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高压变频器在水泥粉磨站收尘风机上的应用

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:397

 
一、引言

  粉磨站具有一套年产100万吨水泥生产线,工程设计初期收尘器的收尘风机是定速运行,其风量调节依靠档板开度来控制。考虑产量变化及生产品种的变化(水泥成品的颗粒细度不同),需要不同的风量来满足工艺要求。若用档板调节,不但控制精度较差,而且依靠档板截流来减少风量,电机的出力变化较小,造成大量电能被白白浪费。为了改善工艺、降低能耗,水泥厂的设计人员决定对收尘风机采用变频调速改造,风量的调整决定通过变频器来改变收尘风机的转速来实现。用户通过大量考察论证,最后选用湖南中科电气有限公司的一台高压变频器(型号为cshf-550/06-a)驱动收尘风机。

二、现场工艺简介

1、水泥生产工艺
水泥的生产步骤,可分为以下八个步骤:
  原料的提取(采矿) 原料的破碎 原料的储存和预均化 原料的粉磨(球磨机) 生料的均化和储存 煅烧(生料通过旋风筒预热后再进入回转窑烘烤物料,煅烧成熟料) 水泥的粉磨(根据水泥的品质,混合其他的化学原料粉磨)。
水泥的储存与运输 其中物料的粉磨工艺流程是:
  电动机通过减速机带动磨盘转动,物料从下料口落到磨盘中央,在离心力的作用下向磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压,粉碎后的物料离开磨盘,被高速向上的气流带至与立磨一体的分离器,粗粉经分离器后返回到磨盘上,重新粉磨;细粉则随气流出磨,在系统的收尘装置中收集下来。
收尘风机的转速(收尘器所需风量)主要由管磨机内工艺情况(产量及粉的细度)决定。
2、水泥粉磨系统主要设备:(表一)


3.水泥生产工艺图

三、收尘风机系统控制方案

1、主回路方案
  工作原理:变频器为一拖一配置,即一台变频器拖动一台电机。变频器高压进线端直接接于6kv电压等级的主动力电源,输出侧直接连接电机。qf1为用户现场高压断路器,为了实现对变频器故障保护,变频器与qf1的合、分闸回路实现连锁,只有变频器控制系统正常才允许qf1合闸,而变频器重故障则跳开qf1。
2、控制回路方案
    按照用户要求,变频器可以根据用户反馈的风压信号来调节风机的风压,也可以与用户的风门进行开、合联动。
  变频器控制柜有“本机控制/远程控制”选择开关,可以方便地选择本地操作或远程操作,变频器支持modbus、profibus、tcp/ip等协议及硬接线连接来实现远程操作,本套系统与用户中控室dcs采用硬接线连接。即dcs给变频器发启动、停止指令及一路频率给定信号,变频器反馈给dcs“备妥”、“运行”、“报警”、“故障”四路开关量信号及“电机转速”、“电机电流”两路模拟量信号。
变频器概略图如下:

四、节能效果分析

1、变频器参数


2、电机参数

3、节能计算
  通过流体力学的基本定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载,其转速n与流量q,压力h以及轴功率p具有如下关系:q∝n ,h∝n2,p∝n3;即,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。
  根据风机工作特性:原来系统采用档板调节时,风机工作点将由a沿曲线向b点移动;目前系统采用电机转速调节时,风机转速由n0 调整为n’时,风机工作点将由b点降至c点。因此采用高压变频器调速,其节电量如下图所示。

  根据工艺要求,收尘风机的电机转速降为额定转速的80%时,调速系统(变频器+电机)从电网侧吸收功率约降为额定转速时的51%,即0.83×100%=51%。因此若工艺要求收尘系统风量下降即收尘风机转速下降时,节能效果将十分明显。
  现在,粉磨站的生产任务繁重,生产线基本在满负荷甚至超负荷运行,水泥生产量基本在120-130t/h,在最大负荷下,变频器运行频率约为37.5hz,输入电流(从变频器网侧吸收)约为28a。对比相同工况下的另外一条生产线,在产量基本相同情况下,没有变频改造的收尘风机运行电流约为44a,从比较情况来看,经变频改造的收尘风机节能效果非常明显。

 
一、引言

  粉磨站具有一套年产100万吨水泥生产线,工程设计初期收尘器的收尘风机是定速运行,其风量调节依靠档板开度来控制。考虑产量变化及生产品种的变化(水泥成品的颗粒细度不同),需要不同的风量来满足工艺要求。若用档板调节,不但控制精度较差,而且依靠档板截流来减少风量,电机的出力变化较小,造成大量电能被白白浪费。为了改善工艺、降低能耗,水泥厂的设计人员决定对收尘风机采用变频调速改造,风量的调整决定通过变频器来改变收尘风机的转速来实现。用户通过大量考察论证,最后选用湖南中科电气有限公司的一台高压变频器(型号为cshf-550/06-a)驱动收尘风机。

二、现场工艺简介

1、水泥生产工艺
水泥的生产步骤,可分为以下八个步骤:
  原料的提取(采矿) 原料的破碎 原料的储存和预均化 原料的粉磨(球磨机) 生料的均化和储存 煅烧(生料通过旋风筒预热后再进入回转窑烘烤物料,煅烧成熟料) 水泥的粉磨(根据水泥的品质,混合其他的化学原料粉磨)。
水泥的储存与运输 其中物料的粉磨工艺流程是:
  电动机通过减速机带动磨盘转动,物料从下料口落到磨盘中央,在离心力的作用下向磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压,粉碎后的物料离开磨盘,被高速向上的气流带至与立磨一体的分离器,粗粉经分离器后返回到磨盘上,重新粉磨;细粉则随气流出磨,在系统的收尘装置中收集下来。
收尘风机的转速(收尘器所需风量)主要由管磨机内工艺情况(产量及粉的细度)决定。
2、水泥粉磨系统主要设备:(表一)


3.水泥生产工艺图

三、收尘风机系统控制方案

1、主回路方案
  工作原理:变频器为一拖一配置,即一台变频器拖动一台电机。变频器高压进线端直接接于6kv电压等级的主动力电源,输出侧直接连接电机。qf1为用户现场高压断路器,为了实现对变频器故障保护,变频器与qf1的合、分闸回路实现连锁,只有变频器控制系统正常才允许qf1合闸,而变频器重故障则跳开qf1。
2、控制回路方案
    按照用户要求,变频器可以根据用户反馈的风压信号来调节风机的风压,也可以与用户的风门进行开、合联动。
  变频器控制柜有“本机控制/远程控制”选择开关,可以方便地选择本地操作或远程操作,变频器支持modbus、profibus、tcp/ip等协议及硬接线连接来实现远程操作,本套系统与用户中控室dcs采用硬接线连接。即dcs给变频器发启动、停止指令及一路频率给定信号,变频器反馈给dcs“备妥”、“运行”、“报警”、“故障”四路开关量信号及“电机转速”、“电机电流”两路模拟量信号。
变频器概略图如下:

四、节能效果分析

1、变频器参数


2、电机参数

3、节能计算
  通过流体力学的基本定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载,其转速n与流量q,压力h以及轴功率p具有如下关系:q∝n ,h∝n2,p∝n3;即,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。
  根据风机工作特性:原来系统采用档板调节时,风机工作点将由a沿曲线向b点移动;目前系统采用电机转速调节时,风机转速由n0 调整为n’时,风机工作点将由b点降至c点。因此采用高压变频器调速,其节电量如下图所示。

  根据工艺要求,收尘风机的电机转速降为额定转速的80%时,调速系统(变频器+电机)从电网侧吸收功率约降为额定转速时的51%,即0.83×100%=51%。因此若工艺要求收尘系统风量下降即收尘风机转速下降时,节能效果将十分明显。
  现在,粉磨站的生产任务繁重,生产线基本在满负荷甚至超负荷运行,水泥生产量基本在120-130t/h,在最大负荷下,变频器运行频率约为37.5hz,输入电流(从变频器网侧吸收)约为28a。对比相同工况下的另外一条生产线,在产量基本相同情况下,没有变频改造的收尘风机运行电流约为44a,从比较情况来看,经变频改造的收尘风机节能效果非常明显。

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