水泥廠變頻節電改造(1)
發布時間：2019-08-02 10:14:00來源：
一、前言
一、水泥廠變頻改造的節電場合
水泥廠是耗能大戶，采用的電機驅動比較多，因此，變頻改造能取得較好的節能效果，以下分析水泥廠的變頻節電應用場合。
（一）、立窯供風系統系統變頻改造裝置
機立窯供風系統是通過調節擋風板的開啟角度的落后的機械調節方法來滿足燒結時不同的用風量，這種操作方式的缺點是明顯的：
1、電能浪費嚴重；
2、調節精度差；
3、啟動電流對電網沖擊大；
4、電機及風機的轉速高，負荷強度重；
5、起動時機械沖擊大,設備使用壽命低;
6、噪聲大，粉塵污染嚴重等。
采用變頻改造后的變頻供風系統是在保留原供風系統的基礎上增加一套變頻回路與原回路并聯，形成雙回路可轉換控制系統，并將變頻器的調速裝置安裝在窯上，通過調節電機（風機）的轉速來調節燒結時的用風量。
其特點：
1、節電效果好（由于電機消耗的功率跟電機轉速的三次方成正比，改造后電機大部分時間運行在35-40Hz左右既可滿足用風量，節電率大于百分之三十）； 2、具有軟起功能，降低負荷強度，延長設備使用壽命，啟動電流小，相當于增加電網容量；
3、調節風量精度準確、方便；4、無需旁通放風，減少水泥粉塵污染等。
（二）、成球供水系統
生料成球工序是影響水泥熟料燒結質量的關鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應用變頻器后能通過跟蹤生料供給量對成球預加水泵的轉速進行無級調速，從而實現全自動化的閉環控制，料水配合穩定，成球效果良好，大大提高水泥燒結質量。此系統改造主要為提高自動化程度和制造工藝水平考慮，由于功率較小省電效果還在其次。
（三）、生料均化給料系統
此系統用變頻改造后，將所有送料口處的送料電機用變頻器進行同步無機調速，等比例送料，提高均化效果，此點也是從制造工藝角度考慮。
（四）、水泥選粉系統
水泥選粉系統的工作原理是根據所生產的水泥的標號的不同，調節選粉機和選粉風機的轉速，從而選出不同細度的水泥制品。老式選粉機要調整風機軸上的扇葉的數量和角度，經過對比試驗達到所要求的選粉細度；新式選粉系統分選粉機和選粉風機兩部分，選粉機由滑差電機調速，選粉風機靠調節擋風板角度調節用風量。這兩種系統都存在操作工藝復雜、調節精度差、浪費電能嚴重的缺點，特別是滑差點機不但費電，由于水泥制造環境粉塵嚴重，因此滑差頭骨脹率特別高，維修困難。變頻改造后，不管是老式系統還是新式系統，只要將電機調節到一個特定的轉速就能選出所需要的細度的顆粒，在節約電能的同時還做到了連續化、自動化生產，既提高了勞動效率，又降低了勞動強度，綜合效益明顯。
（五）、立窯卸料系統
為使水泥燒結過程中加料、供風、卸料三平衡，立窯普遍采用滑差電機（電磁調速電機）做為盤塔式卸料裝置的動力，該電機不但防護等級滿足不了水泥生產現場環境的需要，而且在相同輸出轉速的條件下消耗的功率也比系列電機高出百分之二十左右，在降低轉速時相差更多，因此采用變頻調速系統代替滑差調速后，解決以上所訴的缺點，且調速性能遠遠高于滑差調速電機，在節電的同時維修費用也大大降低，在各行業得到普遍應用。
應用變頻器對可以調速的電機進行控制，在節約大量電能的同時，還具有軟起功能，同時降低了電機的起動電流和運行電流，降低整個電力系統和機械系統啟動和工作時的負荷強度，延長了機械部件的使用壽命。另外對滑差電機的變頻改造提高了電機的防護等級，減少了因環境惡劣而造成的電機故障率。
二、變頻改造的其他收獲
由于變頻器工作和啟動時電流的下降，為其他設備的啟動提供了必要的保證，無形中增加了工廠的電力容量，這對電網電壓不穩和電力容量偏小的場合尤為有利。象天馬水泥有限公司這樣整體改造后,可省下200KVA的變壓器容量,新上設備時變電所可暫不增容,可節省大量投資。
當然，經過變頻改造后還應加強生產工藝方面的管理，再生產允許的條件下合理的調節電機的轉速，以達到理想的節能結果。這有待于在以后的工作中加以不斷的完善。
三、變頻改造的經濟性分析
通過對水泥廠變頻改造成功的經驗充分證明了水泥行業變頻改造的非凡潛力，水泥廠能在不到一年的時間內收回設備投入，具有豐厚的利益回報，并且整體提高了公司在生產工藝方面的自動化程度。在節能減排的大形勢下，節省電能將具大大提高水泥企業的競爭力，提高提高國家對水泥企業的項目生存評估能力。
二、項目實現
1、針對節電改造項目，全部保留原有的供電和控制部分，在變頻出現問題時能夠切換到原有系統，不影響生產。
2、采用先進的無線監控系統，集中監控所有改造的項目，做到設備的安全可靠運行。
3、遠程維護系統可以幫助廠商比較快響應和排除變頻設備的出現的問題，及時消除運行中的缺陷，減少故障停機帶來的損失。
三、無線監控與遠程維護系統的實現
電動機的運行情況的監視和遠程控制是系統能否安全、穩定、可靠的保障，傳統的監控一般是在就地增加電流電壓等儀表，需要集中或遠程監控時，通常采用的是通過電量變送器變成標準的4-20Ma模擬電信號,標準模擬電信號再送到PLC或采集儀表進行模數轉化，變成數字量進行顯示，這種監控方式構架復雜，成本高，故障點多可靠性不高。
傳統監控系統圖
變頻器作為一種高科技的電力電子裝置，其本身采用了計算機控制，具有完善的檢測和通訊接口，這就為電機實現監控帶來極大的便捷。隨著現代無線通訊技術的高速發展，采用無線通訊網絡和因特網結合的傳送構架，將對電機實現監控帶來革命性的突破。這樣除了可以監控電流電壓少部分參量外，變頻器的給定頻率、實際頻率、電流、輸出電壓、母線電壓、電機轉速、電機耗電功率、變頻器IGBT溫度、累計運行時間、PID反饋值給定值、電機轉矩等許多參量都可以實現監控。
（一）、遠程監控系統介紹
系統構架
如圖1.1所示，通過構架運行成熟的GPRS和因特網平臺，構成一條無線的數據傳送通道，只要在變頻器485通訊口連接上無線數據傳輸模塊，由數據傳送軟件將變頻器的數據傳送到數據服務器中，通過監控組態軟件和專門設計的手機監控軟件，可對采集到服務器的數據進行界面編程，實現遠程監控。
由于數據采用了工業過程控制的標準的OPC（OLE for Process Control），即開發了變頻器專門的OPCserver軟件程序供參變量的調用使用，使得在使用工業組態軟件或其他軟件調用采集的參量會變得十分的方便，從而使變頻器的監控可以融入到整個控制系統的監控，使得監控系統的實現變得異常的簡便即插即用。
圖1.1網絡系統圖
變頻器與無線通訊模塊的連接
如圖1.2所示，無線模塊只要在電源端子上接上5-36V的電源，并和變頻器的RS485通訊口建立通訊連接即可工作，電源可以直接取變頻器的24V電源。
圖1.2 無線模塊和變頻器的連接
無線監控系統特點：
1、成本低廉
傳統監控系統,每個參量的采集成本要在500-1000元,如果需要采集完整的變頻器所控制的電機的參量信息,其成本需要將近一萬元人民幣,而采用無線監控方案,其成本還不到十分之一。
2、使用方便，即插即用
因為采用通訊的方式傳送數據，所以只要將傳送模塊和變頻器連接，在任何地點都可以實現監控，不需要敷設線纜和其他網絡設備，極為方便。
3、沒有線纜的敷設投資和麻煩
由于變頻器的逆變諧波干擾和電磁兼容問題，有線的RS485通訊會造成線路的耦合，使得通訊失敗和信號失真，實踐證明，這種無線監控是目前比較可靠的方式。而且，有線方式的電纜敷設會遇到工業現場中的布線問題，線纜投資成本巨大，所以無線監控具有顯著的優勢。
4、監控點不受地域的限制
傳統的監控一般要設置固定場所的監控中心，而且難以形成多用戶多點監控。使得監控系統的作用不能夠有效地延展，無線遠程監控可以做到，能上因特網即可監控，其作用和意義大為提高，比如，可以實現手機的監控、系統故障的手機短信提醒等。特別在無人職守的場合具有巨大的意義。
5、參量調用具有兼容性
由于數據處理采用了工業上共同遵循和使用的OPC工業標準，使得工業監控系統可以很方便地調用參量，把變頻器無線監控數據無縫連接到真個自動化系統，形成有機的一體的自動化監控系統。
6、為變頻器遠程調試、遠程診斷和遠程技術服務提供可能。