发表于：2010/6/29 16:35:27
#0楼
北京动力源高压变频器水泥行业应用综述
洪春
水泥生产企业是国民经济生产中的能源消耗大户，水泥行业已被列为国家节约资源的重点领域之一。在水泥的生产中，电动机负载电耗就占成本近30％，而拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重，对于一条水泥生产线其中有25%～30%的电能是用于拖动各种类型风机上。目前，高压变频调速技术已基本成熟，水泥厂大功率风机设备迫切需要变频调速以节能减排。并且，我国在2007年10月25日颁布、2008年5月1日起执行的强制性标准《GB50443-2007水泥厂节能设计规范》中的第4.3.5条规定：“窑尾高温风机应采用变频调速装置”。近年来，动力源生产的HINV系列高压变频器在水泥行业取得了很大的业绩，产品稳定运行，赢得了客户认可。
一．水泥生产概况
水泥生产随生料制备方法不同，可分为干法(包括半干法)与湿法（包括半湿法）两种。水泥生产过程可分为三个阶段，即第一阶段：生料粉磨（石灰质原料、粘土质原料、以及少量的校正原料，经破碎或烘干后，按一定比例配合、磨细，并制备为成分合适、质量均匀的生料）；第二阶段：熟料煅烧（将生料加入水泥窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料）；第三阶段：水泥粉磨（熟料加入适量的石膏，有时还加入一些混合材料，共同磨细为水泥）。大家把水泥生产过程简称为：“两磨一烧”：生料磨，大窑烧，水泥磨磨。其一般分为三个车间：生料车间， 烧成车间 ，制成车间。 煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类，立窑适用于生产规模较小的工厂，大、中型厂采用回转窑。
二．动力源变频器应用于水泥行业
动力源变频器成功应用于水泥生产线的高压风机有：生料磨循环风机、煤磨循环风机、窑头排风机、窑尾高温风机、窑尾排风机、水泥磨循环风机、立磨循环风机、窑头余风风机等、水泥粉磨站收尘风机、压力送风机、窑炉引风机
2.1. 动力源部分成熟方案
1）水泥粉磨站收尘风机
电动机通过减速机带动磨盘转动，物料从下料口落到磨盘中央，在离心力的作用下向磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压，粉碎后的物料离开磨盘，被高速向上的气流带至与立磨一体的分离器，粗粉经分离器后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统的收尘装置中收集下来。收尘风机的转速（收尘器所需风量）主要由管磨机内工艺情况（产量及粉的细度）决定。
变频调速方案
变频器系统图如图一所示。
图一
变频器根据用户反馈的风压信号来调节风机的风压 。变频改造前，风量的调节要靠调整档板的开度来完成，变频改造后，电机转速通过在DCS设定调节。
系统实现软启动，对电网和变压器无大的冲击，减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命；
2）高温风机
如日产5000t旋窑是一个有4度斜角、直径4.8m、长74m的耐热钢筒，内镶各种耐火砖。从预热器来的生料从窑尾进入到窑中，借助窑的转动来促进生料在旋窑内高温下混合、煅烧，物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。窑内燃烧产生的余热废气，在窑尾高温风机的作用下，通过预热器对进入窑尾前的生料进行预热均化，降温后的余热废气再通过高温风机抽出进入废气处理（除尘及排出）。5000T/D 容量大概在2500kW，2500T/D大概在1600kW。
变频调速方案
窑尾高温风机是保证水泥生产线窑内负压的重要负载，由于“塌料”造成的高温风机过负荷导致的变频器保护停机现象，将给水泥生产线造成更多的损害。
主系统在保留原有回路的基础上，实现变频回路。同时，从系统软硬件都进行了特殊设计，可设定过载保护，避免了高温风机运行中由于“塌料”所导致的反复跳机。
3）生料磨风机
生料磨循环风机在生料磨系统中起到很大作用，通过调节循环风机可以控制磨系统的以下参数：磨内通风量、料层厚度、磨内压差、磨机出口温度、产品细度等。另外磨的运行稳定因素还有喂料量、喷水量、研磨压力、循环风量和选粉机转速等参数。一般情况3000T/D，容量在 1600kW， 2500T/D容量在1000kW
变频调速方案
本地控制或闭环控制。以压力、流量为控制对象的闭环控制，以频率为控制对象的开环控制：该方式在远程操作（DCS或远程操作箱上操作）用户可根据工况条件自设定转速。
4）窑头/窑尾排风机
生产过程中，根据窑内加料多少及窑身转速，通过调整风门挡板开度对排风机的风量进行调整，保证窑头炉内温度控制在900℃左右。由于排风机电动机设计裕度较大，正常生产过程中，风门挡板开度在40%左右，风门档板两侧风压差较大，造成较大的节流损失。5000T/D大概容量在1000KW。
变频调速方案
变频器设计有工频旁路回路，以避免万一变频器出现故障时，可将电动机直接切至原工频供电回路，以保证电机的正常运转，而不影响回转窑正常运转。在改造时，保留用户原有的回路，以保证电机工频时能正常启动。
考虑到系统出现塌料等不正常情况，有时会造成系统风压不稳，为提高整个系统的自动调节能力，将风压信号取出，作为变频器调速的反馈信号，以便实现自动调节的功能。由于水泥生产线的不可经常性停止运转，变频器一般都需要停电自启和飞车启动。变频器启动时需实时检测电机运行频率，根据该运行频率带动电机启动。
2.2动力源最近水泥行业部分业绩
1）湖南岳阳南方水泥
2）广西鱼峰水泥
3）青海乐都华夏水泥
4）浙江常山虎跃水泥
5）柳州正菱鹿寨水泥
6）浙江齐家水泥
7）福建永安万年水泥
8）郴州东江金磊水泥
9）山东上联水泥
三、行业应用总结
水泥厂因生产线风机从工艺上对风量、压力的调节要求，需要高压变频器有针对性的技术要求；更加特别的是设备的应用现场水泥生产线一般粉尘较大，调速机械大多安装在室外或库下，环境较其它行业相比较为恶劣，而高压变频器作为电力电子器件与较精密电子控制组成的系统设备，对环境有相对较高的要求，因此在水泥生产线风机应用的高压变频器设备在设计、安装、运行、维护过程中具有一定的特殊性，比较突出的问题如下：
1） 高温风机的管道“塌料”问题导致电机过流甚至跳停问题
2） 风机高压变频改造时合理对原配液耦、水阻的处理
3） 针对水泥厂负荷24小时连续运行特点，设计变频器任何条件下实现飞车启动，克服传统高压变频器需静态启动的缺陷，最大满足工况要求。
4） 针对水泥厂灰尘大的特点，设计全封闭式机械旁路，进一步提高可靠性
5） 针对水泥厂配电网容量小，对于容量大的设备，考虑配备软上电启动柜。
目前，水泥行业的竞争非常激烈，拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重，因此做好电动机的降耗增效工作就显得极为重要。在我国交流变频调速传动装置已在水泥行业，如风机、水泵广泛应用，并已取得较好的经济节能效益。动力源高压变频器取得了很大的业绩，故障率较小，是水泥厂节能改造的理想设备，具有很高的应用价值。
作者简介
洪春（1981-） 硕士 工程师
洪春
水泥生产企业是国民经济生产中的能源消耗大户，水泥行业已被列为国家节约资源的重点领域之一。在水泥的生产中，电动机负载电耗就占成本近30％，而拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重，对于一条水泥生产线其中有25%～30%的电能是用于拖动各种类型风机上。目前，高压变频调速技术已基本成熟，水泥厂大功率风机设备迫切需要变频调速以节能减排。并且，我国在2007年10月25日颁布、2008年5月1日起执行的强制性标准《GB50443-2007水泥厂节能设计规范》中的第4.3.5条规定：“窑尾高温风机应采用变频调速装置”。近年来，动力源生产的HINV系列高压变频器在水泥行业取得了很大的业绩，产品稳定运行，赢得了客户认可。
一．水泥生产概况
水泥生产随生料制备方法不同，可分为干法(包括半干法)与湿法（包括半湿法）两种。水泥生产过程可分为三个阶段，即第一阶段：生料粉磨（石灰质原料、粘土质原料、以及少量的校正原料，经破碎或烘干后，按一定比例配合、磨细，并制备为成分合适、质量均匀的生料）；第二阶段：熟料煅烧（将生料加入水泥窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料）；第三阶段：水泥粉磨（熟料加入适量的石膏，有时还加入一些混合材料，共同磨细为水泥）。大家把水泥生产过程简称为：“两磨一烧”：生料磨，大窑烧，水泥磨磨。其一般分为三个车间：生料车间， 烧成车间 ，制成车间。 煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类，立窑适用于生产规模较小的工厂，大、中型厂采用回转窑。
二．动力源变频器应用于水泥行业
动力源变频器成功应用于水泥生产线的高压风机有：生料磨循环风机、煤磨循环风机、窑头排风机、窑尾高温风机、窑尾排风机、水泥磨循环风机、立磨循环风机、窑头余风风机等、水泥粉磨站收尘风机、压力送风机、窑炉引风机
2.1. 动力源部分成熟方案
1）水泥粉磨站收尘风机
电动机通过减速机带动磨盘转动，物料从下料口落到磨盘中央，在离心力的作用下向磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压，粉碎后的物料离开磨盘，被高速向上的气流带至与立磨一体的分离器，粗粉经分离器后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统的收尘装置中收集下来。收尘风机的转速（收尘器所需风量）主要由管磨机内工艺情况（产量及粉的细度）决定。
变频调速方案
变频器系统图如图一所示。
图一
变频器根据用户反馈的风压信号来调节风机的风压 。变频改造前，风量的调节要靠调整档板的开度来完成，变频改造后，电机转速通过在DCS设定调节。
系统实现软启动，对电网和变压器无大的冲击，减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命；
2）高温风机
如日产5000t旋窑是一个有4度斜角、直径4.8m、长74m的耐热钢筒，内镶各种耐火砖。从预热器来的生料从窑尾进入到窑中，借助窑的转动来促进生料在旋窑内高温下混合、煅烧，物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。窑内燃烧产生的余热废气，在窑尾高温风机的作用下，通过预热器对进入窑尾前的生料进行预热均化，降温后的余热废气再通过高温风机抽出进入废气处理（除尘及排出）。5000T/D 容量大概在2500kW，2500T/D大概在1600kW。
变频调速方案
窑尾高温风机是保证水泥生产线窑内负压的重要负载，由于“塌料”造成的高温风机过负荷导致的变频器保护停机现象，将给水泥生产线造成更多的损害。
主系统在保留原有回路的基础上，实现变频回路。同时，从系统软硬件都进行了特殊设计，可设定过载保护，避免了高温风机运行中由于“塌料”所导致的反复跳机。
3）生料磨风机
生料磨循环风机在生料磨系统中起到很大作用，通过调节循环风机可以控制磨系统的以下参数：磨内通风量、料层厚度、磨内压差、磨机出口温度、产品细度等。另外磨的运行稳定因素还有喂料量、喷水量、研磨压力、循环风量和选粉机转速等参数。一般情况3000T/D，容量在 1600kW， 2500T/D容量在1000kW
变频调速方案
本地控制或闭环控制。以压力、流量为控制对象的闭环控制，以频率为控制对象的开环控制：该方式在远程操作（DCS或远程操作箱上操作）用户可根据工况条件自设定转速。
4）窑头/窑尾排风机
生产过程中，根据窑内加料多少及窑身转速，通过调整风门挡板开度对排风机的风量进行调整，保证窑头炉内温度控制在900℃左右。由于排风机电动机设计裕度较大，正常生产过程中，风门挡板开度在40%左右，风门档板两侧风压差较大，造成较大的节流损失。5000T/D大概容量在1000KW。
变频调速方案
变频器设计有工频旁路回路，以避免万一变频器出现故障时，可将电动机直接切至原工频供电回路，以保证电机的正常运转，而不影响回转窑正常运转。在改造时，保留用户原有的回路，以保证电机工频时能正常启动。
考虑到系统出现塌料等不正常情况，有时会造成系统风压不稳，为提高整个系统的自动调节能力，将风压信号取出，作为变频器调速的反馈信号，以便实现自动调节的功能。由于水泥生产线的不可经常性停止运转，变频器一般都需要停电自启和飞车启动。变频器启动时需实时检测电机运行频率，根据该运行频率带动电机启动。
2.2动力源最近水泥行业部分业绩
1）湖南岳阳南方水泥
2）广西鱼峰水泥
3）青海乐都华夏水泥
4）浙江常山虎跃水泥
5）柳州正菱鹿寨水泥
6）浙江齐家水泥
7）福建永安万年水泥
8）郴州东江金磊水泥
9）山东上联水泥
三、行业应用总结
水泥厂因生产线风机从工艺上对风量、压力的调节要求，需要高压变频器有针对性的技术要求；更加特别的是设备的应用现场水泥生产线一般粉尘较大，调速机械大多安装在室外或库下，环境较其它行业相比较为恶劣，而高压变频器作为电力电子器件与较精密电子控制组成的系统设备，对环境有相对较高的要求，因此在水泥生产线风机应用的高压变频器设备在设计、安装、运行、维护过程中具有一定的特殊性，比较突出的问题如下：
1） 高温风机的管道“塌料”问题导致电机过流甚至跳停问题
2） 风机高压变频改造时合理对原配液耦、水阻的处理
3） 针对水泥厂负荷24小时连续运行特点，设计变频器任何条件下实现飞车启动，克服传统高压变频器需静态启动的缺陷，最大满足工况要求。
4） 针对水泥厂灰尘大的特点，设计全封闭式机械旁路，进一步提高可靠性
5） 针对水泥厂配电网容量小，对于容量大的设备，考虑配备软上电启动柜。
目前，水泥行业的竞争非常激烈，拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重，因此做好电动机的降耗增效工作就显得极为重要。在我国交流变频调速传动装置已在水泥行业，如风机、水泵广泛应用，并已取得较好的经济节能效益。动力源高压变频器取得了很大的业绩，故障率较小，是水泥厂节能改造的理想设备，具有很高的应用价值。
作者简介
洪春（1981-） 硕士 工程师