合康變頻器在安丘山水水泥日產(chǎn)5000t生產(chǎn)線的應(yīng)用

　　一、用戶基本情況
　　安丘山水水泥有限公司坐落于風(fēng)景秀美、有中國草莓之鄉(xiāng)美譽的安丘市石埠子鎮(zhèn)，系山東山水水泥集團(tuán)有限公司投資12億元人民幣建設(shè)的日產(chǎn)萬噸（2×5000t/d）水泥熟料生產(chǎn)基地。公司注冊資本2.5億元，一期工程5000T/D水泥熟料項目，投資5.40億元人民幣，于2003年10月開工建設(shè)，2004年11月6日建成投產(chǎn)。該項目利用當(dāng)?shù)刎S富的石灰石資源，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)旋窯水泥熟料，產(chǎn)品除滿足集團(tuán)青島水泥粉磨站和日照水泥粉磨站市場需要外，部分產(chǎn)品出口海外。公司廠區(qū)綠化率40%，粉塵排放和噪聲污染低于國家標(biāo)準(zhǔn)，2005年年初一次通過國家環(huán)評驗收。

　　安丘山水水泥廠從2007年6月，陸續(xù)上馬了HICON品牌的2臺大功率高壓變頻器，最大的為窯尾高溫風(fēng)機(jī)6kV 4000kW，采用了合康億盛的HIVERT-Y06/500的高壓變頻器，另一臺為生料磨風(fēng)機(jī)6kV 2500kW，采用了合康億盛的HIVERT-Y06/310的高壓變頻器 。

　　二、工況簡述
　　旋窯是一個有一定斜度的圓筒狀物，預(yù)熱機(jī)來的料從窯尾進(jìn)入到窯中，借助窯的轉(zhuǎn)動來促進(jìn)料在旋窯內(nèi)攪拌，使料互相混合、接觸進(jìn)行反應(yīng)，物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動在窯內(nèi)向前運動。窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的余熱廢氣，在窯尾高溫風(fēng)機(jī)的作用下，通過預(yù)熱器對進(jìn)入窯尾前的生料進(jìn)行預(yù)熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過高溫風(fēng)機(jī)抽出進(jìn)入廢氣處理。均化好的生料預(yù)熱后在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒成熟料，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)需要合適的氣壓及溫度，才能使煤粉有一定的懸浮時間進(jìn)行充分燃燒，生料才能在窯內(nèi)達(dá)到很好的熱處理。窯內(nèi)因物料的堆積變化很大，所以瞬時氣壓變化頻繁。窯尾高溫風(fēng)機(jī)一方面用來調(diào)整窯內(nèi)氣壓，另一方面回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鍛燒后的高溫熟料出來有廢氣，廢氣帶灰，通過窯尾高溫風(fēng)機(jī)引出由電收塵器將灰塵進(jìn)行處理，再將廢氣排掉。

　　窯尾高溫風(fēng)機(jī)是保證水泥生產(chǎn)線窯內(nèi)負(fù)壓的重要負(fù)載，即使在以往工頻運行、采用液力耦合器調(diào)速的高溫風(fēng)機(jī)，也常見由于管道“塌料”導(dǎo)致高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)過負(fù)荷跳閘，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。而對于由于變頻器裝置的電力電子器件的過負(fù)荷能力的限制，以上由于塌料造成的高溫風(fēng)機(jī)過負(fù)荷導(dǎo)致的變頻器保護(hù)停機(jī)現(xiàn)象如無專業(yè)技術(shù)是不可避免的，將給水泥生產(chǎn)線造成更多的損害。

　　高溫風(fēng)機(jī)由于“塌料”導(dǎo)致的過負(fù)荷是由于在旋窯水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的預(yù)熱器管壁上的粉塵粘附到一定厚度時就會坍塌脫落，造成管道內(nèi)粉塵濃度增大，阻力增加，負(fù)壓升高，使排風(fēng)機(jī)負(fù)荷增加或如果垂直煙道或預(yù)熱器內(nèi)在清結(jié)皮或有物料塌料時，同樣也會造成氣流波動，使排風(fēng)管內(nèi)氣流紊亂，造成高溫風(fēng)機(jī)過負(fù)荷停機(jī)，該現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)對高溫風(fēng)機(jī)電動機(jī)造成損壞。

　　在實際使用過程中的“塌料”現(xiàn)象，會不定期的導(dǎo)致電機(jī)運行電流在極短的時間內(nèi)超出正常電流的數(shù)倍，如使用目前國內(nèi)外一般廠家的通用型高壓變頻器，可能導(dǎo)致變頻器運行過程中頻繁跳機(jī)，直接影響高溫風(fēng)機(jī)與水泥生產(chǎn)線的正常運行。

　　生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)在生料磨系統(tǒng)中起到很大作用，通過調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)機(jī)可以控制磨系統(tǒng)的以下參數(shù)：
　　1.調(diào)節(jié)磨內(nèi)通風(fēng)量：立磨靠風(fēng)掃磨，通風(fēng)量要適當(dāng)。風(fēng)量不足，合格的生料不能及時帶出，料層增厚，排渣量增多，設(shè)備負(fù)荷高，產(chǎn)量降低；風(fēng)量過大，料層過薄，影響磨機(jī)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

　　2.調(diào)節(jié)磨內(nèi)壓力： 壓差是指風(fēng)環(huán)處的壓力損失,在磨機(jī)運行時，磨內(nèi)負(fù)荷量的變化不僅從磨機(jī)電流、料層厚度、振動幅度等參數(shù)上反應(yīng)出來，而且壓差更能反映磨內(nèi)狀況。

　　3.調(diào)節(jié)磨機(jī)出口溫度：有效的控制出口溫度，可以保持良好的烘干及粉磨作業(yè)條件。

　　4.調(diào)節(jié)料層厚度：立磨穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的另一重要因素是料床穩(wěn)定。料層穩(wěn)定，風(fēng)量、風(fēng)壓和喂料量才能穩(wěn)定，否則就要通過調(diào)節(jié)風(fēng)量和喂料量來維持料層厚度。若調(diào)節(jié)不及時就會引起震動加劇，電機(jī)負(fù)荷上升或系統(tǒng)跳停等問題。

　　5.調(diào)節(jié)磨機(jī)振動：振動是輥式磨機(jī)工作中普遍存在的一個現(xiàn)象,合理的振動是允許的,但若振動過大，則會造成磨盤和磨輥以及襯板的機(jī)械損壞。

　　合康公司技術(shù)人員針對高溫風(fēng)機(jī)的運行工藝情況進(jìn)行了大量的研究分析，并針對性地研制出“負(fù)載突變電流控制及追蹤起動技術(shù)”，成功地解決了高溫風(fēng)機(jī)的管道“塌料”問題。該產(chǎn)品從2005年投入水泥生產(chǎn)線的變頻改造，從設(shè)備的硬件設(shè)計、控制軟件設(shè)計等多方面對高溫風(fēng)機(jī)的不定期的尖峰負(fù)荷運行進(jìn)行全方位針對性的設(shè)計改進(jìn)。具有這種技術(shù)的高壓變頻器有效地避免了其他廠家的通用高壓變頻器在運行中由于“塌料”所導(dǎo)致的反復(fù)跳機(jī)，與工頻液耦運行相比也降低了跳機(jī)的可能性，從而使安裝了變頻器的水泥生產(chǎn)線達(dá)到節(jié)能又增效，降低電機(jī)、風(fēng)機(jī)設(shè)備故障率，為水泥企業(yè)保證生產(chǎn)安全性、經(jīng)濟(jì)性作出技術(shù)與設(shè)備保證。

　　三、不同調(diào)速方式的能耗比較

　　液力耦合器與變頻調(diào)速節(jié)能比較表

　　四、用戶現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)
　　1、6kV 4000kW高溫風(fēng)機(jī)與電機(jī)參數(shù):
　　電機(jī)參數(shù)：（使用液力耦合器調(diào)速）
　　型號：YR0S 4000-6        額定轉(zhuǎn)速：994r/min
　　額定功率：4000kW         額定電流：468.9A     運行電流：375A  電壓：6.1kV
　　額定功率因數(shù)：0.87
　　高溫風(fēng)機(jī)參數(shù):
　　額定功率：4000kW         額定轉(zhuǎn)速：992r/min   實際轉(zhuǎn)速:807r/min
　　額定風(fēng)量: 980000m³/h    額定風(fēng)壓：10100Pa   

　　2、6kV 2500kW生料磨風(fēng)機(jī)與電機(jī)參數(shù):
　　電機(jī)參數(shù)：（使用液力耦合器調(diào)速）
　　型號：YRKK 710-6          額定轉(zhuǎn)速：994r/min  運行電流：214A  電壓：6.1KV
　　額定功率：2500kW          額定電流：295A
　　額定功率因數(shù)：0.86
　　高溫風(fēng)機(jī)參數(shù):
　　額定功率：2240kW          額定轉(zhuǎn)速：992r/min  實際轉(zhuǎn)速:785-800r/min
　　額定風(fēng)量: 570000m³/h     額定風(fēng)壓：9500Pa   

　　五、變頻節(jié)能改造簡述
　　經(jīng)過對原系統(tǒng)進(jìn)行分析，對原系統(tǒng)的風(fēng)壓控制由原來的液力耦合器調(diào)節(jié)改為變頻器調(diào)節(jié)，即取消原液力耦合器，將電機(jī)與液力耦合器之間用一連接軸取代液力耦合器連通，而由變頻器對電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到調(diào)整窯尾預(yù)熱器（高溫風(fēng)機(jī)入口）的壓力為工況要求值。變頻器設(shè)備接入用戶側(cè)高壓開關(guān)和擬改造電機(jī)之間，變頻器控制接入原有的DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)來完成正常操作。

　　由于原電機(jī)控制為液力耦合器調(diào)速，為了安裝變頻器，必須重新設(shè)計變頻器專用房。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，我們選擇在高壓配電室旁另建一變頻器專用房，此地方距高壓室較近，動力電纜敷設(shè)方便。由于現(xiàn)場灰塵較大，而變頻器為強迫風(fēng)冷，設(shè)備內(nèi)空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間通風(fēng)設(shè)計上，設(shè)計了大面積專用進(jìn)風(fēng)窗，房間不另設(shè)其它窗口，基本上是密閉設(shè)計。通風(fēng)窗采用專用過濾棉濾網(wǎng)，這樣使進(jìn)入變頻器室內(nèi)的空氣經(jīng)過通風(fēng)窗濾灰，進(jìn)入變頻器室內(nèi)的灰塵大大減小。
由于本變頻器功率較大，為保證足夠的通風(fēng)冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨立安裝了一整體風(fēng)罩，與各自的出風(fēng)口連成整體，保證變頻器整體冷卻通風(fēng)要求，即使在夏季高溫季節(jié)也不需開空調(diào)進(jìn)行降溫。

　　為減小安裝成本，動力電纜保留了原高壓柜至電機(jī)的電纜，將電纜原接線由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設(shè)一根動力電纜，由于變頻器房緊鄰高壓室，此電纜長度較短。變頻改造后，由于需要取消原液力耦合器，我們按照液力耦合器的聯(lián)接尺寸設(shè)計制作了一套直接連接軸來代替液耦。連接軸的基座安裝尺寸、軸連接中心尺寸、軸徑尺寸、軸與電機(jī)及風(fēng)機(jī)側(cè)的連接靠背輪均與原液耦一致，安裝時，僅需將原液耦拆除，將連接軸代替液力耦合器，現(xiàn)場僅作少量調(diào)整即可達(dá)到安裝要求，而不用對風(fēng)機(jī)及電機(jī)作任何調(diào)整，安裝方便快捷。

　　安裝高壓變頻后，原繞線電機(jī)對滑環(huán)進(jìn)行短接，廢除了原水電阻啟動器，每年對碳刷及水阻啟動器和電機(jī)的維護(hù)減少，綜合運行成本大幅度下降，且高壓變頻啟動時間任意可調(diào)，實現(xiàn)平滑啟動，對設(shè)備運行起了良好的保護(hù)。

　　六、節(jié)能考核
　　安裝變頻器后,用戶通過安裝電量表與時間計時器，計量出以下數(shù)據(jù):
　　1. 高溫風(fēng)機(jī)  原工頻輸入電流375A左右,每小時平均耗電量 3120kWh，安裝變頻器后,輸入電流下降到229-231之間,平均每小時耗電量2309kWh,每小時節(jié)約811kWh，年省電量6163600kWh。

　　2. 生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)  原工頻輸入電流213-215A左右，每小時平均耗電量1842kWh，安裝變頻器后，輸入電流下降到132左右，平均每小時耗電量1327kWh，每小時節(jié)約515kWh，年省電量3914000kWh。
下表是以上二臺風(fēng)機(jī)變頻改造前后的數(shù)據(jù)匯總