浅谈变频节能技术在水泥生产中的应用

关振刚 刘刚

摘 要：作为基础建设产业的一种，水泥生产对我国的基础建设和建筑行业发展起到了非常重要的促进作用。但是由于水泥生产存在高污染和高能耗的问题，因此一直以来水泥企业在生产运营中对于节能降耗问题都非常重视。为了能够更好的在当前日益激烈的市场竞争中站稳脚跟，水泥生产企业必须在生产环节中积极推广先进的节能降耗技术，变频节能技术的应用就为水泥水产企业的节能降耗工作提供了有效的技术保障，基于此，本文就变频节能技术在水泥生产工作中应用进行了探讨。

关键词：变频技术；水泥生产；节能降耗

0 引言

水泥是建筑工程中必不可少的建筑材料之一，又被称为建筑行业发展的基础，在我国国民经济的地位非常重要。然而一直以来，水泥行业都存在高污染、高能耗以及附加值低的问题，这其中对水泥企业困扰最大的就是高能耗问题。各种水泥生产原料在进入生产线后，需要经过粉碎、煅烧和研磨等工艺流程，其中每一个环节都会有大量的热能和电能消耗。那么要如何降低水泥企业生产成本，对能源进行最大化的利用，如何改造现有的设备和工艺就成了当前水泥企业技术人员必须解决的一个重要课题。只有这样，才能在水泥生产过程中体现出节能环保、优质高效的特点，从而推动水泥生产企业持续健康发展。

1 水泥生产企业节能方面存在的问题

1.1 高能耗问题

水泥企业在生产过程中通过运用机械设备，能够使生产效率大大提高。但是机械设备运行过程中会产生非常巨大的能耗，在近年來我国对节能减排，绿色环保的理念的积极倡导以及大力推广新能源、新技术的背景下，水泥生产企业存在的高能耗问题开始受到广泛关注[1]。一直以来，对于水泥生产企业而言，设备能源消耗过高的问题都非常突出，通过对相关数据资料的调查发现，实际上水泥生产设备在运行过程中，只有约70%的能源消耗是用于实际生产中，还有30%能源因为设备运行不科学而被损耗浪费掉了。随着当前我国工业生产的快速发展，众多水泥生产企业开始在生产中使用全自动技术，进一步提高了机械设备在水泥生产过程中的应用，从而使节能降耗成为了当前水泥企业亟待解决的一个问题

1.2 故障损耗能量问题

除了在生产运行过程中水泥生产设备会出现严重的能源损耗外，水泥生产环境和工序也会经常性的导致机械设备出现故障，从而进一步造成能源的浪费。由于当前我国水泥从生产企业使用了大量的机械设备，因此具有较高的故障发生率，而每一次设备故障问题都会在不同程度上对企业的生产效率造成影响。此外，由于行业发展需要，近年来我国水泥生产规模不断扩大，很多企业为了提高经济效益，长时间超负荷的运行生产设备，进一步提高了设备故障的发生率。这也是水泥生产企业开展节能降耗工作必须注意的一个问题。

2 变频节能技术概述

通常情况下，电气设备的交流电频率都会在较长时间内维持一个固定的状态，通过对变频技术的应用，可以实现对频率的随意调节和利用。近年来，变频技术中发展最活跃，应用最广泛的一项技术就是调速技术，作为一项综合性非常强的技术应用，变频技术不仅包含了电力电子技术、电机传动技术和计算机技术，同时还融合了强弱电工作原理和机械设备原理等。简单来说，变频技术就是通过半导体元器件转化工频电流信号，从而使固定频率的交流电转变为直流电，之后再通过逆变将其转变成为其他频率的交流电[2]。逆变器在调控电流和电压时，机电设备就能实现无极调速，由此可见，变频技术的原理就是采用改变电流频率的方式，对电机转数进行控制，使其更近科学合理的运行，保证其运行的稳定性。

以水泥企业实际生产需要为依据对电机电机速度进行控制，能够有效提升工作效率，同时避免能源损耗。变频控制系统的基本控制方式是在不改变基频的情况下，为了维持磁通，必须根据一定的比例对电压和频率同时进行控制，如出现定子压降频率较低时，需适当提高电压对其进行补偿，高于基频时，由于无法再升高电压，则需要通过提高频率来减弱对磁通。以变频控制特性和基频综合情况为根据，按照电机拖动的基本原理，基频以下状态为“恒转矩调速”，基频以上的状态为“恒功率调速”。从通常意义上来看，一般我们指的变频技术为变频调速系统，应用变频调控技术并不会对生产机械的进动态性能提出太高的要求，不仅应用成本低，同时还能实现生产过程中能耗降低，有效降低水泥企业生产成本支出。

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

在水泥生产设备运行过程中，一旦设备产生无功功率就会有发热现象出现，并损坏设备线路。因此需要对无功功率的产生采取相应的控制措施，将变频节能技术应用到机械设备中自动控制设备，可以实现削减无功功率的目的，从而有效控制损耗的无功功率能耗，由于对设备的无功电能消耗起到了一定程度的控制作用，因此设备整体的电能运用效率也得到了提升，进而达到了节能降耗和延长设备使用寿命的目的。

3.2 改变设备启动方式

通过对变频节能技术的应用，还可以实现改变传统设备硬启动方式效果。传统的硬启动方式对于设备和电力系统都存在一定程度的冲击和影响，在运用变频调节技术后，根据电动机的实际需求，可以对流经设备的电流自动进行控制，使其逐渐上升，这种启动电机的方式，一方面能够使电力消耗得到明显降低，另一方面还能对电动机及其驱动的机器设备进行保护，提高其使用寿命。

3.2 降低设备耗电量

一般来说，水泥生产设备都会使用功率较大的水泵和风机，不仅装机容量大，而且电能消耗也很高。通过对交流变频调速系统的运用，能够有效使水泵和风机阀门、挡板所损耗的能量减少，由于水泵和风机具有平方率负载特性，所以节能效果非常有效。风机和水泵对于变频器型号没有太高的要求，使用变频器一般能节约20%左右的电能[3]。目前，小功率通用性变频器已经在我国水泥生产企业得到普遍运用，并且随着生产规模的不断扩大，一些大功率的高压变频器也开始在高压泵类和大功率风机中加以应用，例如在功率2500kW的窑尾高温风机中使用高压变频器。一般情况下，选择变频器应遵循价格适中、谐波干扰小和安全可靠这几个原则，因此比较理想的选择就是采用低压功率单元串联结构形式的高压变频器，如西门子罗宾康型高压变频器。

4 交流调速装置使用中的注意事项

在运用交流变频调速节能技术过程中，必须注意以下几个方面的问题：首先，交流变频调速传动装置运行时产生的谐波会对电网造成干扰，为了最大程度的降低其对电网的干扰，须以中国 GB/T14549-93 谐波标准为标准使用谐波滤波器或电抗器降低外界对变频调速器的影响；电缆和电动机连接线应进行隔离；设备低速运行时应注意防止轴系统震荡，高速运行时则需要防止超速。

结语：

总而言之，节能降耗是我国社会当前阶段的发展中必须面对的一个重大课题。结合我国水泥生产企业实际情况，通过合理运用变频节能技术，降低水泥生产能耗对于企业发展具有非常重要的意义，水泥企业生产过程中存在的很多问题都能迎刃而解，不仅实现了对企业生产成本的控制，降低了对环境的污染，同时还与我国社会和谐发展的需要相符合，也是水泥制造行业实现健康持续发展的重要措施。

参考文献：

[1]彭文才.变频技术在水泥生产企业节能改造中的应用[J].建材世界，2016，37（6）：55-59.

[2]梁永武.降低水泥厂用电量和节能改造的综合探讨[J].现代装饰（理论），2014（7）：184-184.

[3]祝张法，王荣东.兆山水泥公司变频节能技术的应用[J].水泥，2010（1）：48-50.