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水泥廠行業(yè)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能驅(qū)動
1水泥廠行業(yè)特點
2傳統(tǒng)水泥廠電控柜主要缺失
3 水泥廠行業(yè)待解決電氣問題
4 各種啟動裝置啟動特性比較
5 流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、機(jī)床行業(yè)應(yīng)用
6 推薦替代產(chǎn)品
7 替代的主要效益
8 節(jié)電模式
9 使用傳統(tǒng)交直交變頻器主要缺失
10 傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達(dá)變頻式軟啟差異分析
1. 水泥廠行業(yè)特點
石灰石經(jīng)皮帶輸送機(jī)由礦山輸送進(jìn)廠經(jīng)石灰石破碎機(jī)破碎后由皮帶輸送機(jī)輸送至石灰石庫中間揚塵點有袋式收塵器,配料站,石灰石、砂巖、鐵粉、粉煤灰等經(jīng)皮帶秤,皮帶輸送機(jī)送至原料磨(現(xiàn)在一般是立式輥磨);粉磨后經(jīng)空氣斜槽,斗式提升機(jī)輸送至生料庫;生料經(jīng)斗式提升機(jī)送至預(yù)熱器,經(jīng)預(yù)熱、分解入窯煅燒,熟料經(jīng)篦冷機(jī)冷卻,熟料破碎機(jī)破碎,經(jīng)鏈板機(jī)送至熟料庫。熟料、混合材、石膏經(jīng)輸送機(jī)至水泥磨(球磨機(jī))粉磨,成品入水泥庫。
水泥廠耗電量最大為旋窰機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、磨粉機(jī)、破碎機(jī)、輸送設(shè)備等,水泥廠電費約占水泥成本的20%左右,因此誰能節(jié)能比例高誰家的利潤就高,這是水泥行業(yè)的鐵則。因此,水泥廠經(jīng)營管理最重要的課題是交流異步電機(jī)節(jié)能省電。
水泥廠電機(jī)大部分運行在“大馬拉小車”工況下較多,傳統(tǒng)交流異步電機(jī)受限于啟動沖擊電流均不能隨意啟停導(dǎo)致能源利用率較低,因此水泥廠存在許多節(jié)能改造空間。
水泥行業(yè)大部分建在荒郊野外潮濕多水氣的環(huán)境,加上粉塵充斥,電氣設(shè)備故障率較高(接觸器故障最多),特別是使用傳統(tǒng)變頻器的電機(jī)因為轉(zhuǎn)子高頻感應(yīng)導(dǎo)致電腐蝕現(xiàn)象軸承壽命嚴(yán)重縮短,電機(jī)線圈收突波電壓影線圈很容易破壞絕緣而燒毀。
許多水泥廠選用移相電機(jī)軟啟動器及高壓變頻器作為節(jié)能改造的節(jié)能產(chǎn)品,通過一段時間的運行驗證,發(fā)現(xiàn)移相電機(jī)軟啟動器啟動困難,不能帶載啟動而且啟動電流很大,無法達(dá)到限流啟動效果,變頻器節(jié)能效果與可行性計劃預(yù)期數(shù)據(jù)大不相同,而且?guī)黼娋W(wǎng)污染及電機(jī)故障率提高等副作用問題嚴(yán)重。
許多水泥廠選用移相電機(jī)軟啟動器及高壓變頻器作為節(jié)能改造的節(jié)能產(chǎn)品,通過一段時間的運行驗證,發(fā)現(xiàn)移相電機(jī)軟啟動器啟動困難,不能帶載啟動而且啟動電流很大,無法達(dá)到限流啟動效果,變頻器節(jié)能效果與可行性計劃預(yù)期數(shù)據(jù)大不相同,而且?guī)黼娋W(wǎng)污染及電機(jī)故障率提高等副作用問題嚴(yán)重。2. 傳統(tǒng)水泥廠電控柜主要缺失
瘦斯達(dá)交流驅(qū)動器替代傳統(tǒng)電控柜的效益:
降低20%電氣總投資費用,每月節(jié)約20%流動電費,電控柜縮小80%體積。
高壓變頻器缺失:
1. 移相變壓器的損耗最低10%,全部驅(qū)動運行損耗達(dá)到25%左右。
2. 低壓變頻器本身運行時會增加電網(wǎng)變壓器的諧波損耗2-5%。
3. 高壓變頻器PWM高頻開關(guān)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)燙運行損耗提高10%左右。
4. 高壓變頻器本身的損耗約2-4%。
5. 電網(wǎng)諧波污染無法忍受;諧波污染影響到二次變電所,大功率影響到一次變電所。
6. 如果需要諧波治理等于再購買一臺高壓變頻器,那么運行損耗再加倍計算。
7. 高壓變頻器投資金額極高,加上故障率極高,回收時間遙遙無期。
8. 高壓變頻器的PWM波形帶來嚴(yán)重的無線電干擾(EMI)問題。
9. 風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備一般不允許調(diào)速,調(diào)速以后所有運行參數(shù)均改變(壓力、流量平方下降),調(diào)速后負(fù)載設(shè)備運行效率急劇惡化。
10. 高壓變頻器的電子元器件太多,損耗大,發(fā)熱量高,導(dǎo)致產(chǎn)品故障率極高。
通過以上分析后就知道單元串聯(lián)高壓變頻器不適合做風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)節(jié)能改造,這是所有已經(jīng)使用高壓單元串聯(lián)變頻器節(jié)能改造驗證的共同結(jié)果。
傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達(dá)變頻式軟啟動差異分析
水泥廠許多使用傳統(tǒng)移相電機(jī)軟啟動器作為電機(jī)啟動裝置,但是效益有限,除了降低少部分啟動電流外沒有其他幫助,因為移相軟啟動器啟動電流在2-6倍(直接啟動5-8倍),不能帶載啟動(交流異步電機(jī)特性:電壓與轉(zhuǎn)矩平方成比例),因此常有啟動失敗問題發(fā)生。采用移相電機(jī)軟啟動器還必須進(jìn)行節(jié)能改造,無功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備投資。
瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動器具有許多好處,參考下列比較表格。
水泥廠行業(yè)待解決電氣問題
1. 降低電氣總投資成本,也就是降低電控柜、動力線等相關(guān)費用。
2. 電機(jī)啟動時無啟動沖擊電流,應(yīng)該允許多次啟動不會影響到電網(wǎng)及驅(qū)動電機(jī)。
3. 有效降低電網(wǎng)啟動容量,最好沒有啟動沖擊電流。
4. 降低流動電費;允許多次啟停方式提高電機(jī)能源利用率。
5. 解決大馬拉小車問題,減免無功補(bǔ)償設(shè)備。
6. 價格合理(最好高壓變頻器的1/3以內(nèi)),產(chǎn)品可靠性高。
7. 可免除再投資購買各種電氣輔助設(shè)備(沒有環(huán)境污染問題)。
8. 能夠智能自動化節(jié)能驅(qū)動控制,通過壓力、流量反饋信號閉環(huán)控制。
9. 具備現(xiàn)代化人機(jī)界面控制,各種通訊接口或觸摸屏人機(jī)界面。
各種啟動裝置啟動特性比較
傳統(tǒng)電氣工程師都是按照電機(jī)5-8倍啟動特性設(shè)計驅(qū)動控制;電機(jī)不能隨意啟停,越大功率限制越嚴(yán)格,因為會影響到電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)壽命、輸配電線、開關(guān)設(shè)備、負(fù)載安全等連串問題。
西普瘦斯達(dá)變頻式電機(jī)軟啟動器將改變過去百年來交流電機(jī)啟動沖擊電流問題;瘦斯達(dá)驅(qū)動交流異步電機(jī)在滿載轉(zhuǎn)矩時的啟動電流只需要額定電流(參考圖一到圖三)。
瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器-A6是替代傳統(tǒng)電控柜的核心部件,采用變頻式交交變頻技術(shù)在滿載轉(zhuǎn)矩啟動時只需額定電流,大幅度降低電網(wǎng)容量需求。還有智能信息物聯(lián)網(wǎng)通訊,半導(dǎo)體器件全數(shù)字控制技術(shù),帶有節(jié)能與全方位電機(jī)保護(hù)功能,是21世紀(jì)最先進(jìn)可靠的交流異步電機(jī)綠色節(jié)能智能控制產(chǎn)品。
由于沒有啟動沖擊電流發(fā)生,交流電機(jī)可以隨意啟停控制,不會增加電網(wǎng)容量、開關(guān)設(shè)備、輸配電線等負(fù)擔(dān),也沒有電網(wǎng)諧波污染,電機(jī)壽命也不受影響,那么電機(jī)任意啟停沒有限制;這樣才能有效提高能源利用率,改變了傳統(tǒng)電機(jī)節(jié)能降耗的觀念。
圖四及圖五說明了環(huán)保型綠色變頻器的輸出特性,與傳統(tǒng)電壓型變頻器具有相同的輸出特性,輸出高轉(zhuǎn)矩,分為恒轉(zhuǎn)矩-G與平方遞減轉(zhuǎn)矩-P輸出特性。
流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械與機(jī)床行業(yè)應(yīng)用
傳統(tǒng)移相軟啟動器有局限性,就是無法帶載啟動,因為采用移相減壓原理將抑制啟動電流,而交流異步電機(jī)的特性是電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)矩平方成比例,因此即使在流體機(jī)械的應(yīng)用里,如果有回風(fēng)、持壓或銹泵都是無法順利啟動的,也就是如果有負(fù)載時啟動電流還是非常大的,所以傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動器應(yīng)用的市場就局限于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等負(fù)載,無法帶載啟動。
瘦斯達(dá)采用交交變頻轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(VVVF)作為啟動技術(shù),驅(qū)動電機(jī)在額定負(fù)載情況下啟動電流也只有額定電流而已(請參考上圖)。簡易型家族具有遞減轉(zhuǎn)矩輸出(P)與恒轉(zhuǎn)矩輸出(G)兩種輸出特性可選,突破了傳統(tǒng)軟啟動器的局限性;P遞減轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用于流體機(jī)械應(yīng)用還可解決帶載啟動問題,G型恒轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)機(jī)械與工具機(jī)械負(fù)載。
水泥機(jī)械設(shè)備除了羅茨風(fēng)機(jī)與流體機(jī)械可選P型遞減轉(zhuǎn)矩輸出功能以外,其他設(shè)備應(yīng)該選擇恒轉(zhuǎn)矩輸出-G輸出特性。
推薦替代產(chǎn)品
水泥廠不同設(shè)備的選型介紹請參考相關(guān)行業(yè)點擊資料介紹
1 旋窰機(jī)、破碎機(jī)、輸送帶等請參考產(chǎn)業(yè)機(jī)械破碎機(jī)應(yīng)用
2 風(fēng)機(jī)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能控制
3 泵浦機(jī)械現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能控制
傳統(tǒng)旋窰機(jī)選用繞線式電機(jī)較多,而繞線式電機(jī)滑環(huán)碳刷壽命很短,短路電阻產(chǎn)生高溫及環(huán)境污染嚴(yán)重,加上環(huán)境粉塵、水汽較多導(dǎo)致繞線式電機(jī)故障率高,運行效率低、功率因數(shù)低等問題,亟待技術(shù)改造;采用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器可以有效解決傳統(tǒng)驅(qū)動控制缺失,并能有效降低電費。破碎機(jī)械,水泥機(jī)械等由于電機(jī)容量大,頻繁啟動,負(fù)載不均勻,頻繁過載必須倒車再前進(jìn)控制,安裝環(huán)境的水汽、粉塵、導(dǎo)電粉塵較多,導(dǎo)致接觸器與碳刷滑環(huán)更換頻繁問題。
羅茨風(fēng)機(jī)與集塵風(fēng)機(jī)節(jié)能驅(qū)動應(yīng)用
羅茨風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)采用放風(fēng)泄壓方式控制壓力,這種方式不節(jié)能而且造成漫山遍野的森林披上一層灰泥的環(huán)境污染問題;選用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器可以按照壓力信號反饋閉環(huán)控制自動啟停電機(jī),由于瘦斯達(dá)啟動額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載只需要額定電流,沒有任何沖擊電流,因此可隨意啟??刂疲_(dá)到恒壓控制。采用啟??刂品绞焦?jié)能效果最好,一般可達(dá)30%左右(依據(jù)工況決定)。
瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器可接受物理量反饋控制應(yīng)用在集塵風(fēng)機(jī),作為電機(jī)啟??刂菩盘?,全速時可以旁路運行沒有額外損耗發(fā)生, 采用交交變頻式轉(zhuǎn)矩控制技術(shù),可帶載啟動沒有沖擊電流。進(jìn)一步資料請查看現(xiàn)代化風(fēng)機(jī)節(jié)能驅(qū)動資料。
用戶如需調(diào)速,可選用環(huán)保型綠色變頻器(A7/H7)替代傳統(tǒng)電壓型變頻器,這樣沒有諧波污染及電機(jī)PWM噪音無線電干擾等問題。
旋窰機(jī)節(jié)能應(yīng)用
瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器采用交交變頻轉(zhuǎn)矩控制,可以在額定負(fù)載下額定電流就可以啟動,最適合應(yīng)用在旋窰機(jī)驅(qū)動控制,啟動沒有任何沖擊電流,替代傳統(tǒng)繞線式電機(jī)節(jié)能效果超過20%左右。
傳統(tǒng)旋窰機(jī)選用繞線式電機(jī)較多,而繞線式電機(jī)滑環(huán)碳刷壽命很短,短路電阻產(chǎn)生高溫及環(huán)境污染嚴(yán)重,加上環(huán)境粉塵、水汽較多導(dǎo)致繞線式電機(jī)故障率高,運行效率低、功率因數(shù)低等問題,亟待技術(shù)改造;采用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器可以有效解決傳統(tǒng)驅(qū)動控制缺失,并能有效降低電費。
推薦節(jié)能驅(qū)動選型
替代傳統(tǒng)高壓變頻器方案、替代傳統(tǒng)高壓電機(jī)軟起動器
1. 主要推薦瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器-A6/H6替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動或星三角降壓啟動裝置達(dá)到無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費,運行時可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達(dá)到減免無功補(bǔ)償設(shè)備,2X二段速度低速節(jié)能,可頻繁啟動提高能源利用率達(dá)到降低流動電費目的,利用負(fù)載物理量檢測反饋來自動啟停電機(jī),調(diào)整電機(jī)做功滿足變動負(fù)載特性需要。
2. 選用瘦斯達(dá)變頻式交流驅(qū)動器-A5/H5替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動或星三角降壓啟動裝置,無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費;可使用多次啟動模式提高能源利用率達(dá)到降低流動電費目的,利用開關(guān)量反饋控制電機(jī)啟停方式調(diào)整做功滿足變動負(fù)載特性需要。
3. 推薦選用普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器-A7/H7直接替代傳統(tǒng)交直交變頻器或高壓單元串聯(lián)變頻器,具有前面兩種產(chǎn)品的功能特性外還增加變頻調(diào)速功能;雖然兩者雖然都是變頻器,性能卻大不相同;普司達(dá)產(chǎn)品沒有電網(wǎng)污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設(shè)備,而且提高25%以上的節(jié)能效果及旁路節(jié)能運行。
4. 可直接選用普司達(dá)低壓智能全數(shù)字電控柜-P,由本公司按照客戶需要推薦各種現(xiàn)代化驅(qū)動控制裝置全面解決傳統(tǒng)水泥廠問題,降低電氣總投資成本,降低電費及檢修成本,智能制造控制。
1. 替代的主要效益
1. 電氣投資總成本下降20%左右,包括電網(wǎng)容量下降,動力線及開關(guān)設(shè)備等。
2. 電控柜體積縮小80%。
3. 電網(wǎng)容量下調(diào)20%,沒有啟動沖擊電流。
4. 接觸器采用半導(dǎo)體過零開關(guān)控制,沒有火花拉弧現(xiàn)象。
5. 流體負(fù)載間歇性負(fù)載節(jié)能控制-流動電費下降20%左右。
6. 不必再投資購買節(jié)能改造、技術(shù)改造、無功補(bǔ)償、污染防治設(shè)備。
7. 具有功因控制技術(shù)(PFC功能),解決大馬拉小車問題。
8. 具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,局網(wǎng)、總線、RS-485,MODBUS-RTU,PROFIBUS-DP
9. 全方位電機(jī)保護(hù)功能,電機(jī)不再燒毀。
智能全數(shù)字電控柜,顯示屏或觸摸屏現(xiàn)代化人機(jī)界面。
2. 節(jié)電模式
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能:流體機(jī)械間歇性做功提高能源利用率。
旁路節(jié)能:負(fù)載率較高時可以旁路運行(DOL),沒有多余損耗。
閉環(huán)節(jié)能:通過開關(guān)量傳感器反饋信號作為啟停指令。
輕載節(jié)能:透過PFC功能達(dá)到輕載自動降壓達(dá)到降低運行損耗提高功因功能。
低速節(jié)能:不均勻負(fù)載在等待期間可以降低轉(zhuǎn)速2X運行達(dá)到節(jié)能效果(例如輸送帶)。
調(diào)速節(jié)能:流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速與功率成三次方關(guān)系,恒轉(zhuǎn)矩輸出則為正比例關(guān)系。
H5/A5節(jié)能模式
軟啟停控制是最通用的節(jié)能模式,利用手動或者負(fù)載信號檢測反饋開關(guān)量來啟停電機(jī)達(dá)到控制做功的目的,例如:空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)利用壓力傳感器的上下限開關(guān)量來啟停驅(qū)動電機(jī)。H5本身采用變頻式技術(shù),瘦斯達(dá)可以無沖擊電流平滑啟停電機(jī),即使在滿載轉(zhuǎn)矩下也只需要額定電流,電網(wǎng)沒有諧波污染問題;瘦斯達(dá)驅(qū)動時交流異步電機(jī)沒有啟動沖擊電流而且能夠滿載恒轉(zhuǎn)矩啟動的特性將顛覆交流電機(jī)驅(qū)動控制傳統(tǒng)觀念。
固定電費評估:由于沒有啟動沖擊電流,電網(wǎng)變壓器容量可以有效下降,至少節(jié)約25%的固定電費。
流動電費評估:依據(jù)負(fù)載做功需求情況來決定驅(qū)動電機(jī)的啟??刂?/span>,提高能源利用率。節(jié)電效果可能30%(依據(jù)工況決定)。
主要節(jié)能降耗技巧可點擊參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗技巧。
H6/A6節(jié)能模式
在H5節(jié)能模式的基礎(chǔ)上增加輕載節(jié)能與低速節(jié)能的功能;
大馬拉小車是目前最普遍的現(xiàn)象,也就是電機(jī)運行在額定負(fù)載以下,這樣會提高線損、降低功因提高無功補(bǔ)償設(shè)備費用。輕載節(jié)能就是解決大馬拉小車的問題。
低速節(jié)能在輸送帶系統(tǒng)普遍應(yīng)用,例如機(jī)場、商場、地鐵等沒有旅客時可以降低轉(zhuǎn)速達(dá)到有效節(jié)能的目的,在電磁閥控制系統(tǒng)卸載時也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統(tǒng)變頻器也能做到,但是必須支付額外15%的損耗、電網(wǎng)諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。
H7/A7節(jié)能模式
流體機(jī)械最重要的調(diào)速目的在于節(jié)能,因為速度與功率三次方的比例,節(jié)能效果明顯。產(chǎn)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)速與功耗成正比關(guān)系,但是更多的目的在于生產(chǎn)工藝需要。
H7/A7就是綠色變頻器,采用特殊VVVF控制技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)變頻器的節(jié)能省電功能,而且還提高15%以上節(jié)電空間(高壓可提高25%),沒有電網(wǎng)污染、無線電干擾與PWM噪音問題。
還有比傳統(tǒng)變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運行,在接近工頻速度就可以直接旁路,這是傳統(tǒng)變頻器做不到的。其他功能請參考H5及H6相同的節(jié)能模式介紹。
詳細(xì)應(yīng)用技術(shù)請參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗原理資料
1. 使用傳統(tǒng)高低高變頻器的缺失
傳統(tǒng)電壓型變頻器采用高低高技術(shù)造成電網(wǎng)諧波電流污染嚴(yán)重,又是采用高頻載波PWM技術(shù),帶來了極大的無線電干擾(EMI)與PWM污染問題,導(dǎo)致驅(qū)動電機(jī)損耗提高10%左右,電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,線圈承受3倍的突波電壓,電機(jī)驅(qū)動線集膚效應(yīng)嚴(yán)重。
低壓電壓型變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的損耗超過15%以上,高壓多電平控制技術(shù)因為使用移相變壓器導(dǎo)致效率再降低10%以上,因此傳統(tǒng)高壓變頻器體積大、價格高、器件多、故障率高、運行效率低的特點。
傳統(tǒng)電壓型變頻器的環(huán)境污染問題嚴(yán)重,治理需要投資高于變頻器的價格,而且無法全部有效抑制,治理設(shè)備的損耗更大。因此完全失去了節(jié)能驅(qū)動的價值。