水泥廠電動(dòng)機(jī)節(jié)能分析
目前，水泥行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，但關(guān)鍵還是制造成本的競(jìng)爭(zhēng)，而電動(dòng)機(jī)電耗占成本30%，因此做好電動(dòng)機(jī)的降耗增效工作就顯得極為重要。所以，我們要從調(diào)速方式、電動(dòng)機(jī)的選型、啟動(dòng)裝置等方面入手等每個(gè)環(huán)節(jié)開展細(xì)致的工作，同時(shí)要大力應(yīng)用新技術(shù)新成果，促進(jìn)企業(yè)的節(jié)能降耗。
一、變頻調(diào)速節(jié)能
1、風(fēng)機(jī)、水泵上的變頻調(diào)速節(jié)能
大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是一些大功率設(shè)備在生產(chǎn)過程中絕大部分時(shí)間都是不滿負(fù)荷，在生產(chǎn)過程中都是通過調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或閥門的開啟角度的機(jī)械調(diào)節(jié)方法來(lái)滿足不同的用風(fēng)（水）量，這種操作方式的缺點(diǎn)是：（1）電機(jī)及風(fēng)機(jī)或水泵的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強(qiáng)度重，電能浪費(fèi)嚴(yán)重；（2）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)，調(diào)節(jié)精度差，控制不精確；（3）電氣控制采用直接或降壓起動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大，需要的電源（電網(wǎng)）容量大，功率因素較低。（4）起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊大,設(shè)備使用壽命低；（5）噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。在水泥廠主要有生料磨排風(fēng)機(jī)，窯尾廢氣處理風(fēng)機(jī)，羅茨風(fēng)機(jī)，水泥磨排風(fēng)機(jī)，煤磨風(fēng)機(jī)、蓖冷機(jī)風(fēng)機(jī)、選粉機(jī)、循環(huán)水泵、給水泵等。
2、用變頻調(diào)速取代傳統(tǒng)調(diào)速
傳統(tǒng)調(diào)速所采用的晶閘管串級(jí)調(diào)速、直流調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、液力耦合器調(diào)速和異步電動(dòng)機(jī)的變級(jí)調(diào)速等存在傳動(dòng)效率低、難維護(hù)等缺點(diǎn)，而變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，調(diào)速精度高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍廣。所以采用變頻調(diào)速在提高機(jī)械的傳動(dòng)效率就可節(jié)能20%左右。
3、變頻在空氣壓縮機(jī)上應(yīng)用
空壓機(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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，從而減少了設(shè)備維護(hù)工作量，延長(zhǎng)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。
總之：采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點(diǎn)：（1）、采用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設(shè)備的故障率，節(jié)電效果顯著；（2）、采用變頻器控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊；（3）、電機(jī)在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行，減少了噪聲對(duì)環(huán)境的影響；（4）、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能；（5）、提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。
實(shí)踐證明，變頻改造具有顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且還大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，另外當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，由于變頻裝置內(nèi)的直流電抗器能很好的改善功率因數(shù)，也可以為電網(wǎng)節(jié)約容量。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
二、電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)補(bǔ)償
籠型電動(dòng)機(jī)通常采用并聯(lián)電容器就地補(bǔ)償?shù)姆椒?。繞線式電動(dòng)機(jī)可采用進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償?shù)姆绞?。進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償分旋轉(zhuǎn)式和靜止式2種，由于旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)結(jié)構(gòu)上的缺陷，目前逐步被靜止式進(jìn)相機(jī)所代替。
三、合理選用電動(dòng)機(jī)類型
Y系列電動(dòng)機(jī)是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新系列產(chǎn)品，是國(guó)內(nèi)目前較先進(jìn)的三相異步電動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)80年代中期即在全國(guó)推廣應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是效率高、節(jié)能、啟動(dòng)性能好。而目前國(guó)內(nèi)許多老水泥企業(yè)仍大量采用JO2系列電動(dòng)機(jī)，相比來(lái)說Y系列比JO2系列電動(dòng)機(jī)效率提高了0.413%。因此用Y系列電動(dòng)機(jī)取代舊式電動(dòng)機(jī)勢(shì)在必行。
選擇電動(dòng)機(jī)類型除了滿足拖動(dòng)功能外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。對(duì)于年運(yùn)行時(shí)間大于3000h，負(fù)載率大于50%的場(chǎng)合，應(yīng)選擇YX系列高效率的三相異步電動(dòng)機(jī)。與Y系列相比，其效率平均高3%，損耗降低20%～30%，雖然價(jià)格高于Y系列電動(dòng)機(jī)，但從長(zhǎng)期運(yùn)行考慮，經(jīng)濟(jì)性還是明顯的。
同步電動(dòng)機(jī)能提高企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路損耗，但控制系統(tǒng)繁雜，價(jià)格較高。
同步電動(dòng)機(jī)能提高企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路損耗，但控制系統(tǒng)繁雜，價(jià)格較高。隨著異步電動(dòng)機(jī)制造水平的提高，新設(shè)備已很少采用。
四、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行形式
低壓籠型大中型電動(dòng)機(jī)
若采用全壓直接啟動(dòng)方式，這要求電力系統(tǒng)有足夠大的容量，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)負(fù)載率很低，影響供電效率，并且用直接啟動(dòng)方式易燒毀開關(guān)、電動(dòng)機(jī)，影響電網(wǎng)其他設(shè)備的運(yùn)行，往往為了盡量減少電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)而寧愿讓電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而不停車，造成大量浪費(fèi)。此類電動(dòng)機(jī)可以用電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器是采用大功率晶閘管模塊作為主回路的開關(guān)元件，通過控制它的導(dǎo)通角以實(shí)現(xiàn)軟特性的電壓爬升。它具有對(duì)電網(wǎng)無(wú)過大沖擊，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)（齒輪及軸連接器）震動(dòng)小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩平滑穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。啟動(dòng)電流在2.5～3.5倍額定電流之間可調(diào)，啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)。
高壓籠型電動(dòng)機(jī)
傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式多選用電抗器、自耦變壓器等，但這些啟動(dòng)設(shè)備都不能很好地滿足啟動(dòng)要求，很難獲得理想的啟動(dòng)參數(shù)。目前出品的熱變電阻軟啟動(dòng)裝置能較好地滿足啟動(dòng)要求。熱變電阻器由具有負(fù)溫度系數(shù)的電阻材料制成，電阻器串于電動(dòng)機(jī)定子回路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、電阻體通過啟動(dòng)電流時(shí)，其溫度升高，而阻值隨之減小，從而使電動(dòng)機(jī)端電壓逐步升高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐步增加，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)參數(shù)和負(fù)載要求的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能方便地配置適當(dāng)?shù)膯?dòng)電阻值獲得最佳的啟動(dòng)參數(shù)，即在較小的啟動(dòng)電流下，獲得足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
大型繞線型電動(dòng)機(jī)
以前大多采用頻敏變阻器啟動(dòng)，但其故障率太高。目前較為成熟的方式是采用液體變阻啟動(dòng)器。它是利用兩極問的液體電阻，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置使極板的距離逐步接近，直至接觸，達(dá)到串人轉(zhuǎn)子回路中的電阻無(wú)級(jí)變小最后為零，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)無(wú)沖擊的平滑啟動(dòng)。其特點(diǎn)是啟動(dòng)電流小，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊，熱容量大，可連續(xù)啟動(dòng)5～10次，維護(hù)方便，使用可靠。目前我廠該類型電動(dòng)機(jī)已全部采用液體變阻啟動(dòng)器。 中、小型繞線電動(dòng)機(jī)
以前主要采用頻敏電阻器和油浸電阻器啟動(dòng)，由于有滑環(huán)、碳刷、短路環(huán)等零件與繼電器、交流接觸器、頻敏或油浸變阻器等電器元件組成的啟動(dòng)系統(tǒng)都安裝在粉塵較大的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，因此它具有故障率高、維修量大的缺點(diǎn)，經(jīng)常影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器較好地解決了上述問題，它是一種啟動(dòng)平滑，不改變運(yùn)行特性且不受粉塵干擾的啟動(dòng)設(shè)備。其一次啟動(dòng)電流限制在3.0～4.0Ⅰe之間，適合于11～600kW的高低壓繞線型電動(dòng)機(jī)。該啟動(dòng)器是利用頻敏變阻器的原理，利用鐵磁性材料的頻感特性研制而成，安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸原來(lái)裝集電環(huán)的位置，與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，省去了電動(dòng)機(jī)的輔助啟動(dòng)裝置。
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。
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