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变频器在水泥厂应用的思考赵丽（山西省建筑材料工业设计研究院 太原030013）摘要：分析了水泥工业的现状，叙述了变频器在水泥生产中的应用情况，指出使用变频器会给企业带来更好的成绩。关键字：水泥厂；变频器；节能；谐波治理1 变频调速技术概述20世纪80年代末，变频调速技术引入我国后，已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。其卓越的调速性能及显著的节电效果，改善了现有设备的运行工况，提高了系统的安全性、可靠性和设备利用率，延长了设备使用寿命。变频调速技术的基本原理是电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。2 水泥工业现状水泥是国民经济建设的重要基础原材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。近几年，随着我国经济的高速发展，水泥在国民经济中的作用越来越大。固定资产投资高水平增长是水泥旺盛需求的保障。水泥产品是典型的投资拉动型产品，水泥产品广泛应用在城镇基础设施建设、房地产建设和新农村建设中，其需求与固定资产投资的正相关性非常显著。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。改革开放以来，国内经济建设规模不断扩大，推动国内水泥行业快速发展。尽管我国水泥工业发展取得了很大成绩，但结构性矛盾仍比较突出，主要表现为企业规模小、产品档次偏低、落后生产能力仍占相当比重、能耗大、资源消耗高、环境污染严重等。这些问题的产生，既有长期低水平发展积累的原因，也有近两年在市场需求拉动下，一些企业不顾产业政策，低水平盲目扩张所带来的后果。由于环保节能压力的增加，企业其他节能减排和资源综合利用的投资也有大幅增加。建设新型高产量、高标准、节能环保大型及超大型水泥企业是我们设计行业设计思路和指导思想。根据水泥制造工艺要求，结合水泥厂所使用的生产设备，我们得到如下结论：大部分水泥厂的一些设备尤其是大功率设备在生产过程中绝大部分时间都不是满负荷，电能消耗非常大，电费在水泥生产成本中占了很大的比例，是水泥制造成本高居不下的一个重要因素。因此很有必要通过对相应耗电量大的设备做一些工艺上的节能改造，利用节电的效果来降低水泥的制造成本、提高经营上的利润空间和市场竞争力。在水泥厂的工艺设备配置中，生料和熟料段风机功率约占设备功率的30%40%左右，所以风机的电耗直接影响到水泥企业的生产成本。能控制好风机的电耗,特别是大型风机的电耗，对降低水泥生产成本,提高企业的经济效益是十分可观的。3 变频器在水泥生产中应用3.1 变频器使用的优势首先，在整个水泥厂中大致的工艺流程如下：先是通过对石灰石的破碎储存到石灰石库中，然后与原料配料库（一般都有铁粉库、粘土库、砂岩库等组成），按照一定的比例混合起来形成原料，然后通过生料磨磨成生料，再经过窑的煅烧生成熟料，通过和水泥配料库（一般都有石灰石库、石膏库、矿渣库等组成）按照一定的比例混合，经过水泥磨的研磨，最终出来的出来的才是水泥，经过包装形成袋装的水泥。在整个过程中，有很多不可缺少的配料库，我们都是在每个库的库底通过皮带机的输送而把储存物运送到目的的。这其中有一个很重要的问题，就是每一个配料环节都是按照一定的比例混合，这个比例的大小差别直接影响到最终的水泥质量问题。一般的皮带机只起到输送的作用，每个库底的皮带机只负责把每个库的储存物输送过来，它没有计量作用，不会按照一定的比例输送，所以这就给厂内的工作人员带来了很大的麻烦，既要把各种原料按一定的比例混合，又要做到比例精确，以防造成质量问题，工作量不仅大，而且还极易出现误差。所以，我们采用了变频控制，就是在每一个配料环节中做一个调速皮带秤控制柜，里面装有变频控制装置，用它来控制这一环节中的每条皮带输送机；通过变频装置，我们按照一定的比例，设定每一条皮带输送机的输送量，这样我们就可以准确无误的混合各种配料，从而也节约了大量的时间。还有一些其它设备，像选粉机、定量给料机、板式给料机等，也都大同小异，都是有一定的比例需要，我们都采用了变频控制。其次，水泥厂的风机大马拉小车现象严重，同时由于工况、产量的变化，系统所需求的风量也随之变化，大部分风机采用传统做法：即调节进、出风口阀门的开度来实现，而该方法是以增加风阻、牺牲风机的效率来达到要求的，损耗严重。我们利用变频调速技术改变设备的运行速度来调节风量的大小，同样满足生产要求。但是采用变频调速控制后，除了能达到节能降耗经济效益外，还可以改善工艺，调速精度得到保证，提高了产品质量的稳定并可提高产量；投入变频器后可以平滑稳定地调整风量风压，提高了效率，特别是使生产线设备利用率得到保证，保证了顺产，进一步提高了产量；避免原来转子滑环烧损维护、更换的工作，以及液力耦合器油路、漏油的维护以及由于若打坏齿轮的维修工作，以及由此导致的停产损失；可以实现软起动和软制动，大大延长电机定子、转子轴及轴承等电气与机械寿命。3.2 变频器使用中存在的问题及解决水泥厂中变频器以其智能化、数字化、网络化等优点带给业主以优越的品质和可观的利润。但是同时会产生：谐波、振动与噪声、负载匹配、发热等问题。比如，在生料、水泥配料等生产环节中，要求多台变频器安装同一电控室的某一个电控柜内，而变频器本身是一个强干扰源，当其正常工作时会产生谐波，谐波的危害是很大的，它会影响变压器、电力电缆、开关设备、中性线，而且对通讯造成干扰等多方面危害。因此，必须对其谐波进行治理，以保证系统正常工作。我们通常采用的措施是增加变频器供电电源内阻抗、安装电抗器、通过改变变压器内二次绕组的接法提高脉冲等方法。变频器不仅在水泥行业，在其他电力，煤、化工等行业也广泛应用。许多商家看到契机，针对变频器的诸多缺陷不断创新、完善，并且取得不错业绩。现在已经有谐波滤波器定型产品，对谐波进行集中治理，自身体积小、安装简便。它的基本原理：每一段由一台电容器和一台调谐滤波电抗器串联而成，形成串联谐振电路，并使其谐振频率低于负荷所产生的最低次谐波，用以避免并联谐振的谐波、振动与噪声、负载匹配、发热等问题。产生、避免