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山东水泥厂有限公司高温风机变频改造

浏览次数: 日期:2008-5-5 13:45:27

摘  要:本文综述了高压变频器在水泥厂高温风机上的应用情况,对改造过程、改造前后的耗电情况进行了对比,结果表明交流变频调速器,以适用性强、可靠性高、操作方便等优势,受到用户的好评。

关键字:高温风机、变频、风道、可靠性

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山水厂高温风机变频器运行现场

 

一、前言

高压交流变频调速技术是90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术,主要用于交流电机的变频调速,其技术和性能远远胜过以前采用的调速方式(如串级调速、液力耦合器调速、转子水阻调速等)。高压变频以其显著的节能效益、高的调速精度、宽的调速范围、完善的保护功能、方便的通信功能,得到了广大用户的认可和市场的确认,成为企业电机节电方式的首选方案。山东水泥厂有限公司现有两条熟料生产线,高温风机的稳定运转对熟料生产至关重要,对设备要求特别苛刻,因此在高压变频器的选用上非常谨慎,2007年2月15日我公司采用北京合康HIVERT-Y06/173高压变频器在我公司2#3#窑安装调试,稳定运行至今,打破了洋品牌在高压变频安装上的垄断局面,为国产高压变频器赢得了荣誉。

 

二、变频前后耗电情况对比

我公司于2006年起开始将高压变频器应用窑头引风机、高温风机、生料磨循环风机的节能改造,目前高压变频运转稳定,平均节电率达到20%以上,取得了显著的经济效益。以下为我公司安装高压变频前后数据对比:

 

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三、工况简述

旋窑是一个有一定斜度的圆筒状物,预热机来的料从窑尾进入到窑中,借助窑的转动来促进料在旋窑内搅拌,使料互相混合、接触进行反应,物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。窑内燃烧产生的余热废气,在窑尾高温风机的作用下,通过预热器对进入窑尾前的生料进行预热均化,降温后的余热废气再通过高温风机抽出进入废气处理(除尘及排出)。均化好的生料预热后在回转窑内煅烧成熟料,回转窑内需要合适的气压及温度,才能使煤粉有一定的悬浮时间进行充分燃烧,生料才能在窑内达到很好的热处理。窑内因物料的堆积变化很大,所以瞬时气压变化频繁。窑尾高温风机一方面用来调整窑内气压,另一方面回转窑内锻烧后的高温熟料出来有废气,废气带灰,通过窑尾高温风机引出由电收尘器将灰尘进行处理,再将废气排掉。

我厂目前有二条干法悬窑生产线,日产为1700t、2300t,并拥有一台7.5MW中、低温余热发电机组,2条窑生产线,高温风机电机配置为6kV1250kW,在高温风机的电机与风机之间,配有液力耦合器对风机进行调速,整个工艺过程主要是通过DCS的控制来调节液力耦合器的速度从而调整风机的风量,达到控制窑内负压。在运行时仍靠风机挡板进行风量调节,当窑系统工况变化较大时,现场值班人员根据中控制室的指令对液力耦合器的勺杆进行手动调节,运行操作非常不便。2006年7~8月,公司分别对1700t窑生产线的窑头引风机、2000t窑生料系统排风机进行了变频调速改造,目前运行情况良好。而高温风机变频调节的耗电量还少于原液力耦合器调节的耗电量。

经过对原系统进行分析,对原系统的风压控制由原来的液力耦合器调节改为变频器调节,即取消原液力耦合器,将电机与液力耦合器之间用一连接轴取代液力耦合器连通,而由变频器对电机本身进行调速,调整窑尾预热器(高温风机入口)的压力为工况要求值。变频器设备接入用户侧高压开关和拟改造电机之间,变频器控制接入原有的DCS系统,由DCS系统来完成正常操作。

 

四、可靠性

经过对原系统进行分析,对原系统的风压控制由原来的液力耦合器调节改为变频器调节,即取消原液力耦合器,将电机与液力耦合器之间用一连接轴取代液力耦合器连通,而由变频器对电机本身进行调速,最后达到调整窑尾预热器(高温风机入口)的压力为工况要求值。液力耦合器本身能耗达10%以上,而且需要油泵及冷却水来辅助运行,故障率较高,特别是在夏季因耦合器产生热量较大,需加入四组冷油器,用循环水强降温,水消耗量大,资源浪费严重。

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油站及冷油器

变频器设备接入用户侧高压开关和拟改造电机之间,变频器控制接入原有的DCS系统,由DCS系统来完成正常操作。为了充分保证系统的可靠性,变频器同时加装工频旁路装置,可在变频回路故障时将电机切换至工频状态下运行,且切换方式为自动切换。变频器故障时,电机自动切换到工频运行,这时风机转速会升高,风压会发生很大变化,影响窑内物料的煅烧质量,故此时应及时在DCS上对高温风机的风门进行及时调节,降低风机输出风量至工况要求值。变频器及其工频旁路开关由变频器整体配套提供。电机、高压断路保留了用户原有设备。负载参数及运行工况,高温风机配合康HIVERT系列高压变频器,其主要参数为:变频器型号HIVERT-Y06/173,隔离变压器容量1800KVA,旁路开关柜容量400A。

 

五、改造过程简述

由于原电机控制为液力耦合器调速,为了安装变频器,必须重新设计变频器专用房。根据现场环境,我们选择在高压配电室旁另建一变频器专用房,此地方距高压室较近,动力电缆敷设方便。由于现场灰尘较大,而变频器为强迫风冷,设备内空气流通量较大,为保障变频器尽量少受外界灰尘的影响,在房间通风设计上,设计了大面积专用进风窗,房间不另设其它窗口,基本上是密闭设计。通风窗采用专用过滤棉滤网,这样使进入变频器室内的空气经过通风窗滤灰,进入变频器室内的灰尘大大减小。

 

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专用进风窗一               专用进风窗二            专用进风窗三

由于本变频器功率较大,为保证足够的通风冷却效果,在变压器柜顶和功率柜顶分别独立安装了一整体风罩,与各自的出风口连成整体,保证变频器整体冷却通风要求,即使在夏季高温季节也不需开空调进行降温。

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3#窑变频及风道                       2#窑变频及风道

为减小安装成本,动力电缆保留了原高压柜至电机的电缆,将电缆原接线由高压柜牵至变频器,再重新由高压柜到变频器敷设一根动力电缆,由于变频器房紧邻高压室,此电缆长度较短。变频改造后,由于需要取消原液力耦合器,我们按照液力耦合器的联接尺寸设计制作了一套直接连接轴来代替液耦。连接轴的基座安装尺寸、轴连接中心尺寸、轴径尺寸、轴与电机及风机侧的连接靠背轮均与原液耦一致,安装时,仅需将原液耦拆除,将连接轴代替液力耦合器,现场仅作少量调整即可达到安装要求,而不用对风机及电机作任何调整,安装方便快捷。

 

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液力耦合器拆除后的连轴器

安装高压变频后,原绕线电机对滑环进行短接,废除了原水电阻启动器,每年对碳刷及水阻启动器和电机的维护减少,综合运行成本大幅度下降,且高压变频启动时间任意可调,实现平滑启动,对设备运行起了良好的保护。

 

六、变频改造总结

根据我公司对水泥厂高温风机的高压变频器的安装及使用情况,总结变频器改造有以下优点。

(1)安装简单,即将原高压开关柜与电动机之间插入安装变频器,对原有接线改动不大。

(2)操作使用方便,变频器操作只有简单的开机、停机和频率调整。

(3)能进行无级调速,调速范围广,且调速精度高,适用性强。

(4)保护功能完善,故障率低,排风机启动平稳,启动电流小,可靠性高。

(5)电动机不需长期高速运行,工作电流大幅度下降,节电效果显著。

(6)由于变频器取代了液耦调速,消除了机械及液压高故障率的缺陷,设备维护费用降低。

(7)电动机运行振动及噪声明显下降,轴承温度也有很大的下降。

交流变频调速器,以适用性强、可靠性高、操作使用方便等性能,受到用户的欢迎。它应用在调速、节电、软启动方面,对企业有很大的实用价值。合康公司高压变频器在我厂对两条生产线的五台电机进行了成功的改造,不仅节能效果明显,提高了整个系统的工艺性能,同时也使两条生产线大大提高了产量,得到车间的好评,并在我省水泥行业中产生了很大的影响。


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