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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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佛朗克變頻器在水泥行業(yè)的應(yīng)用

佛朗克變頻器在水泥行業(yè)的應(yīng)用

1 、引言
(1) 水泥工藝概述
水泥是建筑中三大才之首的建筑材料,是建筑中三大膠凝劑(石灰、石膏、水泥)之一,和石油、鋼鐵并稱(chēng)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)三大基礎(chǔ)命脈。
水泥工藝過(guò)程,通常簡(jiǎn)要地概括為“兩磨一燒”,即首先將原料粉磨成生料,然后經(jīng)過(guò)煅燒形成熟料,再將熟料粉磨成水泥。除了水泥生產(chǎn)中主要單元操作外,水泥生產(chǎn)中還包括其他重要生產(chǎn)環(huán)節(jié):如破碎、烘干、配料、均化、儲(chǔ)存、計(jì)量、輸送、收塵等。
 (2) 水泥廠的變頻節(jié)能
水泥廠亦是個(gè)耗電大戶(hù),近幾年來(lái)應(yīng)用變頻器的項(xiàng)目逐日擴(kuò)大。主要是立窯的羅茨鼓風(fēng)機(jī)、園盤(pán)給料機(jī),予加水成球,螺旋輸送機(jī)、粉碎機(jī)、破碎機(jī)、皮帶輸送機(jī),以及排風(fēng)扇等。應(yīng)用后不但節(jié)省了電費(fèi)支出,并提高了產(chǎn)品質(zhì)量,亦增加了使用上的靈活性,對(duì)不同工藝性要求適應(yīng)性更強(qiáng)。變頻調(diào)速技術(shù)在我國(guó)水泥行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛。在生產(chǎn)工藝需要調(diào)速的許多環(huán)節(jié),如回轉(zhuǎn)窯、單冷機(jī)、喂料機(jī)、配料系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、水泵等,以交流變頻調(diào)速取代調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速以及直流調(diào)速已成為一種必然趨勢(shì)。
(3) 水泥廠的變頻器安裝和使用
水泥廠因生產(chǎn)線(xiàn)粉塵較大,調(diào)速機(jī)械大多安裝在室外或庫(kù)下,環(huán)境較其它行業(yè)相比較為惡劣,而操作人員一般集中在電控室,變頻器作為較精密的儀器設(shè)備,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)常無(wú)人且環(huán)境較差,對(duì)設(shè)備不利。故在水泥生產(chǎn)線(xiàn)上,變頻器應(yīng)安裝在電控室內(nèi)。如要求多臺(tái)變頻器安裝在同一電控室的某一個(gè)控制屏內(nèi),則必須采用抗干擾的措施以保證系統(tǒng)正常工作。
變頻器控制線(xiàn)必須采用屏蔽電纜,并且在布線(xiàn)范圍內(nèi)必須與動(dòng)力線(xiàn)相距>0.1m,相交時(shí)必須轉(zhuǎn)90°,千萬(wàn)不要將控制線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)放在同一電纜托架(或線(xiàn)框)內(nèi),以避免變頻器控制信號(hào)受到干擾。變頻器負(fù)載輸出線(xiàn)也要采取屏蔽措施,選用鎧裝電纜,以避免變頻器對(duì)附近儀表產(chǎn)生干擾。部分變頻器頂部有散熱孔,灰塵和金屬物易于由此進(jìn)入裝置內(nèi)部,應(yīng)采取防護(hù)措施,防止內(nèi)部短路。在變頻器接線(xiàn)時(shí)要特別注意電源的輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)絕不能接錯(cuò),將電源輸入線(xiàn)接上變頻器輸出位置,會(huì)立刻損壞設(shè)備。
通常變頻器連接到電機(jī)的電纜長(zhǎng)度要求不能超過(guò)50m,使用屏蔽電纜不能超過(guò)25m。這就必須要考慮變頻器到受控電機(jī)之間的距離問(wèn)題,在水泥廠中一般會(huì)碰到超過(guò)規(guī)定距離的情況。通常解決的方法有兩個(gè),其一是在超過(guò)規(guī)定距離的線(xiàn)路上串入電流值適合的出線(xiàn)電抗器;其二是加大變頻器功率一個(gè)等級(jí),這種方式特別適合于多臺(tái)集中群控、安裝位置狹小擁擠、要求規(guī)范(如微機(jī)配料系統(tǒng))等場(chǎng)合。
2、 機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)變頻調(diào)速裝置
在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用濕法水泥回轉(zhuǎn)窯大都采用離心通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)窯內(nèi)風(fēng)量,由于生產(chǎn)過(guò)程中工礦的不斷變化及其他多種因素的影響,設(shè)計(jì)選型時(shí),離心通風(fēng)機(jī)通常預(yù)留較大富裕量; 所以在實(shí)際的使用過(guò)程中,為滿(mǎn)足大窯的工礦要求,在進(jìn)風(fēng)管道中設(shè)置電動(dòng)閥門(mén)、擋風(fēng)板等裝置,通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量,這種通過(guò)增加系統(tǒng)阻力來(lái)改變風(fēng)量的辦法,造成大量的電能消耗。而采用調(diào)速方式調(diào)節(jié)風(fēng)量節(jié)電效果就十分理想。風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)電原理:對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制屬于減少空氣動(dòng)力節(jié)電方法,是一種比較理想的節(jié)電方式。它和調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)控制風(fēng)量方法向比較,有明顯的節(jié)電效果。
因此不少立窯爐水泥廠都已選用變頻器對(duì)立窯尤其是羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后,都收到了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效果,節(jié)電率可達(dá)30~50%,改變了過(guò)去以調(diào)節(jié)出口(進(jìn)口)閥門(mén)開(kāi)度方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式,勞動(dòng)強(qiáng)度減輕,調(diào)節(jié)的及時(shí)性好,提高了產(chǎn)品的合格率,單耗明顯下降,這是個(gè)成功的應(yīng)用范例,值得向大家推薦的。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)個(gè)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降成正比,雖然不同于一般風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)電率更高,但因它的功率較大,而且只要爐墻不壞,是連續(xù)24小時(shí)工作的,并開(kāi)動(dòng)時(shí)間亦很長(zhǎng)。因此節(jié)電潛力大,節(jié)電費(fèi)用高,值得向大家推廣使用變頻器,這一先進(jìn)的技術(shù)成果,投資回收期亦短約在一年內(nèi)。
國(guó)內(nèi)中小城市及縣級(jí)水泥廠數(shù)以千計(jì),大都是立窯生產(chǎn)水泥的,故大有市場(chǎng)潛在力,若再配上水泥微機(jī)配料自動(dòng)裝置后,更是錦上添花的大好事。
3、 回轉(zhuǎn)窯變頻調(diào)速系統(tǒng)
3.1 回轉(zhuǎn)窯傳動(dòng)現(xiàn)狀
在水泥廠回轉(zhuǎn)窯拖動(dòng)上的應(yīng)用近十幾年來(lái),回轉(zhuǎn)窯主拖動(dòng)一直使用直流調(diào)速。但這種調(diào)速電路復(fù)雜,維修難度大,操作繁瑣,導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不平穩(wěn),增加了操作人員的看火難度;直流電動(dòng)機(jī)在溫度高、粉塵大的惡劣環(huán)境中工作,其炭刷、整流子損壞嚴(yán)重,維修費(fèi)用高。
回轉(zhuǎn)窯負(fù)載的特點(diǎn)分析:啟動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料處于正下方,在窯起動(dòng)并不斷加速的過(guò)程中,整個(gè)窯體及窯內(nèi)的物料克服自身慣性而升速,當(dāng)物料偏移正下方最大角度時(shí),此時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大,這是個(gè)加速過(guò)程,一個(gè)克服設(shè)備巨大慣性的過(guò)程。一旦驅(qū)動(dòng)電流克服了這種大慣性負(fù)載而起動(dòng)起來(lái),維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的驅(qū)動(dòng)能量及轉(zhuǎn)矩就很小了。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的這種負(fù)載特點(diǎn),選擇變頻器及電動(dòng)機(jī)的功率就比較復(fù)雜,功率選擇過(guò)大,起動(dòng)沒(méi)問(wèn)題,但正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)大馬拉小車(chē)現(xiàn)象,能耗大,一次性投資加大;功率選擇小些適合于正常運(yùn)行,效率高投資小,但不能正常起動(dòng)。
當(dāng)然,所謂窯的基本特性為恒轉(zhuǎn)矩,是指它在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的特性,但在啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)程中卻遠(yuǎn)非如此。窯啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與上次停窯時(shí)的工況、窯內(nèi)物料理化狀況、停窯時(shí)間以及此間的窯彎曲變形、各軸承油膜傷失程度、物料溫度降低等因素相關(guān),難以確切量化。但從窯啟動(dòng)的角度來(lái)說(shuō),克服堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和越過(guò)窯內(nèi)物料滾落點(diǎn)轉(zhuǎn)矩為其關(guān)鍵所在。
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