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水泥行业

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2017-06-02 17:41:00
5000t/d水泥生产线高温风机变频革新纪实
5000t/d Cement Production Line of High-temperature Fan Frequency Transformation Documentary
乌兰察布中联水泥有限公司  李 军
新风光电子科技股份有限公司  张明辉  郭冬梅
Li Jun   Zhang Minghui   Guo Dongmei
  要:本文次要引见了风景牌高压变频器在乌兰察布中联水泥有限公司窑尾高温风机上的使用状况,并对节能结果停止了阐发。
关键词:高压变频器  高温风机  液力耦合器  节能  革新
Abstract: This paper describes the Fengguang brand high-voltage inverter on Wulanchabu United Cement Co., kiln temperature fan applications, and energy-saving effect is analyzed.
Keywords: High-voltage inverter  High-temperature fan  Hydraulic coupling  Energy saving   Reform
1 弁言
        乌兰察布中联水泥有限公司是中国建材集团水泥业务平台中国结合水泥集团有限公司旗下的焦点企业,是中国建材在香港H股上市成员企业之一。公司总部位于乌兰察布市察哈尔右翼后旗红格尔图镇,于1996年10月建立,注册资金5.6亿元。下设有呼和浩特中联水泥有限公司(位于呼和浩特金川开发区台阁牧镇霍寨村)和集宁分公司(位于乌兰察布墟市宁区福新东路19号),今朝以构成水泥消费、热电联产和纯高温发电为一体的大型企业,是国家重点撑持财产调解的60家大型水泥企业之一。
        公司依托中央企业的政策优势、范围优势、技术优势、品牌优势,本着“对等协作、互利共赢”的原则,与更多的客户、供应商和行业同仁在多个范畴展开协作,实现互惠共赢,勤奋将公司建立成为资本节省型、环境友好型、立异绩效型、社会义务型的现代化企业。
2现场装备工况
        乌兰察布中联水泥集宁分公司有一条5000t/d熟料生产线,于2008年投产,生产线高温风机接纳水电阻软启动装备启动运转。风量调理经由过程液力耦合器及改动风门、档板的开度来实现,这招致负载运转服从较低,而且有大量能量华侈在撙节丧失中,还有液力耦合器运转运转服从比力低,液力偶合器今朝故障率高,轴封、轴承等部件常常改换,维护工作量大,以致大量人力、物力的华侈。水泥厂领导颠末多方考查,比力液力耦合器调速与高压变频调速两种高压机电调速方法,以为:
(1)高压变频器调速范畴为0-100%,而液力耦合器的调速范畴普通为40-95%,即高速段形成的5%的速度丧失,液力耦合器最低普通只能到额定速度的40%。
(2)高压变频器在整个调速范围内都具有较高的服从(大于96%),而液力耦合器在调速越低时效率越低,自己带来不小的消耗,调速的节能结果大打折扣。
(3)高压变频器对机电及负载机器实现真正的软启动,假如工艺需求,机电能够在短时间内屡次反复启动,液力耦合器不能处理机电启动成绩,机电仍旧为间接启动,需求启动装配,启动打击也大,而且不能频仍启动。
(4)高压变频器是高科技产品,可靠性高,根本免维护,万一变频器毛病,机电还能够间接挂电网工频运转,不会形成消费丧失,而液力耦合器自己包罗油路,旱路等多套系统,故障率高,液力耦合器一旦毛病,负载机器将无法运转,只能停机维修。维修工作量大,形成有用工作时间的收缩。
        以是变频调速手艺各方面远远高于液力耦合器调速,按照装备现场情况,变频调速优于其他调速手艺,还有水泥行业变频革新已十分遍及,手艺十分成熟。水泥厂颠末招标方法,拔取新风光电子科技股份有限公司消费的JD-BP37-3150F型(3150kW/6kV)高压变频器对窑尾高温风机停止革新,2015年7月20日变频器一次性投入使用,至今运转一般,革新取得了成功。革新后的高压变频器现场运转如图1所示。本文对风景牌JD-BP37-3150F型高压变频器在5000t/d窑尾高温风机的革新状况停止扼要引见。
 
图1 高压变频器现场运转图
3现场窑尾高温风机及机电参数

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4风景JD-BP37系列高压变频系统手艺特性
        2007年9月,风景牌JD-BP37系列高压变频器荣获“中国名牌”称呼,新风光电子公司是国度高新技术企业,消费的风景牌JD-BP37系列高压变频器以高速DSP为掌握焦点,接纳无速度传感器矢量掌握手艺、功率单位串连多电平手艺,属高-高电压源型变频器,其谐波目标远小于IEEE519-1992的谐波尺度,输入功率因数高,输出波形质量好,没必要接纳输入谐波滤波器、功率因数抵偿装配和输出滤波器;不存在谐波惹起的机电附加发热和转矩脉动、乐音、输出dv/dt、共模电压等成绩,能够利用一般的异步电机。
4.1 JD-BP37-3150F高压变频器技术指标
JD-BP37-3150F高压变频器技术指标如表3所示。



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4.2 JD-BP37-3150F高压变频器手艺特性
        具体来说,风景高压变频器除具有普通一般高压变频器的机能外,还具有以下凸起特性:
(1)高机能矢量掌握,启动转矩大,转矩静态呼应快,调速精度高,带负载能力强,提高装备运转的安稳性;
(2)振荡抑止手艺,接纳良好的电流算法,有效地抑止轻载机电电流的振荡,保证系统不变可靠的事情;
(3)快速飞车启动手艺,出格适用于变频庇护后的重新启动,可实现变频器在0.1s以内从庇护形态复位从头带载运行;
(4)电网瞬时掉电重启手艺,电网霎时掉电可主动重启,可供给最长60s的等待时间;
(5)星点漂移手艺,检测到单位毛病后,可在100us以内将单位旁路,施行星点漂移手艺,连结输出线电压均衡,最大水平提高电压利用率;
(6)工、变频无扰切换手艺,该手艺可满意多机电综合掌握及大容量机电软启动的需求;能够实现大容量机电双向无扰动投切,能有用保证消费的一般停止;
(7)输出电压主动稳压手艺,变频器及时检测各单位母线电压,按照母线电压调解输出电压,从而实现主动稳压功用;
(8)毛病单位热复位手艺,若单位在运转中毛病,且变频器对其旁路持续运转,此时可在运转中对毛病单位停止复位,没必要等变频器停机;
(9)多种掌握方法,可选择本机掌握、远控盒掌握、DCS掌握,撑持MODBUS、PROFIBUS等通信和谈,频次设定能够现场给定、通信给定等,撑持频次预设、加减速功用;
(10)单位直流电压检测:及时显现检测系统的直流电压,从而实现输出电压的优化掌握,低落谐波含量,保证输出电压的精度,提拔系统掌握机能,并可使保证运转维护职员实现对功率单位运行状况的片面掌握;
(11)单位内电解电容因采纳了公司专利技术,能够将其使用寿命提高1倍;
(12)具有突发相间短路庇护功用。假如因为装备原因及其他原因形成输出短路,此时假如变频器不具有相间短路庇护功用,将会招致重大事故。变频器在发作相似成绩时可以立刻封闭变频器输出,庇护装备不受损伤,制止变乱的发作;
(13)限流功用:当变频器输出电流超越设定值,变频器将主动限定电流输出,制止变频器在加减速历程中或因负载忽然变革而惹起的过流庇护,最大限度削减停机次数;
(14)毛病自复位功用:当变频器因为负载突变形成单位或是整机过电流庇护时,可主动复位,持续运转。
5革新系统计划引见
        水泥厂领导在高温风机革新中,在处置液力偶合器的成绩上,考虑到该装备故障率高,决议撤除液力耦合器,将机电前移与风机间接相连接;革新后,现场机电如图2所示。变频器接入风机侧高压开关和拟革新机电之间,变频器掌握接入原有的DCS系统。为了充实保证系统的可靠性,变频器加装了工频旁路装配,保存了原有管道上的挡板(阀门)。高温风机现有的掌握装备和运转方法仍将保存,掌握回路上设想工频/变频运转切换挑选,工/变频挑选由野生切换操纵,实现高温风机在工频或变频运转。
        革新后,高温风机的掌握按照生产工艺需求风量的巨细,经由过程高压变频器及时调解风机机电频次来实现调理风量。接纳变频器后连结进挡板全开,系统可随时随便改动风量以顺应变革,连结风机的高效运转。
经由过程今朝已有的DCS系统可显现变频器的运转数据和当前形态,及时监控系统运转。操纵方面,有长途掌握和当地掌握两种掌握的方法,这两种掌握方法可提高系统的安全机能。变频器包罗一台内置的PLC,用于柜体内开关旌旗灯号的逻辑处置,以及与现场各类操纵旌旗灯号和形态旌旗灯号(如RS485)的和谐,而且能够按照用户的需求扩大掌握开关量,加强了系统的灵活性。操纵高压变频器按照实践需求对高温风机停止变负荷运转,既保证和改进了工艺,又到达节能降耗的目标和结果。
 
图2  革新后机电现场照片
6 革新主回路计划
        高温风机是水泥生产线一般运转的枢纽装备之一,假如不能保证高温风机一般运转,将迫使水泥生产线停运。因而,高温风机变频革新要在挑选可靠性高的变频器产物的基础上,还该当装备工频旁路柜。装备工频旁路柜的感化是,假如发作变频器毛病跳闸,可以切换为工频旁路运转。变频器毛病消弭规复投运时,能够先切除高温风机旁路开关,依托变频器的飞车启动功用,在高温风机高速惰走的状况下规复变频器装备运转,从而大大减小风压颠簸的工夫。其主回路如图3所示,接纳一拖一手动旁路带星点柜掌握计划。
 
图3  手动旁路柜带星点柜一次回路图(操纵原有星点柜及软起柜)
        高温风机原设置带星点柜设置液阻启动柜,本次革新保存原有星点柜和液阻柜连结稳定。需求将星点柜断路器的一组常开点引至变频器。需求变频拖动电机时,液阻柜按原掌握方法启动。即下级高压开关柜给变频器送电后,液阻柜获得开关柜闭合形态旌旗灯号后就启动。星点柜闭合后,变频器检测到闭合旌旗灯号前方具有开机条件,然后按照实际情况给变频器启动旌旗灯号,变频投入运转。工频运转时,闭合K3,断开K1,K2,液阻柜按本来工频方法启动,完成星点柜和液阻柜的启动,到达机电软启动。
        连结现有运转形态稳定。
        旁路柜中,共有3个高压断绝开关,为了确保不向变频器输出端反送电,K2与K3接纳机器互锁操动机构,实现机器互锁。当K1、K2闭合,K3断开时,机电变频运转;当K1、K2断开,K3闭合时,电机工频运转,此时变频器从高压中断绝出来,便于检验、维护和调试。
        旁路柜必需与下级高压断路器DL连锁,DL合闸时,绝对不允许操纵旁路断绝开关与变频输出断绝开关,以避免呈现拉弧征象,确保操纵职员和装备的安全。
        毛病分闸:将变频器“高压分断”旌旗灯号与旁路柜“变频投入”旌旗灯号串连后,并联于高压开关分闸回路。在变频投入形态下,当变频器呈现毛病时,分断变频器高压输入;旁路投入形态下,变频器毛病分闸无效。
庇护:连结原有对机电的庇护及其整定值稳定。关于差动庇护,在变频运转时期不可用,能够经由过程背景掌握退出保        护压板,在旁路运转时投入庇护压板。
7高压变频器在水泥行业使用中的次要成绩及应对步伐
7.1高温风机的管道“塌料”成绩招致机电过流以至跳停成绩
        窑尾高温风机是保证水泥生产线窑内负压的主要负载,即便在以往工频运转、接纳液力耦合器调速的高温风机,也常见因为管道“塌料”招致高温风机机电过负荷跳闸,招致消费中止。而关于因为变频器装配的电力电子器件的过负荷才能的限定,以上因为塌料形成的高温风机过负荷招致的变频器庇护停机征象如无专业技术是不可避免的,将给水泥生产线形成更多的损伤。
        高温风机因为“塌料”招致的过负荷是因为在旋窑水泥生产线生产过程中的预热器管壁上的粉尘粘附到必然厚度时就会坍塌脱落,形成管道内粉尘浓度增大,阻力增长,负压降低,使排风机负荷增长或假如垂直烟道或预热器内涵清结皮或有物料塌料时,一样也会形成气流颠簸,使排风管内气流混乱,形成高温风机过负荷停机,该征象的频仍呈现对高温风机电动机形成破坏。在实践利用历程中的“塌料”征象,会不定期的招致机电运转电流在极短的时间内超越一般电流的数倍,如利用今朝国内外普通厂家的通用型高压变频器,能够招致变频器运转历程中频仍跳机,间接影响高温风机与水泥生产线的一般运转。
        新风光公司消费的水泥行业公用变频器接纳无速度矢量掌握手艺,技术人员针对水泥厂高温风机塌料惹起的机电过载庇护征象,接纳矢量掌握手艺,在塌料发作时,变频器可以按照丈量到电压、电流旌旗灯号的变革,以及事先测得的机电参数,按照内建的机电模子,计算出机电的磁通位置、磁通幅值、输出转矩和机电转速。然后按照该转速与给定转速的偏向,对输出转矩停止掌握,使得即便塌料发作时变频器还是运转不过载,有效地制止了其他厂家的通用高压变频器载运行中因为“塌料”所招致的重复跳机,保证了消费的持续运转。
7.2高温风机变频的电源颠簸与运转可靠性成绩
        水泥行业连续生产的性子决议了用于水泥厂用的高压变频器需求有很高的可靠性,保证安全生产。海内的很多企业常常配备多条生产线,每条生产线均有次要辅机装备构成,每当大容量辅机装备启动时,电源母线电压都有较大的跌落(超越-15%),会影响到同条母线上的其他装备一般运转,针对这类征象,风景高压变频器在软件上停止了特别设想,保证了电网电压在-35%-15%颠簸时变频器保持运转,不停机。
7.3变频器使用的情况与散热成绩
        因为水泥现场粉尘较大,情况相对卑劣,作为电子与电力电子设备,并且因为发生约3~4%的消耗发烧需求散热,而普通接纳风冷散热,新风光公司消费的水泥行业公用变频调速系统,系统的器件选型设想裕度大,单位规划共同规划,优化散热器与风道设想,提高单位散热结果,以确保系统运转温升低,情况顺应能力强,理论证实能够禁受住水泥厂卑劣情况的磨练。
8 变频革新后结果
        为了对窑尾高温风机系统变频革新后的结果停止评价,在系统投入一般运转后对装备实践利用和节电状况停止了测定和数据阐发。工、变频消费工况根本不异,随机抽取一个一般工作日,将系统切换工频运转接纳风门调理风量,网侧记录运转数据,然后将系统切换变频运转,记载运转数据,详细数据如表4所示。

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电价按0.5元/ kW·h,一年运转工夫24×300h,一年节电量W为:W=(P工-P变)×7200小时=(2802.7kW -2240.5kW)×7200小时=4047840kW·h。
一年可节流电费W×0.5=202.3万元。
9结束语
        乌兰察布中联水泥集宁分公司经由过程对窑尾高温风机停止变频革新,事情电流大幅度降落,电动机运转振动及噪声较着降落,提高了装备运转率、低落了维护费用。既满意了消费要求,又到达了节省电能,为水泥厂可带来了可观的效益,实在呼应了国度节能降耗的召唤。
参考文献
[1]新风光电子使用手册[Z] 新风光电子科技股份有限公司
作者简介
李军,男,副部长,供职于乌兰察布中联水泥有限公司技术装备部。
张明辉,男,技术支持工程师,供职于新风光电子科技股份有限公司。
地址:山东省汶上经济开发区
邮编:272500
 
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