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摘要：现如今，我国的科学技术发展十分迅速，随着变频技术以及相关的电力电子技术的飞速发展，高压变频器在水泥厂风机节能改造中已经日趋成熟，显著的经济效益已经在改造成功后取得。本文在分析高压变频器在水泥生产线风机节能改造的应用以及改造所产生的可观经济效益基础上，对高压变频器在水泥风机应用中存在的问题进行了分析，希望有助于今后水泥厂的风机节能改造工作。
关键词：高压变频器；高压风机；节能改造；经济效益
引言
众所周知，风机的选型是按照满负荷状态设计的，而实际生产过程中由于工况和产量的变化，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。如果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，既可以优化满足生产要求，又达到节约电能的目的。本文就高压变频器在水泥厂预热器高温排风机上的应用作简单的介绍。
1高压风机变频调速节能原理
离心风机在设计选型时，由于考虑生产过程中工况的不断变化，离心风机必须按所需的最大风量设计，而且通常预留较大富裕量。为满足系统流量和压力变化（生产工艺）的要求，在电机的转速不可调的情况下，只能通过调节翻板的开度（0～90°）来控制风量和平衡风压。风机正常运行时，实际所须风量比设计的最大风量小得多，很多情况下风机都是在低负荷下运行。这种通过增加系统阻力来改变风量和平衡系统压力的办法，在翻板上产生很大的能量损耗，造成大量的电能消耗。风机的能耗与机组的转速有关，风机的风量Q正比于转速n；风压H正比于2n；轴功率N正比于3n，当转速n减少时，其实际功率按转速3n的比例降低。让调节翻板全开，采用电机变频调速的方式，控制风机的转速按系统所要求的流量或压力的变化而改变，节电效果十分明显。另外进行变频技术改造除了节能带来的可观经济效益外，还可以带来如下的好处：采用高压变频器调速运行后，辅机设备可实现统一控制，系统的工艺性能得到改善，大大提高了厂系统的自动化水平，整体运行效率提高。另外，由于调速系统具有软起动功能，可使风机实现软起动，避免了由于电动机直接起动引起的电网冲击和机械冲击，从而可以防止与此有关的一系列事故的发生，例如电动机转子笼条的疲劳断裂，定子端部绕组绝缘损坏击穿等重大事故，提高了风机运行的可靠性。同时，大幅度延长机械设备的寿命以及大大降低因机械设备维护而停机的频度。
2高压变频器在水泥厂风机的应用
2.1改造中的谐波与干扰影响探讨
考虑变频器应用的谐波与干扰问题，就应该知道传统的电流源型变频器对于输入电流谐波较大，这样一定程度的危害就不可避免。输入多重化移相整流技术是目前国内市场的主流电路拓扑结构的高压交频器所采用的技术，在IEEE和IEEE519-1992和GB／T14549-93标准的要求下，单元级联多电平的输出技术能够保证输入，输出电流谐波失真极小，从而避免对于电网、电机产生超标的谐波污染。对于采用自动化仪表和计算机控制系统的大、中型水泥厂来说，由于具有较高的自动化水平高，往往具有很高要求的用电系统的谐波要求，往往都是采用单元级联式高压变频器。
2.2电流跳停
电流跳停是由于高温风机在工作过程中出现管路的塌料现象。高温风机大都处于水泥厂的窑尾处，其负责对运送过来的物料进行筛选分解，采用耦合器配合高温风机进行工作，会造成风机超出自身工作负荷而停止工作的现象出现。管道塌料也会导致高温风机工作量增加，造成电流停跳现象的出现，这就要求工作人员在进行水泥生产的过程中，利用预热器将旁边管路上黏着的灰尘进行清除，减少管路的压力。在塌陷之后，管路上的压力会越来越大，从而为风机的运行增添阻力，增加了风机的运行负荷，而高压变频器的使用，能够提升风机硬件配备，强化对风机的管理管控，提升水泥厂生产效率。
2.3关于对原配液耦、水阻处理的思考
国内高压变频技术已经较为成熟，风机变频改造中采用可靠的成熟品牌的高压变频器，原来采用绕线式电机转子串水阻调速，在此基础上，然后使得转子短接而使滑环不再通过电流；这样只要在保证连接轴的基座安装尺寸、轴径尺寸、轴连接中心尺寸、轴与电机及风机侧的连接靠背轮均与原液耦的一致性的基础上，原液力耦合器可以取消，先关的一套连轴器代替液耦。这样在现场安装中通过少量的调整就可以满足安装要求，即仅需将原液耦拆除，将连接轴代替液力耦合器。高压变频器的改造工作具有安装方便快捷和方便工艺调节的特点，可以从风机及电机不作任何改变就是完成相关的高压变频器的改造工作中很明显看出。
2.4严格按照规定环节进行
在应用高压变频器进行水泥厂风机节能改造的过程中，需要严格按照规定环节进行，需要按部就班的进行管控，以保证水泥厂风机能够顺利运转。水泥厂的生产状态与高压变频器的配件使用稳定性密切相关，那么想要水泥厂运行安全，就需要为其搭配多种形式。由于水泥厂大都远离城市，电能质量本就存在缺陷，那么采用高压变频器，不仅能够形成有效的电网环境，还能够依靠串联作用下提升的功率来增加电压的范围。比如，具有自动故障停止、停电重启等功能，不仅能够减少电力资源质量对风机造成的影响，还能够减少电网的变化给水泥厂生产带来的影响。
2.5节能量计算
预热器高温排风机电机参数：额定功率3000kW，额定电压10000V，额定电流207A，额定转速994r/min，功率因数0.8。风机电机在正常工频工作状态下的电流为152A。风机在工频状态下的功率：P阀门=1.732UICOSφ=1.732×10×152×0.8=2106.112kW。风机在变频调速状态下的功率：由转速与频率的关系式f/fe=n/ne，转速与功率的关系式P/Pe=（n/ne）3可得：P=Pe×（f/fe）3，变频器在正常工作时输出频率为38Hz，工频为50Hz，则：P变频=3000×（38/50）3=1316.928kW，P节=P阀门-P变频=789.184kW。按照风机80%的运转率进行计算，每度电电费按照1元计算，每天节约电费：789.184×24×1×80%=15152.3328元，则每年节约费用为15152.3328×365≈553万元。可见，在高能耗的水泥厂生产中，高压变频改造所带来的经济效益是非常可观的，也是绝对可以值得拥有的！
结语
采用高压变频器进行水泥厂风机节能改造，首先需要了解水泥厂常用装置的弊端，进而明确改造的大体思路，对需要改进的配件以及改进的重要性进行掌握，并把握改造过程中的注意事项。通过改造，更好的节约生产过程中所消耗的能源，改变因为阀门和挡板的使用而造成大量能源浪费的现状，减少停机过程中对风叶造成的损坏，能够灵活的对风机的风量进行管控，从根本上提升了高压风机的使用性能，大大提高了生产效益，同时节约生产成本，增加了经济效益，可谓是一举多得的先进技术。
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