水泥企業電氣變頻技術節能研究

韋裕光

（廣西魚峰水泥股份有限公司 廣西柳州 545008）

變頻技術是隨著科學技術的發展逐步發展起來的，隨著工業自動化水平的不斷提高，以及電力電子技術的廣泛應用，變頻技術在各行各業中被推廣開來，在實際的生產當中，通過應用變頻控制技術可以實現，環保節能效應，該項技術是被公認的最有效的節能方式之一。變頻技術在各行各業中的應用能夠提高工業生產自動化的水平，并實現對生產工藝的提升，變頻節能技術被應用在電氣設備上，能夠一定程度上消減電能的消耗，實現設備的節能效應。此外，在電氣設備上應用變頻技術維修和維護的費用也得到了大大的降低，作為高能耗的水泥生產企業，變頻節能技術的應用更加具有重要的意義。

1 水泥生產企業節能方面存在的問題

1.1 高能耗

水泥生產企業中的機械設備的應用，能夠大大提高生產的效率，但是設備運行中所產生的能耗是非常巨大的，隨著國家積極倡導節能減排，綠色環保的概念，以及新能源新技術的推廣發展，水泥生產企業面臨著巨大的高能耗問題需要解決，水泥生產設備的能源消耗量巨大是一個比較突出的問題，通過相關數據調查發現，在水泥行業的生產設備運行過程當中，所消耗的能量，基本上只有70%是用于生產中的，而其余30%以上都是因為設備的不科學運行，而造成的損耗與浪費，原來隨著我國工業生產的發展，全自動化技術被逐步應用于水泥生產行業，因此機械設備的運用程度將會進一步提高，能源的浪費問題也會進一步凸顯[1]。

1.2 故障損耗能量

水泥生產設備除了在運行當中消耗嚴重之外，由于生產環境與生產工序的特殊性，經常會發生機械故障的產生，機械故障產生會帶來對水泥行業能耗的進一步浪費。水泥行業的機械設備使用數量較多，因此故障率的發生也比較高，一旦設備發生故障將會對企業的生產效率帶來直接的影響，同時由于行業的發展需求，水泥生產的需求量被進一步擴大，由此造成了機械設備的長時間超負荷運行，一定程度上又造成了設備的故障產生，因此水泥生產企業的節能工作是一項重大的問題。

2 變頻節能技術概述

我們知道，通常電氣設備的交流電頻率在很長時間內都是維持在一個固定的狀態下的，而通過使用變頻技術，可以使得頻率成為被可以利用和隨意調節的資源。近些年來，變頻技術中的調速技術成為發展最快最活躍應用最廣泛的技術之一，變頻技術是一種綜合性比較強的技術應用，它包含了電力電子技術以及計算機技術和電機傳動技術在內，同時它又融合了機械設備的原理以及強弱電工作原理，是一項綜合性很強的技術手段，簡而言之，變頻技術通過半導體元器件對工頻電流的信號進行轉化，使固定頻率的交流電轉化成直流電，再通過逆變使其變成其它頻率的交流電，機電設備在逆變器對電流和電壓進行調控的時候，能夠實現無級調速的狀態，因此變頻技術的原理就是通過進行電流頻率的改變，實現對電機轉數的有機控制，從而使得電機設備的運行更為合理，確保電機的運行平穩。按照生產的需求實現對電機的加減速控制，從而可以避免能源的損耗并進一步提升工作效率。

變頻控制系統，它的基本控制方式是在基頻不變的情況下，為了維持磁通不變，須按比例同時控制電壓和頻率，定子壓降在低頻時還應抬高電壓以實現補償，在基頻以上通過提高頻率迫使對磁通實現減弱，由于再升高電壓無法實現。根據變頻控制特性，基頻綜合以上情況，按照電機拖動基本原理，“恒轉矩調速”為基頻以下狀態，“恒功率調速”屬于基頻以上。我們通常意義上所指的變頻技術就是指變頻調速系統，變頻調控技術的采用，對生產機械在進動態性能的要求上并不做太大的提高要求，其使用的成本也比較低，還能進一步的降低生產中的能量消耗以及成本支出，變頻控制系統是電氣調速系統的核心部分，變頻技術中的主要裝置是變頻器[2]。

3 交流變頻調速系統節能功能在水泥生產企業的實現

3.1 控制設備無功功率產生

設備一旦產生無功功率就會造成設備的發熱現象，由此會引發設備線路的損壞，因此需要降低控制無功功率的產生，通過在機械設備中使用了變頻節能技術實現對設備的自動控制，由此無功功率的出現被削減后，損耗的無功功率能耗也就得到了有效的控制，因為在一定程度上對設備的無功電能消耗起到控制作用，提升設備的整體電能運用效率，提高了設備的使用壽命也達到了節能效果。

3.2 改變設備啟動方式

此外，通過使用了節能變頻調節技術對傳統的設備硬啟動方式實現了變革，硬啟動會對設備以及電力系統造成一定的沖擊和影響，通過使用了變頻器的變頻調節技術之后，流經設備的電流可以根據電動機的實際需求實現自動控制逐漸上升，這種電動機的啟動方式，一方面能夠降低電力消耗，另一方面還能夠保護電動機及驅動的機械設備免受沖擊，提高設備的使用壽命。

3.3 降低設備耗電量

在水泥生產線上使用的大功率風機及水泵，裝機容量大電能消耗也比較大。通過采用交流變頻調速系統可以減少風和水在閥門和擋板上的能量損耗，因為水泵和風機的平方率負載特性，因此節能效果非常可觀。泵類和風機對變頻器選型要求不高，通過使用變頻器可以實現節能效果20%左右。當前我國的水泥生產企業已經普遍開始選用小功率的通用型變頻器，且隨著生產需要的發展，大功率高壓變頻器也被應用于大功率負載風機和高壓泵類，如在水泥企業的生產中使用高壓變頻器應用于功率為2500kW的窯尾高溫風機，通常，變頻器的選擇有幾個原則，價格適中、諧波干擾小、以及安全可靠，例如采用低壓功率單元串聯結構形式的高壓變頻器是較為理想的選擇，例如西門子羅賓康型高壓變頻器就是比較合適選型。

4 交流調速裝置使用中的注意事項

首先，電網會因為交流變頻調速傳動裝置的運行產生諧波而帶來干擾，要使得對電網干擾最小，應按中國GB/T14549-93諧波標準選用電抗器或者加諧波濾波器使得外界干擾對變頻調速器造成的影響最小，連接電纜和電動機走線必須實現相互隔離，放置在一個電纜架或者電纜線槽中都是不被允許的；屏敝對絞線使用于輸入和輸出信號回路中，進線電抗器和隔離變壓器根據需要選用，使干擾影響度使變得最小。在低速運行時須注意防止軸系統的震蕩，在高速運行時須防止超速。

5 結語

中國的社會主義正處于初級建設階段，是一個發展中國家，在社會發展的進程當中，節約能源是國家需要當前面對的一大重要問題，因此變頻節能技術在各行各業的應用中顯得至關重要。如果說當前的變頻節能技術，在水泥生產企業當中的應用尚處于初級階段，并未能完全有效發揮其技術效能的最大化，但是我們相信變頻節能技術，在我國的水泥行業生產領域，有著廣闊的發展與運用空間，尤其是對水泥生產設備進行改造，普遍的在機械設備中應用變頻調節技術可以實現水泥生產企業的節能效應最大化，通過節約大量的生產成本，大幅度的提高資源的利用效率，提升水泥生產企業的綜合市場競爭力，提升企業的社會形象實現可持續性發展。