摘 要：在水泥制造行業(yè)，某些功率大、且連續(xù)運行的設(shè)備耗電量高是水泥制造成本高居不下的一個重要因素。據(jù)統(tǒng)計在水泥制造成本中電費成本約占總成本的30%左右，因此很有必要通過對相應(yīng)耗電量大的設(shè)備做一些工藝上的節(jié)能改造，利用節(jié)電的效果來降低水泥的制造成本、提高經(jīng)營上的利潤空間和市場競爭力。
前言
通過了解水泥制造工藝，及對一些水泥廠生產(chǎn)設(shè)備的實際考察，大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是一些大功率設(shè)備在生產(chǎn)過程中絕大部分時間都是不滿負(fù)荷,設(shè)備運行的自動化程度相當(dāng)?shù)?幾乎完全靠人工調(diào)節(jié),如機立窯供風(fēng)系統(tǒng)、成球預(yù)加水系統(tǒng)、生料均化給料系統(tǒng)、水泥選粉系統(tǒng)、機立窯卸料系統(tǒng)等。普傳公司和天馬水泥有限公司的工程技術(shù)人員通過對以上系統(tǒng)的長期跟蹤研究，并結(jié)合改造幾十條水泥生產(chǎn)線的實踐經(jīng)驗，開發(fā)出比較成熟的水泥廠五大生產(chǎn)系統(tǒng)變頻調(diào)速控制的改造方案，此方案投資少，安裝、調(diào)試及控制方便，運行可靠，節(jié)電效果明顯，并提高了生產(chǎn)過程的自動化程度和加工工藝精度，受到水泥制造行業(yè)的歡迎。
某泥制造有限公司共有三條水泥生產(chǎn)線，我們首先從2002年四月份開始對一臺132 kW 選粉風(fēng)機進行變頻改造，經(jīng)過一段時間的測試證明節(jié)能效果特別明顯 ，所以從去年下半年年開始，陸續(xù)對立窯上的送風(fēng)機（245 kW一臺，215kW兩臺）、選粉機、選粉風(fēng)機及盤塔送料等電機進行了變頻改造，至今已投資約130萬元，改造了從1.5KW到250 KW大小共130臺電機。改造后的實際測試情況證明在幾個月的時間里靠節(jié)約的電費就收回整體投資，在以后的生產(chǎn)經(jīng)營中也能夠以較低的生產(chǎn)成本在市場的競爭中處于更有力的位置。下面就該水泥制造有限公司的改造情況來分析上述各系統(tǒng)變頻改造方案的實際效果。
一、 機立窯供風(fēng)系統(tǒng)系統(tǒng)變頻改造裝置
該水泥有限公司像其它的老水泥企業(yè)一樣，機立窯供風(fēng)系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開啟角度的落后的機械調(diào)節(jié)方法來滿足燒結(jié)時不同的用風(fēng)量，這種操作方式的缺點是明顯的：1、電能浪費嚴(yán)重;2、調(diào)節(jié)精度差;3、啟動電流對電網(wǎng)沖擊大;4、電機及風(fēng)機的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強度重;5、起動時機械沖擊大,設(shè)備使用壽命低;6、噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。改造后的變頻供風(fēng)系統(tǒng)是在保留原供風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原回路并聯(lián)，形成雙回路可轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，并將變頻器的調(diào)速裝置安裝在窯上，通過調(diào)節(jié)電機（風(fēng)機）的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)燒結(jié)時的用風(fēng)量。其特點：1、節(jié)電效果好（由于電機消耗的功率跟電機轉(zhuǎn)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(fēng)量，節(jié)電率大于百分之二十）;2、具有軟起功能，降低負(fù)荷強度，延長設(shè)備使用壽命，啟動電流小，相當(dāng)于增加電網(wǎng)容量;3、調(diào)節(jié)風(fēng)量精度準(zhǔn)確、方便;4、無需旁通放風(fēng)，減少水泥粉塵污染等。改造后的測試結(jié)果見表一。
二、 成球供水系統(tǒng)
生料成球工序是影響水泥熟料燒結(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應(yīng)用變頻器后能通過跟蹤生料供給量對成球預(yù)加水泵的轉(zhuǎn)速進行無級調(diào)速，從而實現(xiàn)全自動化的閉環(huán)控制，料水配合穩(wěn)定，成球效果良好，大大提高水泥燒結(jié)質(zhì)量。此系統(tǒng)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(tǒng)
此系統(tǒng)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(diào)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(tǒng)
水泥選粉系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)所生產(chǎn)的水泥的標(biāo)號的不同，調(diào)節(jié)選粉機和選粉風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，從而選出不同細(xì)度的水泥制品。老式選粉機要調(diào)整風(fēng)機軸上的扇葉的數(shù)量和角度，經(jīng)過對比試驗達到所要求的選粉細(xì)度;新式選粉系統(tǒng)分選粉機和選粉風(fēng)機兩部分，選粉機由滑差電機調(diào)速，選粉風(fēng)機靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板角度調(diào)節(jié)用風(fēng)量。這兩種系統(tǒng)都存在操作工藝復(fù)雜、調(diào)節(jié)精度差、浪費電能嚴(yán)重的缺點，特別是滑差點機不但費電，由于水泥制造環(huán)境粉塵嚴(yán)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(tǒng)還是新式系統(tǒng)，只要將電機調(diào)節(jié)到一個特定的轉(zhuǎn)速就能選出所需要的細(xì)度的顆粒，在節(jié)約電能的同時還做到了連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，既提高了勞動效率，又降低了勞動強度，綜合效益明顯。（具體測試結(jié)果見表二）
五、 立窯卸料系統(tǒng)
為使水泥燒結(jié)過程中加料、供風(fēng)、卸料三平衡，立窯普遍采用滑差電機（電磁調(diào)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(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境的需要，而且在相同輸出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速時相差更多，因此采用變頻調(diào)速系統(tǒng)代替滑差調(diào)速后，解決以上所訴的缺點，且調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑差調(diào)速電機，在節(jié)電的同時維修費用也大大降低，在各行業(yè)得到普遍應(yīng)用。
應(yīng)用變頻器對可以調(diào)速的電機進行控制，在節(jié)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(tǒng)和機械系統(tǒng)啟動和工作時的負(fù)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(huán)境惡劣而造成的電機故障率。
六、 意外收獲
由于變頻器工作和啟動時電流的下降，為其他設(shè)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(wǎng)電壓不穩(wěn)和電力容量偏小的場合尤為有利。象該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(shè)備時變電所可暫不增容,可節(jié)省大量投資。
當(dāng)然，經(jīng)過變頻改造后還應(yīng)加強生產(chǎn)工藝方面的管理，再生產(chǎn)允許的條件下合理的調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，以達到理想的節(jié)能結(jié)果。這有待于在以后的工作中加以不斷的完善。
結(jié)論
水泥廠成功的經(jīng)驗充分說明了水泥行業(yè)變頻改造的非凡潛力，之所以能在不到一年的時間內(nèi)投入這么大的資金進行改造，一方面是因為該公司具有很強的經(jīng)濟實力及公司領(lǐng)導(dǎo)層具有非凡的遠(yuǎn)見卓識，另一方面也充分說明投資這項改造公司可以得到豐厚的利益回報，并且整體提高了公司在生產(chǎn)工藝方面的自動化程度。
