水泥厂高压变频改造

1、水泥厂高压变频改造    水泥厂高压变频改造 1、窑尾高温风机系统简介     旋窑是一个有一定斜度的圆筒状物，预热机来的料从窑尾进入到窑中，借助窑的转动来促进料在旋窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应，物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。窑内燃烧产生的余热废气，在窑尾高温风机的作用下，通过预热器对进入窑尾前的生料进行预热均化，降温后的余热废气再通过高温风机抽出进入废气处理（除尘及排出）。 均化好的生料预热后在回转窑内煅烧成熟料，回转窑内需要合适的气压及温度，才能使煤粉有一定的悬浮时间进行充分燃烧，生料才能在窑内达到很好的热

2、处理。窑内因物料的堆积变化很大，所以瞬时气压变化频繁。窑尾高温风机一方面用来调整窑内气压，另一方面回转窑内锻烧后的高温熟料出来有废气，废气带灰，通过窑尾高温风机引出由电收尘器将灰尘进行处理，再将废气排掉。 荆门某水泥厂目前有三条干法悬窑生产线，日产为2000t、700t、2500t，分别为1995年、1998年、1999年投产，到现在已运行610年，并拥有一台12MW中、低温余热发电机组，由于发电成本较高，余热发电现已停运。 日产2500t的窑生产线，高温风机电机配置为6kV1600kW，日产2000t的窑生产线，高温风机电机配置为6kV1400kW。在高温风机的电机与风机之间，配有液力耦合器

3、对风机进行调速，整个工艺过程主要是通过DCS的控制来调节液力耦合器的速度从而调整风机的风量，达到控制窑内负压。 由于设备使用年限较长，目前液力耦合器漏油严重，运行中每天需加油23次，以补充漏油，油面调整的控制回路失灵不能自动调节，在运行中靠手动调节置于固定转速比。在运行是时仍靠风机挡板进行风量调节，当窑系统工况变化较大时，现场值班人员根据中控制室的指令对液力耦合器的勺杆进行手动调节，运行操作非常不便。 2005年，水泥厂准备对于2000t、2500t的两条生产线进行提产，但由于高温风机中液力耦合器漏油严重，出力受到限制，不具备提产的条件，故提产一直未能实现。 2006年12月，我公司为该水泥厂

4、2000t、2500t两条生产线的高温风机及窑头号EP风机进行了变频调速改造，目前运行情况良好，2000t的生产线的产量目前达2300t，2500t的生产线的产量目前达2900t，而高温风机变频调节的耗电量还稍少于原液力耦合器调节的耗电量。 2、高温风机变频改造方案 经过对原系统进行分析，对原系统的风压控制由原来的液力耦合器调节改为变频器调节，即取消原液力耦合器，将电机与液力耦合器之间用一连接轴取代液力耦合器连通，而由变频器对电机本身进行调速，最后达到调整窑尾预热器（高温风机入口）的压力为工况要求值。 变频器设备接入用户侧高压开关和拟改造电机之间，如图2所示，变频器控制接入原有的DCS系统，由

5、DCS系统来完成正常操作。为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工频旁路装置，可在变频回路故障时将电机切换至工频状态下运行，且切换方式为自动切换。变频器故障时，电机自动切换到工频运行，这时风机转速会升高，风压会发生很大变化，影响窑内物料的煅烧质量，故此时应及时在DCS上对高温风机的风门进行及时调节，降低风机输出风量至工况要求值。变频器及其工频旁路开关由变频器整体配套提供。电机、高压断路保留了用户原有设备。 根据水泥厂提供的负载参数及运行工况，我公司为2000t的窑尾高温风机配置SH-HVF系列高压变频器，其主要参数为：变频器型号SH-HVF-Y6K/1800，隔离变压器容量1800KVA，旁

6、路开关柜容量400A。为2500t的窑尾高温风机配置SH-HVF系列高压变频器，其主要参数为：变频器型号SH-HVF-Y6K/2000，隔离变压器容量2000KVA，旁路开关柜容量400A。 3、改造过程简述 由于原电机控制为液力耦合器调速，为了安装变频器，必须重新设计变频器专用房。根据现场环境，我们选择在高压配电室旁另建一变频器专用房，此地方距高压室较近，动力电缆敷设方便。 由于现场灰尘较大，而变频器为强迫风冷，设备内空气流通量较大，为保障变频器尽量少受外界灰尘的影响，在房间通风设计上，设计了大面积专用进风窗，房间不另设其它窗口，基本上是密闭设计。通风窗采用专用过滤棉滤网，这样使进入变频器室

7、内的空气经过通风窗滤灰，进入变频器室内的灰尘大大减小。 由于本变频器功率较大，为保证足够的通风冷却效果，在变压器柜顶和功率柜顶分别独立安装了一整体风罩，与各自的出风口连成整体，保证变频器整体冷却通风要求。 为减小安装成本，动力电缆保留了原高压柜至电机的电缆，将电缆原接线由高压柜牵至变频器，再重新由高压柜到变频器敷设一根动力电缆，由于变频器房紧邻高压室，此电缆长度较短。 变频改造后，由于需要取消原液力耦合器，我们按照液力耦合器的联接尺寸设计制作了一套直接连接轴来代替液耦。连接轴的基座安装尺寸、轴连接中心尺寸、轴径尺寸、轴与电机及风机侧的连接靠背轮均与原液耦一致，安装时，仅需将原液耦拆除，将连接轴

8、代替液力耦合器，现场仅作少量调整即可达到安装要求，而不用对风机及电机作任何调整，安装方便快捷。 4.高压变频器取代液力耦合器节能分析 1、)液耦调速与变频调速的耗电分析 水泥厂原高温风机带有液力耦合器调速，现将液耦调速改造为变频器调速。图3为液力耦合器进行风机调整时的典型耗能曲线，表1为液耦与变频调速的耗电特性对比。现根据曲线及对比表对液力耦合器改为变频器调速的耗能情况进行对比分析。   ： 液力偶合器的效率Ns：液力偶合器的损失功率I： 液力偶合器的输出与输入转速之比Nd：电机功率 Nf：负载功率 表1  液耦与变频调速的耗电特性   

9、60;            风量 %            轴功率            液力偶合器           

10、60;变频调速            变频比液耦节电率                    电机输入            总损失  &#

11、160;         电机输入            总损失                    100      

12、0;     100            108            8            108       

13、     8            0                    90            72

14、.9            86            13.1            79            6&

15、#160;           8.3                    80            51.2    

16、0;       68            16.8            55            3.8     

17、;       19.1                    70            34.3         &

18、#160;  52            17.7            38            3.7         &#

19、160;  26.9                    60            21.6            39 &#

20、160;          17.4            25            3.4            35.9 &

21、#160;                  50            12.5            29      

22、;      16.5            15            2.5            48.3     

23、0;              40            6.4            21          

24、60; 14.6            9            2.6            57.1          

25、60;         30            2.7            15            12.3  

26、0;         5            2.3            66.7             变频运行时高温风机风量按85%计算，从

27、表中查得对应的变频比液耦节电率为： 19.1×（100-85.7）/（100-80）=13.6 % 节电功率为：13.6%×1550=210kW 2、)变频改造实际节能情况 水泥厂高温风要变频改造前后，我们对相应的运行数据进行了统计，现将部分数据分析整理如下。 表2  2500t窑高温风机改造前后对比表                项目      

28、;      改造前            改造后                    窑喂料量（t/h）         &#

29、160;  170            195                    窑日产量（t）            2500

30、60;           2900                    起动调节方式            液耦    

31、60;       变频                    6kV侧电流（A）            180        &

32、#160;   150                    电机电流（A）            180            

33、186                    功率因素            0.83            0.96   

34、60;                平均耗电功率（kW）            1550            1500      

35、60;             起动电流（A）            500            50          

36、60;         运行速比/频率            89%            45Hz               表3

37、60; 2000t窑高温风机改造前后对比表                             改造前            改造后    

38、60;               窑喂料量（t/h）            135            155        

39、            窑日产量（t）            2000            2300           

40、60;        起动调节方式            液耦            变频                

41、;    6kV侧电流（A）            150            120                   &#

42、160;电机电流（A）            150            142                    功率因素  

43、60;         0.81            0.96                    平均耗电功率（kW）     

44、60;      1260            1200                    起动电流（A）         

45、   600            45                    运行速比/频率            89%

46、60;           46Hz             上述数据为改造后窑系统产量增加的条件下风机耗电对比，由于现在产量提高，改造后比改造前风机耗电量下降不多，从上两表中可计算出各风机相应的节电功率。 2500t窑高温风机节电功率：      1550150050（kW） 2500t窑窑尾EP风机节电功率：

47、60;  15410054（kW） 2000t窑高温风机节电功率：      1260120060（kW） 2000t窑窑尾EP风机节电功率：   1387068（kW） 根据我们在设备调试和开窑过程中记录的数据，2500t窑在额定2500t的产量下，高温风机6kV侧电流为约136A，耗电功率约为1360kW，比改造前同产量耗电功率下降约190kW。2000t窑在额定2000t的产量下，高温风机6kV侧电流为约106A，耗电功率约为1060kW，比改造前同产量耗电功率下降约200kW。由此可推算出两台高温风机在额定产量下的节电量。 2500t窑高温风机节电功率kW） 2000t窑高温风机节电功率：1260100200（kW） 此为估算节电值。变频改造的另一