引言

水泥生產企業是國民經濟生產中的能源消耗大戶。在水泥生產中電動機負載電耗站近30%的成本，而拖動風機用的高壓電機在電機中占有很大比重，對一條水泥生產線其中有20%-30%的電能用于拖動各類風機上，因此對風機拖動電機的節能改造尤為重要。

目前很多水泥廠風機都存在大馬拉小車的現場，同時由于工況、產量的變化，系統所需要的風量也隨之發生變化，大部門風機采用傳統的做法即調節進出口風門的開度來實現對風量的調節，該方法是增加風阻、犧牲風機效率來達到要求，損耗嚴重，拖動電機出力變化很小，白白浪費電能，增加生產成本。如果利用變頻調速技術改變設備的運行速度，以調節風量的大小，既能滿足生產需求又能節約電能，同時又減少因調節檔板而造成擋板和管道的摩擦而經常停機檢修所造成的經濟損失。

貴州資兆建材有限公司系貴州永固實業有限責任公司全資收購原德江縣烏江水泥廠組建的民營企業。位于德江縣中部共和鄉，距縣城暨326國道20公里，烏江白果沱碼頭4公里，303省道由廠門口經過，可謂既有省道連國道，又有烏江接長江。水陸交通十分便利。公司于2009年通過技改建設一條日產水泥熟料2500噸新型干法水泥生產線。

一 水泥廠生產工藝介紹

水泥生產工藝主要包括：礦山開采、原料破碎、原料均化與存貯、原料配料、原料粉磨與廢氣處理、生料均化與入窯、熟料燒成、熟料入庫與散裝發運、水泥配料及粉磨、水泥存貯等幾部分。圖一所示為水泥廠生產工藝過程

具體的生產流程是：

水泥原料的破碎及預均化--水泥生料制備--水泥生料均化--水泥物料的預熱分解--水泥熟料的燒成--水泥粉磨--水泥包裝

在上述過程中原料粉磨與廢氣處理、煤粉制備、熟料燒成、水泥配料及粉磨工藝中設計有大功率的風機，可進行變頻改造。現結合實際工藝介紹一下變頻改造主要風機的作用。

（1）窯頭排風機主要是把篦床產生含粉塵的高溫氣體引入收塵系統收塵，再排至大氣。　

（2）窯尾排風機兼有生料磨循環風機有廢氣處理風機功能；

（3） 窯尾高溫風機是熟料生產線上最重要的負載，高溫風機變頻改造是國家在水泥行業強制執行的標準。

（4）水泥磨引風機主要使水泥磨生產工藝微負壓，減小粉塵外溢，循環風機使粉塵氣體通過收塵器后，排至大氣。

（5）煤粉機是把煤磨機磨好的煤粉送入回轉窯，為回轉窯提供燃料。

（6）篦冷機是水泥廠熟料燒成系統中的重要主機設備，其主要功能是對水泥熟料進行冷卻、輸送；同時為回轉窯及分解爐等提供熱空氣。

高溫風機、生料循環風機、窯尾排風機、窯頭排風機、水泥磨排風機均采用森蘭SBH系列高壓變頻器，煤粉機、篦冷機采用森蘭SB200系列低壓變頻器。

二 負載參數

2.1 拖動電機參數（表一）

表一

2.2風機參數（表二）

表二

三 高壓變頻器主回路方案

窯尾排風機、循環風機、水泥磨風機采用異步繞線式電機轉子串電阻與水阻柜降壓啟動，全壓運行的控制方式，高溫風機采用異步鼠籠式電機用水阻柜降壓啟動，全壓運行的控制方式。在高溫風機和水泥磨引風機與負載間均安裝有液力偶合器。

變頻改造將繞線式電機轉子側串聯的電阻拆掉，將轉子用銅牌短接，去掉水阻柜，將液力偶合器調至100%。

高溫風機（SBH-100-1600）采用一拖一自動旁路方案，循環風機（SBH-100-560）、窯尾排風機(SBH-100-500)、窯頭排風機(SBH-100-250)、水泥磨引風機(SBH-100-400)均采用一拖一手動旁路方案。

一拖一自動旁路方案具備變頻自動切換工頻能力，多用于設備比較重要，用戶對自動化程度要求比較高的，同時工況也應具備自動切換條件。

方案介紹：

1、QS1、QS2為手動刀閘開關，KM1 、 KM2 、 KM3為真空接觸器。QF為用戶側高壓開關。

2、 KM2、KM3之間存在電氣連鎖，QS2、KM2之間存在電氣連鎖，QS1 、KM1之間存在電氣連鎖。當QS1合閘后，才允許合KM1；QS2合閘后，才允許合KM2。KM1分閘后才允許分、合QS1；KM2分閘后才允許分、合QS2  

3、 QS1、QS2、KM1 、KM2閉合時，QF閉合時，電機處于變頻運行狀態。KM3閉合時，QF閉合時，電機處于工頻運行狀態

圖二（一拖一自動旁路）

一拖一手動旁路方案適合于用戶對自動化要求不高，或者用戶的工況不具備自動工頻切換條件。變頻器發生故障后，用戶可通過手動方式切換至工頻起動，以保證正常的生產需求。

方案介紹：

1、QS1、QS2、QS3為手動刀閘開關，QS2、QS3之間采用機械連鎖。QF為用戶側高壓 開關（斷路器） 。

2、 QS1、QS2、QS3為刀閘開關，不能帶負荷分合閘操作。當要對QS1、QS2、QS3進行操作時，必須將上級開關分斷開，才允許進行開關操作。

3、 QS1、QS2閉合時，QF閉合時，電機處于變頻運行狀態。QS3閉合時，QF閉合時，電機處于工頻運行狀態。

圖三（一拖一手動旁路）

四 風機改造后節能情況

為對比變頻節能改造情況，在相同產量下對工頻、變頻相應的運行數據進行統計分析。數據整理如下：

設備工況運行數據(表三)

表三

變頻節能改造后運行數據（表四）

表四

直接經濟效益

從上表可以明確的看出各風機相應的節電率。按每月運行30天，年運行10個月，即300天，電費為0.55元/度。可以推算出風機的年節電量和節電效益（表五）。

表五

間接經濟效益

（1）    變頻改造后，實現電機軟啟動，啟動電流小于額定電流，啟動更平滑。

（2）    功率因數提高到0.95以上（未改造之前功率因數為0.92），減小了線路損耗。

（3）    減少了維護工作量和維護成本，延長了設備使用壽命。

（4）    調速范圍寬，精度高，風機風量可根據生產工藝需要變化調節。

（5）    森蘭高壓變頻器具有：過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升保護等多項保護功能，十分完善，更好的保護了電機。

（6）    改善運行工況，減低人工勞動強度。

六 結論

目前，水泥行業的競爭非常激烈，但關鍵還是制造成本的競爭，而電動機電耗就占成本近30％，而拖動風機用的高壓電動機在電機中占有很大的比重，因此做好電動機的降耗增效工作就顯得極為重要。高壓變頻調速技術目前已經比較成熟，是水泥廠節能改造的理想設備，具有很高的推廣價值，同時使熟料質量更加穩定、可靠。