水泥企业电气变频技术节能研究

韦裕光

（广西鱼峰水泥股份有限公司 广西柳州 545008）

变频技术是随着科学技术的发展逐步发展起来的，随着工业自动化水平的不断提高，以及电力电子技术的广泛应用，变频技术在各行各业中被推广开来，在实际的生产当中，通过应用变频控制技术可以实现，环保节能效应，该项技术是被公认的最有效的节能方式之一。变频技术在各行各业中的应用能够提高工业生产自动化的水平，并实现对生产工艺的提升，变频节能技术被应用在电气设备上，能够一定程度上消减电能的消耗，实现设备的节能效应。此外，在电气设备上应用变频技术维修和维护的费用也得到了大大的降低，作为高能耗的水泥生产企业，变频节能技术的应用更加具有重要的意义。

1 水泥生产企业节能方面存在的问题

1.1 高能耗

水泥生产企业中的机械设备的应用，能够大大提高生产的效率，但是设备运行中所产生的能耗是非常巨大的，随着国家积极倡导节能减排，绿色环保的概念，以及新能源新技术的推广发展，水泥生产企业面临着巨大的高能耗问题需要解决，水泥生产设备的能源消耗量巨大是一个比较突出的问题，通过相关数据调查发现，在水泥行业的生产设备运行过程当中，所消耗的能量，基本上只有70%是用于生产中的，而其余30%以上都是因为设备的不科学运行，而造成的损耗与浪费，原来随着我国工业生产的发展，全自动化技术被逐步应用于水泥生产行业，因此机械设备的运用程度将会进一步提高，能源的浪费问题也会进一步凸显[1]。

1.2 故障损耗能量

水泥生产设备除了在运行当中消耗严重之外，由于生产环境与生产工序的特殊性，经常会发生机械故障的产生，机械故障产生会带来对水泥行业能耗的进一步浪费。水泥行业的机械设备使用数量较多，因此故障率的发生也比较高，一旦设备发生故障将会对企业的生产效率带来直接的影响，同时由于行业的发展需求，水泥生产的需求量被进一步扩大，由此造成了机械设备的长时间超负荷运行，一定程度上又造成了设备的故障产生，因此水泥生产企业的节能工作是一项重大的问题。

2 变频节能技术概述

我们知道，通常电气设备的交流电频率在很长时间内都是维持在一个固定的状态下的，而通过使用变频技术，可以使得频率成为被可以利用和随意调节的资源。近些年来，变频技术中的调速技术成为发展最快最活跃应用最广泛的技术之一，变频技术是一种综合性比较强的技术应用，它包含了电力电子技术以及计算机技术和电机传动技术在内，同时它又融合了机械设备的原理以及强弱电工作原理，是一项综合性很强的技术手段，简而言之，变频技术通过半导体元器件对工频电流的信号进行转化，使固定频率的交流电转化成直流电，再通过逆变使其变成其它频率的交流电，机电设备在逆变器对电流和电压进行调控的时候，能够实现无级调速的状态，因此变频技术的原理就是通过进行电流频率的改变，实现对电机转数的有机控制，从而使得电机设备的运行更为合理，确保电机的运行平稳。按照生产的需求实现对电机的加减速控制，从而可以避免能源的损耗并进一步提升工作效率。

变频控制系统，它的基本控制方式是在基频不变的情况下，为了维持磁通不变，须按比例同时控制电压和频率，定子压降在低频时还应抬高电压以实现补偿，在基频以上通过提高频率迫使对磁通实现减弱，由于再升高电压无法实现。根据变频控制特性，基频综合以上情况，按照电机拖动基本原理，“恒转矩调速”为基频以下状态，“恒功率调速”属于基频以上。我们通常意义上所指的变频技术就是指变频调速系统，变频调控技术的采用，对生产机械在进动态性能的要求上并不做太大的提高要求，其使用的成本也比较低，还能进一步的降低生产中的能量消耗以及成本支出，变频控制系统是电气调速系统的核心部分，变频技术中的主要装置是变频器[2]。

3 交流变频调速系统节能功能在水泥生产企业的实现

3.1 控制设备无功功率产生

设备一旦产生无功功率就会造成设备的发热现象，由此会引发设备线路的损坏，因此需要降低控制无功功率的产生，通过在机械设备中使用了变频节能技术实现对设备的自动控制，由此无功功率的出现被削减后，损耗的无功功率能耗也就得到了有效的控制，因为在一定程度上对设备的无功电能消耗起到控制作用，提升设备的整体电能运用效率，提高了设备的使用寿命也达到了节能效果。

3.2 改变设备启动方式

此外，通过使用了节能变频调节技术对传统的设备硬启动方式实现了变革，硬启动会对设备以及电力系统造成一定的冲击和影响，通过使用了变频器的变频调节技术之后，流经设备的电流可以根据电动机的实际需求实现自动控制逐渐上升，这种电动机的启动方式，一方面能够降低电力消耗，另一方面还能够保护电动机及驱动的机械设备免受冲击，提高设备的使用寿命。

3.3 降低设备耗电量

在水泥生产线上使用的大功率风机及水泵，装机容量大电能消耗也比较大。通过采用交流变频调速系统可以减少风和水在阀门和挡板上的能量损耗，因为水泵和风机的平方率负载特性，因此节能效果非常可观。泵类和风机对变频器选型要求不高，通过使用变频器可以实现节能效果20%左右。当前我国的水泥生产企业已经普遍开始选用小功率的通用型变频器，且随着生产需要的发展，大功率高压变频器也被应用于大功率负载风机和高压泵类，如在水泥企业的生产中使用高压变频器应用于功率为2500kW的窑尾高温风机，通常，变频器的选择有几个原则，价格适中、谐波干扰小、以及安全可靠，例如采用低压功率单元串联结构形式的高压变频器是较为理想的选择，例如西门子罗宾康型高压变频器就是比较合适选型。

4 交流调速装置使用中的注意事项

首先，电网会因为交流变频调速传动装置的运行产生谐波而带来干扰，要使得对电网干扰最小，应按中国GB/T14549-93谐波标准选用电抗器或者加谐波滤波器使得外界干扰对变频调速器造成的影响最小，连接电缆和电动机走线必须实现相互隔离，放置在一个电缆架或者电缆线槽中都是不被允许的；屏敝对绞线使用于输入和输出信号回路中，进线电抗器和隔离变压器根据需要选用，使干扰影响度使变得最小。在低速运行时须注意防止轴系统的震荡，在高速运行时须防止超速。

5 结语

中国的社会主义正处于初级建设阶段，是一个发展中国家，在社会发展的进程当中，节约能源是国家需要当前面对的一大重要问题，因此变频节能技术在各行各业的应用中显得至关重要。如果说当前的变频节能技术，在水泥生产企业当中的应用尚处于初级阶段，并未能完全有效发挥其技术效能的最大化，但是我们相信变频节能技术，在我国的水泥行业生产领域，有着广阔的发展与运用空间，尤其是对水泥生产设备进行改造，普遍的在机械设备中应用变频调节技术可以实现水泥生产企业的节能效应最大化，通过节约大量的生产成本，大幅度的提高资源的利用效率，提升水泥生产企业的综合市场竞争力，提升企业的社会形象实现可持续性发展。