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日富RF系列變頻器在水泥、建材行業(yè)應(yīng)用

前在我國各行各業(yè)的各類機(jī)械與電氣設(shè)備中與風(fēng)機(jī)水泵配套的電機(jī)約占全國電機(jī)裝機(jī)量的60%,耗用電能約占全國發(fā)電總量的三分之一。并且大多數(shù)風(fēng)機(jī)、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象。因生產(chǎn)、工藝等方面的變化,需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體和液體的流量、壓力、溫度等;目前,許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風(fēng)板或閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式,并以浪費(fèi)電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式,不僅浪費(fèi)了寶貴的能源,而且調(diào)節(jié)精度差,很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務(wù)等方面的要求,負(fù)面效應(yīng)十分嚴(yán)重。 

  變頻調(diào)速器的出現(xiàn)為交流調(diào)速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術(shù)的不斷完善、發(fā)展。變頻調(diào)速性能日趨完美,已被不同學(xué)科、不同行業(yè)的工程技術(shù)人員廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的交流調(diào)速。為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,推動了工業(yè)生產(chǎn)的自動化進(jìn)程。

  變頻調(diào)速用于交流異步電機(jī)調(diào)速,其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往任何交、直流調(diào)速方式。而且結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試使用方便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著,已經(jīng)成為交流電機(jī)調(diào)速的最新潮流。

  二、變頻調(diào)速節(jié)能原理:

  采用變頻器對風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制,屬于減少空氣動力的節(jié)電方法,它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較,具有明顯的節(jié)電效果。 

  由圖可以說明其節(jié)電原理:

  圖中,曲線(1)為風(fēng)機(jī)在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓一風(fēng)量(H―Q)特性,曲線(2) 為管網(wǎng)風(fēng)阻特性(風(fēng)門全開)。

  假設(shè)風(fēng)機(jī)工作在A點效率最高,此時風(fēng)壓為H2,風(fēng)量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產(chǎn)工藝要求,風(fēng)量需要從Q1減至Q2,這時用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力,使管網(wǎng)阻力特性變到曲線(3),系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運(yùn)行。從圖中看出,風(fēng)壓反而增加,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。如果采用變頻器調(diào)速控制方式,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到 n2,根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律,畫出在轉(zhuǎn)速n2風(fēng)量(Q―H)特性,如曲線(4)所示。可見在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下,風(fēng)壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效果是十分明顯的。

  風(fēng)機(jī)是傳送氣體的機(jī)械設(shè)備,從流體力學(xué)原理得知,風(fēng)機(jī)風(fēng)量與電機(jī)轉(zhuǎn)速功率相關(guān):風(fēng)機(jī)的風(fēng)量(流量)與風(fēng)機(jī)(電機(jī))的轉(zhuǎn)速成正比,風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓與風(fēng)機(jī)(電機(jī))的轉(zhuǎn)速的平方成正比,風(fēng)機(jī)的軸功率等于風(fēng)量與風(fēng)壓的乘積,故風(fēng)機(jī)的軸功率與風(fēng)機(jī)(電機(jī))的轉(zhuǎn)速的二次方成正比(即風(fēng)機(jī)的軸功率與供電頻率的二次方成正比):

  眾所周知,在供風(fēng)系統(tǒng)中,對于風(fēng)機(jī),其風(fēng)壓(H)、風(fēng)量(Q)、轉(zhuǎn)速(n)和軸功率(P)之間存在如下關(guān)系:

  Q=K1×n

  H=K2×n2

  P=K3×H×Q=K1×K2×K3×n3=K×n3

  結(jié)論:改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變風(fēng)機(jī)的功率

  根據(jù)電學(xué)原理交流電機(jī)轉(zhuǎn)速如下:

  n=60f(1-s)/p

  式中:n-電機(jī)轉(zhuǎn)速, f-電源頻率,  p-電機(jī)的極對數(shù), 

  s-轉(zhuǎn)差率。

  由公式可見,電機(jī)調(diào)速有多種,如調(diào)壓調(diào)速,變極調(diào)速,串級調(diào)速和變頻調(diào)速等。其中變頻調(diào)速方式的調(diào)速范圍寬,電機(jī)效率高、適用面廣,節(jié)能效果好。結(jié)論:改變風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率就可改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

  電機(jī)轉(zhuǎn)速與節(jié)能率的關(guān)系表

頻率f(Hz)
轉(zhuǎn)速N%
風(fēng)量Q%
風(fēng)壓H%
軸功率P%
節(jié)電率
50
100%
100%
100%
100%
0.00%
45
90%
90%
81%
72.9%
27.10%
40
80%
80%
64%
51.2%
48.80%
35
70%
70%
49%
34.3%
65.70%
  根據(jù)上述原理可知改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變風(fēng)機(jī)的功率。

  例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz,則P45/P50=453/503=0.729,即P45=0.729P50    理論上節(jié)電率達(dá)  29.1%。

  將供電頻率由50 Hz降為40Hz,則P40/P50=403/503=0.512,即P40=0.512P50 ,理論上節(jié)電率達(dá)  48.2%。

  三、水泥廠的的生產(chǎn)情況:

  風(fēng)機(jī)是水泥生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備,也是消耗電量最大的設(shè)備之一。不過,電量消耗的絕對數(shù)字本身并不重要。重要的是,該消耗量的相當(dāng)部份并沒有用于生產(chǎn)需要,而是白白的浪費(fèi)掉了!在行業(yè)竟?fàn)幦找婕ち业氖袌鰲l件下,企業(yè)為了贏得市場,必須采取各種挫施不斷提高企業(yè)在市場竟?fàn)幹械木範(fàn)幠芰ΑH绻f開源節(jié)流是從管理的角度提高企業(yè)的竟?fàn)幠芰Φ姆椒?,則提高生產(chǎn)效率,降低產(chǎn)品單耗就是提高企業(yè)竟?fàn)幠芰Φ闹匾U稀?BR data-filtered="filtered">
  水泥生產(chǎn)的主要設(shè)備是窯爐,窯爐有分立式(立窯)和臥式(回轉(zhuǎn)式)。就綜合指標(biāo)而言,立窯遠(yuǎn)不能與回轉(zhuǎn)窯相比,然而,立窯在現(xiàn)在中小水泥廠中仍占有很大的比例,且不可能馬上全部退出生產(chǎn)應(yīng)用。對一臺3-10年內(nèi)不能退出生產(chǎn)的立窯進(jìn)行技術(shù)改造即具有極其重要的意義。

  立窯的生產(chǎn)過程:燃料和水泥原料分別從立窯的頂端送入窯體中,在窯的中部混合燃燒,燃燒所需的空氣由鼓風(fēng)機(jī)從窯的底部送入。燃燒過后產(chǎn)生的熟料由窯的底部出口送出。

  在上述生產(chǎn)過程中,傳統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)由羅茨鼓風(fēng)機(jī)、送風(fēng)管道和放風(fēng)閥門組成。由于生產(chǎn)過程中風(fēng)的需求量取決于燃料質(zhì)量、原材料質(zhì)量。另外,整過生產(chǎn)過程中不同的時間段對風(fēng)的需求量也有很大的不同。因此,在整過生產(chǎn)過程中,送入窯爐的通風(fēng)量需要經(jīng)常調(diào)整。在傳統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)中,風(fēng)機(jī)時刻處于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),即送風(fēng)量是固定的。風(fēng)量的調(diào)整是靠放風(fēng)閥的開度進(jìn)行的。或是說,每當(dāng)窯爐對風(fēng)的需求量減少時(此時進(jìn)行放風(fēng)),便是能量浪費(fèi)產(chǎn)生的時刻。因為風(fēng)是由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的,放掉的風(fēng)就是放掉電能,白白地放掉電能是一種極大的浪費(fèi)。窯爐需要的風(fēng)量越小,放掉的就越大,能量浪費(fèi)就越嚴(yán)重。據(jù)某一水泥生產(chǎn)現(xiàn)場統(tǒng)計,窯爐20%的時間需要滿風(fēng)量,40%時間處于80%的滿風(fēng)量,另40%時間風(fēng)量的需求量約為65%的滿風(fēng)量。在這種情況下,不需要的那20%和35%的風(fēng)量就白白地浪費(fèi)掉了,前者的能量浪費(fèi)約為48%,而后者的能量浪費(fèi)竟高達(dá)65%。

  四、水泥機(jī)立窯、回轉(zhuǎn)旋窯節(jié)能應(yīng)用

  深圳市日業(yè)電氣有限公司的工程技術(shù)人員針對水泥廠旋窯、機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)、進(jìn)行了長期跟蹤專門研究,開發(fā)生產(chǎn)了水泥廠專用變頻器及《變頻調(diào)速控制柜》,通過上百條水泥生產(chǎn)線實際應(yīng)用,該裝置安裝調(diào)試方便,運(yùn)行可靠,節(jié)電效果明顯,在提高生產(chǎn)效率、改善生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)保等方面效果明顯,受到水泥行業(yè)的歡迎。

  機(jī)立窯、回轉(zhuǎn)旋窯供風(fēng)系統(tǒng)變頻調(diào)速裝置

  采用《變頻調(diào)速控制柜》或變頻器調(diào)速取代調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或閥門開啟度來調(diào)節(jié)用風(fēng)量的比例(即調(diào)節(jié)風(fēng)量利用率),滿足原水泥生料燒結(jié)時不同用風(fēng)量的落后的傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)節(jié)方法,(這種傳統(tǒng)供風(fēng)方法缺點是電能浪費(fèi)嚴(yán)重、調(diào)節(jié)精度差、啟動電流大、噪音大、粉塵污染嚴(yán)重)。變頻改造后的供風(fēng)系統(tǒng)是在保留原工頻控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原工頻控制并聯(lián),形成的雙回路控制系統(tǒng),從而保障生產(chǎn)的連續(xù)正常運(yùn)行。其特點:由于變頻器具有軟起動功能,電機(jī)啟動時無大電流沖擊,延長設(shè)備使用壽命;由于變頻器可任意調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電機(jī)輸入頻率改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,因此可按燒結(jié)時不同階段所需風(fēng)量,準(zhǔn)確調(diào)節(jié)供風(fēng)量,無須旁通放風(fēng)、減少噪音污染、節(jié)電可達(dá)15%—40%。綜合效益可觀,一般6個月—12個月可收回全部投資。(如廣東恩平水泥廠2004年7月選用315KW變頻器用于立窯風(fēng)機(jī)改造,節(jié)電率高達(dá)38%,僅節(jié)電一項,7個月即可收回投資。)

  交流鼠籠電機(jī)因結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維修方便,應(yīng)用十分廣泛。約占全國電機(jī)總用量的80%。采用變頻調(diào)速技術(shù)與交流鼠籠電機(jī)結(jié)合,作為新一代調(diào)速設(shè)備,可謂是良馬配好鞍。是當(dāng)今最佳調(diào)速設(shè)備的完善結(jié)合。

  六、公司簡介及產(chǎn)品特點

  青島日富自動化設(shè)計院隸屬于日富集團(tuán),是一家現(xiàn)代化專業(yè)從事變頻器的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,擁有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)與自主商標(biāo)的高新企業(yè)。 

  公司致力于開發(fā)各種變頻技術(shù)和產(chǎn)品,不斷引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),與國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)建立聯(lián)盟,以技術(shù)為先導(dǎo)不斷創(chuàng)新。目前已經(jīng)開發(fā)出具有國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品,有恒轉(zhuǎn)距、平方轉(zhuǎn)矩型、注塑機(jī)專用型三大系列。日富系列變頻器是采用正弦波PWM控制方式的變頻器,低速額定轉(zhuǎn)矩輸出,超靜音穩(wěn)定運(yùn)行,內(nèi)置PID功能可以方便的實現(xiàn)PID閉環(huán)控制,先進(jìn)的自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,控制方式多樣,多達(dá)40種的完善保護(hù)及報警功能,多種參數(shù)在線監(jiān)視及在線調(diào)整,內(nèi)置RS-485通訊接口,操作靈活,能最大限的滿足用戶的多種需求。節(jié)能運(yùn)行可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率。

  日富集團(tuán)堅持以市場為導(dǎo)向,營銷為龍頭,基地為依托,人才為根本,機(jī)制為保障,發(fā)揮整體綜合優(yōu)勢,使之成為縱深發(fā)展的現(xiàn)代化企業(yè)?!罢\信、務(wù)實、高效、創(chuàng)新”是我們的企業(yè)精神,通過建立持續(xù)的產(chǎn)品科技優(yōu)勢和市場競爭優(yōu)勢,為客戶提供系統(tǒng)、完善、周詳?shù)姆?wù)。
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