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　目前，水泥行業(yè)的競爭非常激烈，但關(guān)鍵還是制造成本的競爭，而電動機電耗占成本30％，因此做好電動機的降耗增效工作就顯得極為重要。所以，我們要從調(diào)速方式、電動機的選型、啟動裝置等方面入手等每個環(huán)節(jié)開展細(xì)致的工作，同時要大力應(yīng)用新技術(shù)新成果，促進(jìn)企業(yè)的節(jié)能降耗。

　　一、變頻調(diào)速節(jié)能

　　1、風(fēng)機、水泵上的變頻調(diào)速節(jié)能

　　大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是一些大功率設(shè)備在生產(chǎn)過程中絕大部分時間都是不滿負(fù)荷，在生產(chǎn)過程中都是通過調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或閥門的開啟角度的機械調(diào)節(jié)方法來滿足不同的用風(fēng)（水）量，這種操作方式的缺點是：（1）電機及風(fēng)機或水泵的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強度重，電能浪費嚴(yán)重；（2）設(shè)備運行的自動化程度相當(dāng)?shù)?幾乎完全靠人工調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度差，控制不精確；（3）電氣控制采用直接或降壓起動，啟動時電流對電網(wǎng)沖擊大，需要的電源（電網(wǎng)）容量大，功率因素較低。（4）起動時機械沖擊大,設(shè)備使用壽命低；（5）噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。在水泥廠主要有生料磨排風(fēng)機，窯尾廢氣處理風(fēng)機，羅茨風(fēng)機，水泥磨排風(fēng)機，煤磨風(fēng)機、蓖冷機風(fēng)機、選粉機、循環(huán)水泵、給水泵等。由于變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達(dá)到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:

　　n1-代表電機在額定轉(zhuǎn)速運行時的特性；

　　n2-代表電機降速運行在n2轉(zhuǎn)速時的特性；

　　R1-代表風(fēng)機、泵類管路阻力最小時的阻力特性；

　　R2-代表風(fēng)機、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。

　　風(fēng)機、泵類在管路特性曲線R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風(fēng)機、泵類所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小流量到Q2，實際上通過增加管網(wǎng)管阻，使風(fēng)機、泵類的工作點移到R2上的B點，壓力增大到H2，這時風(fēng)機、泵類所需的功率正比于H2與Q2的乘積，即正比于BH2OQ2的面積。顯然風(fēng)機、泵類所需的功率增大了。這種調(diào)節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能，是以高運行成本換取簡單控制方式。若采用變頻調(diào)速，風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調(diào)速后風(fēng)機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。

　　也就是當(dāng)風(fēng)機水泵的轉(zhuǎn)速下降10％時，電機消耗功率下降27.1%.所以風(fēng)機水泵采用變頻調(diào)速節(jié)能效果非常明顯。

　　2、用變頻調(diào)速取代傳統(tǒng)調(diào)速

　　傳統(tǒng)調(diào)速所采用的晶閘管串級調(diào)速、直流調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、液力耦合器調(diào)速和異步電動機的變級調(diào)速等存在傳動效率低、難維護(hù)等缺點，而變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，調(diào)速精度高，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍廣。所以采用變頻調(diào)速在提高機械的傳動效率就可節(jié)能20%左右。

　　3、變頻在空氣壓縮機上應(yīng)用

　　空壓機恒壓供氣使用變頻器與壓力控制構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使壓力波動減少 1.5% ，降低噪音 、減少振動。保證設(shè)備長期穩(wěn)定運行，從而減少了設(shè)備維護(hù)工作量，延長了設(shè)備使用壽命。用變頻器后，空壓機可在任何壓力下隨意起動，打破了以前不允許帶壓起動的規(guī)定，起動電流也較以前大大降低。通過使用變頻器后的實例，多數(shù)壓縮機節(jié)電率約在 20% 左右。

　　總之：采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點：

　　（1）、采用變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設(shè)備的故障 率，節(jié)電效果顯著；

　　（2）、采用變頻器控制電機，實現(xiàn)了電機的軟啟動，延長了設(shè)備的使用壽 命，避免了對電網(wǎng)的沖擊；

　　（3）、電機在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運行，減少了噪聲對環(huán)境的影響；

　　（4）、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護(hù)功能；

　　（5）、提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。

　　實踐證明，變頻改造具有顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且還大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費用，另外當(dāng)采用變頻調(diào)速時，由于變頻裝置內(nèi)的直流電抗器能很好的改善功率因數(shù)，也可以為電網(wǎng)節(jié)約容量。直接和間接經(jīng)濟效益十分明顯。

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　　二、電動機的功率因數(shù)補償

　　籠型電動機通常采用并聯(lián)電容器就地補償?shù)姆椒ā＠@線式電動機可采用進(jìn)相機補償?shù)姆绞健＿M(jìn)相機補償分旋轉(zhuǎn)式和靜止式2種，由于旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機結(jié)構(gòu)上的缺陷，目前逐步被靜止式進(jìn)相機所代替。

　　合理選用電動機類型

　　Y系列電動機是全國統(tǒng)一設(shè)計的新系列產(chǎn)品，是國內(nèi)目前較先進(jìn)的三相異步電動機。20世紀(jì)80年代中期即在全國推廣應(yīng)用。其優(yōu)點是效率高、節(jié)能、啟動性能好。而目前國內(nèi)許多老水泥企業(yè)仍大量采用JO2系列電動機，相比來說Y系列比JO2系列電動機效率提高了0.413％。因此用Y系列電動機取代舊式電動機勢在必行。

　　選擇電動機類型除了滿足拖動功能外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟運行性能。對于年運行時間大于3000h，負(fù)載率大于50％的場合，應(yīng)選擇YX系列高效率的三相異步電動機。與Y系列相比，其效率平均高3％，損耗降低20％～30％，雖然價格高于Y系列電動機，但從長期運行考慮，經(jīng)濟性還是明顯的。

　　同步電動機能提高企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路損耗，但控制系統(tǒng)繁雜，價格較高。

　　合理選用電動機的額定容量

　　國家對三相異步電動機3個運行區(qū)域作了如下規(guī)定：負(fù)載率在70％～100％之問為經(jīng)濟運行區(qū)；負(fù)載率在40％～70%之間為一般運行區(qū)；負(fù)載率在40％以下為非經(jīng)濟運行區(qū)。若電動機容量選得過大，雖然能保證設(shè)備的正常運行，但不僅增加了投資，而且它的效率和功率因數(shù)也都很低，造成電力的浪費。因此考慮到既能滿足水泥廠設(shè)備運行需要，又能使其盡可能地提高效率，水泥企業(yè)一般負(fù)載率保持在60％～l00％較為理想。對于負(fù)載率小于40％的三角形接法電動機可改為星型接法，以提高其效率。

　　同步電動機能提高企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路損耗，但控制系統(tǒng)繁雜，價格較高。隨著異步電動機制造水平的提高，新設(shè)備已很少采用。

　　三、電動機啟動和運行形式

　　低壓籠型大中型電動機

　　若采用全壓直接啟動方式，這要求電力系統(tǒng)有足夠大的容量，而實際運行時，電力系統(tǒng)負(fù)載率很低，影響供電效率，并且用直接啟動方式易燒毀開關(guān)、電動機，影響電網(wǎng)其他設(shè)備的運行，往往為了盡量減少電動機啟動次數(shù)而寧愿讓電動機空轉(zhuǎn)而不停車，造成大量浪費。此類電動機可以用電動機軟啟動器啟動。電動機軟啟動器是采用大功率晶閘管模塊作為主回路的開關(guān)元件，通過控制它的導(dǎo)通角以實現(xiàn)軟特性的電壓爬升。它具有對電網(wǎng)無過大沖擊，對機械傳動系統(tǒng)（齒輪及軸連接器）震動小，啟動轉(zhuǎn)矩平滑穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。啟動電流在2.5～3.5倍額定電流之間可調(diào)，啟動時間可調(diào)。

　　高壓籠型電動機

　　傳統(tǒng)的啟動方式多選用電抗器、自耦變壓器等，但這些啟動設(shè)備都不能很好地滿足啟動要求，很難獲得理想的啟動參數(shù)。目前出品的熱變電阻軟啟動裝置能較好地滿足啟動要求。熱變電阻器由具有負(fù)溫度系數(shù)的電阻材料制成，電阻器串于電動機定子回路，當(dāng)電動機啟動、電阻體通過啟動電流時，其溫度升高，而阻值隨之減小，從而使電動機端電壓逐步升高，啟動轉(zhuǎn)矩逐步增加，以實現(xiàn)電動機的平穩(wěn)啟動。根據(jù)電動機參數(shù)和負(fù)載要求的啟動轉(zhuǎn)矩，能方便地配置適當(dāng)?shù)膯与娮柚但@得最佳的啟動參數(shù)，即在較小的啟動電流下，獲得足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩。

　　大型繞線型電動機

　　以前大多采用頻敏變阻器啟動，但其故障率太高。目前較為成熟的方式是采用液體變阻啟動器。它是利用兩極問的液體電阻，通過機械傳動裝置使極板的距離逐步接近，直至接觸，達(dá)到串人轉(zhuǎn)子回路中的電阻無級變小最后為零，實現(xiàn)電動機無沖擊的平滑啟動。其特點是啟動電流小，對電網(wǎng)無沖擊，熱容量大，可連續(xù)啟動5～10次，維護(hù)方便，使用可靠。目前我廠該類型電動機已全部采用液體變阻啟動器。

　　中、小型繞線電動機

　　以前主要采用頻敏電阻器和油浸電阻器啟動，由于有滑環(huán)、碳刷、短路環(huán)等零件與繼電器、交流接觸器、頻敏或油浸變阻器等電器元件組成的啟動系統(tǒng)都安裝在粉塵較大的生產(chǎn)現(xiàn)場，因此它具有故障率高、維修量大的缺點，經(jīng)常影響設(shè)備的正常運行，而無刷無環(huán)啟動器較好地解決了上述問題，它是一種啟動平滑，不改變運行特性且不受粉塵干擾的啟動設(shè)備。其一次啟動電流限制在3.0～4.0Ⅰe之間，適合于11～600kW的高低壓繞線型電動機。該啟動器是利用頻敏變阻器的原理，利用鐵磁性材料的頻感特性研制而成，安裝在電動機轉(zhuǎn)軸原來裝集電環(huán)的位置，與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，省去了電動機的輔助啟動裝置。