造成了機(jī)械設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)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(xiàng)重大的問(wèn)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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都是維持在一個(gè)固定的狀態(tài)下的，而通過(guò)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(lái)，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(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用，它包含了電力電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)在內(nèi)，同時(shí)它又融合了機(jī)械設(shè)備的原理以及強(qiáng)弱電工作原理，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)手段，簡(jiǎn)而言之，變頻技術(shù)通過(guò)半導(dǎo)體元器件對(duì)工頻電流的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使固定頻率的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，再通過(guò)逆變使其變成其它頻率的交流電，機(jī)電設(shè)備在逆變器對(duì)電流和電壓進(jìn)行調(diào)控的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的狀態(tài)，因此變頻技術(shù)的原理就是通過(guò)進(jìn)行電流頻率的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的有機(jī)控制，從而使得電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行更為合理，確保電機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)。按照生產(chǎn)的需求實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的加減速控制，從而可以避免能源的損耗并進(jìn)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(shí)控制電壓和頻率，定子壓降在低頻時(shí)還應(yīng)抬高電壓以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，在基頻以上通過(guò)提高頻率迫使對(duì)磁通實(shí)現(xiàn)減弱，由于再升高電壓無(wú)法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)變頻控制特性，基頻綜合以上情況，按照電機(jī)拖動(dòng)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(duì)生產(chǎn)機(jī)械在進(jìn)動(dòng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)

3.1控制設(shè)備無(wú)功功率

產(chǎn)生設(shè)備一旦產(chǎn)生無(wú)功功率就會(huì)造成設(shè)備的發(fā)熱現(xiàn)象，由此會(huì)引發(fā)設(shè)備線路的損壞，因此需要降低控制無(wú)功功率的產(chǎn)生，通過(guò)在機(jī)械設(shè)備中使用了變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制，由此無(wú)功功率的出現(xiàn)被削減后，損耗的無(wú)功功率能耗也就得到了有效的控制，因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬蠈?duì)設(shè)備的無(wú)功電能消耗起到控制作用，提升設(shè)備的整體電能運(yùn)用效率，提高了設(shè)備的使用壽命也達(dá)到了節(jié)能效果。

3.2改變?cè)O(shè)備啟動(dòng)方式

此外，通過(guò)使用了節(jié)能變頻調(diào)節(jié)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)備硬啟動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)了變革，硬啟動(dòng)會(huì)對(duì)設(shè)備以及電力系統(tǒng)造成一定的沖擊和影響，通過(guò)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(dòng)機(jī)的實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制逐漸上升，這種電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式，一方面能夠降低電力消耗，另一方面還能夠保護(hù)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)的機(jī)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(fēng)機(jī)及水泵，裝機(jī)容量大電能消耗也比較大。通過(guò)采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)可以減少風(fēng)和水在閥門和擋板上的能量損耗，因?yàn)樗煤惋L(fēng)機(jī)的平方率負(fù)載特性，因此節(jié)能效果非常可觀。泵類和風(fēng)機(jī)對(duì)變頻器選型要求不高，通過(guò)使用變頻器可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果20%左右。當(dāng)前我國(guó)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(fù)載風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)，通常，變頻器的選擇有幾個(gè)原則，價(jià)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(xiàng)

首先，電網(wǎng)會(huì)因?yàn)榻涣髯冾l調(diào)速傳動(dòng)裝置的運(yùn)行產(chǎn)生諧波而帶來(lái)干擾，要使得對(duì)電網(wǎng)干擾最小，應(yīng)按中國(guó)GB/T14549-93諧波標(biāo)準(zhǔn)選用電抗器或者加諧波濾波器使得外界干擾對(duì)變頻調(diào)速器造成的影響最小，連接電纜和電動(dòng)機(jī)走線必須實(shí)現(xiàn)相互隔離，放置在一個(gè)電纜架或者電纜線槽中都是不被允許的；屏敝對(duì)絞線使用于輸入和輸出信號(hào)回路中，進(jìn)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(yùn)行時(shí)須注意防止軸系統(tǒng)的震蕩，在高速運(yùn)行時(shí)須防止超速。

5結(jié)語(yǔ)

中國(guó)的社會(huì)主義正處于初級(jí)建設(shè)階段，是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，在社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程當(dāng)中，節(jié)約能源是國(guó)家需要當(dāng)前面對(duì)的一大重要問(wèn)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(shuō)當(dāng)前的變頻節(jié)能技術(shù)，在水泥生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用尚處于初級(jí)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(guó)的水泥行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，有著廣闊的發(fā)展與運(yùn)用空間，尤其是對(duì)水泥生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造，普遍的在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能效應(yīng)最大化，通過(guò)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提升企業(yè)的社會(huì)形象實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉志磊.淺議電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)用[J].科學(xué)與信息化，2018（8）：66，69.

[2]張曉峰，王永玲，武洪明.試論水泥企業(yè)電氣變頻技術(shù)節(jié)能[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（下），2018（2）：53~56.

作者：韋裕光 單位：廣西魚峰水泥股份有限公司