一、前言 

變頻調(diào)速技術(shù)現(xiàn)已被應(yīng)用于各行各業(yè)，我公司于2004年起開始將高壓變頻器應(yīng)用于水泥行業(yè)的電機(jī)節(jié)能改造，至今已成功用于水泥廠窯尾排風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、窯頭煤磨風(fēng)機(jī)、窯頭過剩風(fēng)機(jī)，生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造，取得了許多成功的改造經(jīng)驗(yàn)，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 

典型應(yīng)用案例：2007年6-7月，利德華福在山水集團(tuán)中標(biāo)18臺(tái)設(shè)備，其中應(yīng)用較多的是淄博山水水泥公司和平陰山水水泥公司的各兩條日產(chǎn)量5000T生產(chǎn)線的高溫風(fēng)機(jī)、窯頭煤磨風(fēng)機(jī)、窯頭過剩風(fēng)機(jī)，生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī)，進(jìn)行變頻節(jié)能改造，都取得良好的節(jié)能效果，下面對(duì)改造情況作一簡單介紹。

二、原來用液力耦合器缺陷：
1．液力耦合器屬于一種機(jī)械調(diào)速設(shè)備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有5-8%的速度損失。同時(shí)功率損失變?yōu)闊崃?，使液壓油溫過高。需要大量冷卻水冷卻液壓油。
2. 在實(shí)際運(yùn)行中油溫高于95℃以上，使冷卻器的水易結(jié)垢堵塞，造成故障。
3. 由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩(wěn)定、功率因數(shù)低、調(diào)速精度差。
4. 液力耦合器整機(jī)效率低，功率因數(shù)低，調(diào)速精度差，調(diào)速本身的損耗大、維護(hù)量大、二次成本過高，所以節(jié)能效果不明顯。

三、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)簡介：
異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率f來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，在調(diào)速中從高速到低速都可以保持較小的轉(zhuǎn)差率，因而消耗轉(zhuǎn)差功率小，效率高，是異步電動(dòng)機(jī)最為合理的調(diào)速方法。

由公式n＝60f/p（1-s）可以看出，若均勻地改變供電頻率f，即可平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬、平滑性較高、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點(diǎn)，目前，變頻調(diào)速已成為異步電動(dòng)機(jī)最主要的調(diào)速方式，在很多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。

高壓變頻調(diào)速具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)：
（1）由負(fù)載檔板或閥門調(diào)節(jié)導(dǎo)致的大量節(jié)流損失，在變頻后不再存在；
（2）異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)由變頻前的0.85左右提高到變頻后的0.95以上；
（3）可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)，無啟動(dòng)沖擊電流，從而降低了啟動(dòng)負(fù)載，減輕了沖擊扭振。
（4）高壓變頻器本身損耗極小，整機(jī)效率在97％以上。

 
對(duì)離心式風(fēng)機(jī)而言，流體力學(xué)有以下原理：輸出風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n成正比；輸出壓力H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比；輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比；即：
Q₁/Q₂＝n₁/n₂，H₁/H₂＝(n₁/n₂)²，P₁/P₂＝(n₁/n₂)³

當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量需要改變時(shí)，如調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，則會(huì)使大量電能白白消耗在閥門及管路系統(tǒng)阻力上。如采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，可使軸功率隨流量的減小大幅度下降。變頻調(diào)速時(shí)，當(dāng)風(fēng)機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，理論節(jié)電為： E=〔1-( n′/n)³〕×P×T (kW•h)
式中： n是額定轉(zhuǎn)速，n′是實(shí)際轉(zhuǎn)速，P是額定轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)功率，T是工作時(shí)間。

　　可見，通過變頻對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，不但節(jié)能，而且大大提高了設(shè)備運(yùn)行性能。以上公式為變頻節(jié)能提供了充分的理論依據(jù)。

四、變頻器和液力偶合器的比較：
1.HARSVERT-A高壓變頻器調(diào)速范圍為0~100%；液力偶合器的調(diào)速范圍一般為40~95%，即高速段造成約5%的速度損失，影響機(jī)組的出力。液力偶合器最低一般只能到額定速度的40%。
2.HARSVERT-A高壓變頻器在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率（大于96%），而液力偶合器在調(diào)速越低時(shí)效率越低，本身帶來不小的損耗，調(diào)速的節(jié)能效果大打折扣。
3.HARSVERT-A高壓變頻器對(duì)電機(jī)及負(fù)載機(jī)械實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng)，徹底解決了啟動(dòng)沖擊問題，如果工藝需要，電機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)多次重復(fù)啟動(dòng)。液力偶合器不能解決電機(jī)啟動(dòng)問題，電機(jī)仍然為直接啟動(dòng)，需要啟動(dòng)裝置，啟動(dòng)沖擊也大，并且不能頻繁啟動(dòng)。
4.用HARSVERT-A高壓變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造時(shí)，只需脫開原來的開關(guān)和電機(jī)的連接電纜，加入高壓變頻器即可，不動(dòng)電機(jī)和機(jī)械的連接關(guān)系，不用改動(dòng)任何基礎(chǔ)，也不存在場地限制問題。用液力偶合器做調(diào)速改造，必須將液力偶合器串入電機(jī)和機(jī)械的連接軸中，需要移動(dòng)和重新澆注設(shè)備基礎(chǔ)，有些地方空間也未必允許。
5.HARSVERT-A高壓變頻器是高科技設(shè)備，可靠性高，基本免維護(hù)。液力偶合器是機(jī)械設(shè)備，本身包含油路、水路等多套系統(tǒng)，故障率高，維修工作量大，造成有效生產(chǎn)時(shí)間的縮短。

 
五、高溫風(fēng)機(jī)變頻改造方案：
以水泥廠耗電量較高的高溫風(fēng)機(jī)為例，日產(chǎn)5000t的生產(chǎn)線，高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)配置為6kV/2500kW，原來用液力耦合器調(diào)速，改造后在高溫風(fēng)機(jī)的電機(jī)與風(fēng)機(jī)之間由高壓變頻器對(duì)電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到調(diào)整窯尾預(yù)熱器（高溫風(fēng)機(jī)入口）的壓力為工況要求值。

根據(jù)水泥廠提供的負(fù)載參數(shù)及運(yùn)行工況，利德華福為窯尾高溫風(fēng)機(jī)配置高壓變頻器型號(hào)是：HARSVERT-A06/300（額定電壓6kV，額定電流300A）。

六、窯尾高溫風(fēng)機(jī)系統(tǒng)簡介
淄博山水水泥廠和平陰山水水泥生產(chǎn)線為干法懸窯，其窯燒成系統(tǒng)流程簡圖如圖1所示：