变频器在水泥工业的应用

变频器在水泥工业的应用 变频器在水泥工业的应用 摘要：近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的开展，生产工艺的改良及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被水泥工业上所采用。如何选择性能好的变频器应用到工业控制中，充分发挥其节能降耗的功能，降低生产本钱、提高产品质量，是我们专业技术人员共同追求的目标。 关键词：变频调速节能风机 中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号： 一变频技术的开展概况随着大功率整流器件制造工艺的进一步开展。商家生产的变频器普遍采用全新的IGBT管，它的一个突出优点就是具有较高的切换频率，即通断时间短。高的切换频率使电机带大负载容量的能力得到提高，使电机损耗减小。变频器一般可分为交-直-交及交-交两种。变频器的可控功率范围从 0.21500kW，甚至到1700kW。从这一范围来看，水泥生产线上要求调速的各工艺环节都能得到满足。从应用情况来看，变频调速器用于水泥生产企业有四个突出优点：可满足调速的工艺要求，变频调速器调速范围均在10：1以上，而水泥生产工艺过程中调速范围在10：1范围内即可完全满足要求。全部实现自动化控制，由于变频器本身是由一个16位微处理器所控制，设有RS485、A/D输入。D/A输出接口，为自动控制创造了充分的条件。获得可观的节能效果。如在较大功率风机、泵类的应用中尤为明显，可节电1/4以上。降低工人的劳动强度，由于调整系统整体可靠性提高，故障率低，免维护周期较长，可减轻有关维护人员的工作量。二、变频器的工作原理： 交流电动机的转速n用公式表示为：n=60f/p式中：n为每分钟电机转速 ，f为电机额定频率p为电机磁极对数； s为电机转差率由公式可见：只要改变电机的供电频率即可到达调整电机转速的目的，这比改变电机的磁极对数和转差率更简便可行而且有效的多。 交直交型变频器的工作原理为：将输入的单相或三相交流电通过整流单元变成直流电，直流电进行滤波后通过逆变单元逆变为输出电压和频率可调的交流电。随着电子元器件、电力功率器件、计算机微电子技术和计算机软件技术的不断完善和开展，无速度传感器矢量控制方式正成为先进变频器控制领域的主导方式。它可分别对电机的磁通和转矩电流进行检测和控制，并实时自动改变变频器输出电压和频率从而到达精确的矢量控制效果。这种控制方式具有以下优点：转矩/信号响应速度快、调速范围宽、调速精度高、低速状态下启动力矩大、电动机工作噪音小、节能效果更加理想、保护功能强等。 三、变频调速器的选择变频器与其它产品一样，也具有较多的品牌及种类。在如何选用这个问题上当然需要了解价格、产品质量，便更应了解变频器的技术特性。按其控制方式的不同可分为通用型和工程型两大类，除价格差异外，通用型变频器在技术特性上与工程型变频器存在较大差异。通用型变频器一般采用U/f曲线控制方案，在电机高速运转时，气隙磁通根本恒定。那么可满足设备恒功率的运行特性。但在低速时，由于气隙磁通下降，故最大转矩也下降，难以满足恒功率要求，通用型变频器一般采用给定闭环控制方式，动态响应速度相对较慢。而工程型变频器那么在其内部通过检测设有自动补偿、自动限制的环节，在设备低速运转时也可保持好的转矩特性，可实现真正意义上的闭环控制。工程型变频器通常有三种控制设定方式可选：开环控制方式，即通用型；带转差补偿，即当负载突降时，那么给定可自动补偿；装机/装柜型，功率45200kW，需要附加电路及整体固定壳体，体积较为宠大，占用空间相相对较大；柜型，控制功率451500kW，除具备装机/装柜型特点外，与之比拟占用空间更大，选择时可根据受控电机功率及现场安装条件选用适合类型。从变频器的电压等级来看，有1AC230V；也有3AC208230V、380460V、500575V、660690V等级，应根据要求来做出正确的选择。从变频范围及精度要求而言，变频器有FC，调速范围1：25；VC，调速范围1：1001：1000；SC，调速范围1：40001：10000；在水泥生产线上一般选用FC方式即可满足生产要求。兼顾上述四点要求的前提下，可根据生产的现场情况做出完全符合要求的正确选择。四、变频调速器的的应用及节能分析 在水泥工业生产中，风机设备应用范围广泛；其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产本钱、提高产品质量的重要手段之一。 在水泥工业生产中，风机设备主要用于烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段那么是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不管生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化那么使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产本钱增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 风机设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现风机损坏同时电机也被烧毁的现象。 近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板的控制方案。 对于风机设备采用变频调速后的节能效果，可根据如下方式进行计算。根据风机平方转矩负载关系式：P / P0=3计算，式中为P0额定转速n0时的功率；P为转速n时的功率。 以一台收尘器使用的22 kW引风机为例。运行工况仍以 24小时连续运行，其中每天11小时运行在90%负荷，13小时运行在50%负荷；全年运行时间在300天为计算依据。 那么变频调速时每年的节电量为： W1=221113300=80309kh Wb = W1W2=1606780309=96376 kh 挡板开度时的节电量为： W1=2211300=1452kh W2=2211300=21780kh Wd = W1W2=145221780=23232 kh 相比拟节电量为：W= WbWd=9637623232=73144 kh ，每度电按0.5元计算，那么采用变频调速每年可节约电费3.657万元。 五、结束语 风机、泵类等设备采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视，?中华人民共和国节约能源法?第39条就把它列为通用技术加以推广。实践证明，变频器用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十清楚显，设备一次性投资通常可以在9个月到16个月的生产中全部收回。对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。 参考文献1.?工业与民用配电设计手册?中国电力出版社。 2.?发电厂电气局部?电力工业出版社。 3,. ?交流电机的变频调速?中国铁道出版社。