IDrive系列
引言 随著(zhe)水泥企業競争的日益加劇，生産成本的高低決定瞭(le)水泥企業在市場競争的地位，水泥生産企業很大一部分成本浪費在能耗上，降低水泥生産過程中的電能消耗越來越引起瞭(le)業界的重視。 在水泥生産過程中，風機被大量的採用，而風機負載耗電量較大，起動電流較高，同時用電動閥門、擋風闆等裝置來調節風量，工作效率低，而且開動閥門時，還發出嘯聲和振動，經常發生事故；爲滿足生産環境的最大要求，風道系統設計時的風量和壓力往往偏大，功率的偏大設計必然造成能量的浪費。
變(biàn)頻調速技術作爲一種先進的電機調速方式，其優異的性能以及帶(dài)來可觀的經濟效益早已爲人們所知。實踐證明在風機的系統中接入變(biàn)頻系統，利用變(biàn)頻技術改變(biàn)電機轉速來調節風量和壓力的變(biàn)化用來取門控制風量，能取得明顯的節能效果。
上海億思特IDrive系列變(biàn)頻器在水泥廠(chǎng)風機改造項目中使用
一、窯尾EP羅茨風機改高壓變(biàn)頻器拖動(dòng)的必要性
遼甯某水泥廠冷卻機EP羅茨風機（電除塵風機）爲日本安川轉子繞線異步電動機拖動，原有的運行方式爲電機全速運行，依靠調整出口擋風闆的開度來調節風量的大小，由於(yú)企業自身電網容量有限，電機不允許全壓直接啓動，因此選用轉子繞線式異步電動機，啓動方式是轉子串水電阻啓動，啓動結束後再自動短接轉子滑環，電機全速運行（項目初期運行時，是採(cǎi)用水電阻調速運行方式，但是投運後發現這種調速方式反而比風門調節更加不經濟，索性其隻作爲啓動時使用），這樣的運行方式存在如下弊端：
1．風(fēng)門調(diào)節反應滞後，調(diào)節速度慢，調(diào)節精度不高。
依靠風門調節執行器來調節風門開度，本身是一個不得已的舉措，因風門調節機構含有相當一部分的機械機構，受機械部分限制調節速度有限，調節精度亦受到影響，往往對現場(chǎng)的風量控制不是很到位，甚至滿足不瞭(le)現場(chǎng)工藝的要求 。
2．風門調(diào)節浪費電(diàn)能，不科學，不經濟。
採用風門調節固然結構簡單，投資較小，但是在節能意識日益加強的今天顯然不合适，水泥廠初期投建的時候，出於(yú)後續可能擴建及運行安全的角度，電機及風機的裕量選用較大，存在嚴重的大馬拉小車的現象。事實上，電機額定電流爲45A，而電機實際運行電流平均僅爲35A 左右，採用風門調節，人爲改變瞭(le)風道的阻力曲線，大量的能源白白浪費在瞭(le)風門上，在能源日益緊缺的今天，顯然已經嚴重落伍，改造勢在必行。
3．電(diàn)機全速運行受到考驗，維護(hù)周期短。
因電機全速運行，電機軸承等機械部分磨損嚴重，另外，由於(yú)是轉子繞線式異步電動機，轉子的高速運行對於(yú)其機械部分一樣有百害無一益，轉子滑環上的碳刷磨損相當(dāng)嚴重，更換周期短。
4．啓動(dòng)過程複雜，水電(diàn)阻裝置維護工作量大。
由於(yú)企業自身電網容量有限，電機不允許全壓直接啓動，因此選用轉子繞線式異步電動機，啓動方式是轉子串水電阻啓動，啓動結束後再自動短接轉子滑環，這樣的啓動方式附帶瞭(le)很多電氣二次回路，啓動過程複雜，而且本身水電阻裝置維護工作量就比較大，隻有在啓動過程的20幾秒内投入使用，使用效率不高，然而卻不可缺，顯然已經屬於(yú)落後工藝。
綜上所述，窯尾EP羅茨風機改造勢在必行，要想徹底改變(biàn)現有工藝，必須從源頭上下功夫，即通過改變(biàn)電機轉速來調節風機轉速，從而達到調節風量的目的，以此來滿足現場(chǎng)工藝的要求。
二、調速方式的選擇
目前，大功率高壓異步電(diàn)動機的主要調速方式有以下幾種：串級調速、内反饋串級調速、液力耦合器調速及變(biàn)頻調速等。
1.串級調速—優點是可以回收轉差功率，所以調速效率比較高，但存在的問題也很多：它不适合於現有的轉子繞線式異步電機，必須更換電機：不能實現軟啓動，啓動過程非常複雜；啓動電流大；調速範圍有限；響應慢，不易實現閉環控制；功率因數和效率低，並(bìng)随著(zhe)轉速的調低急劇下降；很難實現同PLC和DCS等控制系統的配合，對提高裝置的整體自動化程度和實現優化控制無益；同時因控制裝置比較複雜、諧波污染大對電網有較大幹擾；進一步限制瞭它的使用，屬落後技術。
2．内反饋串級調速—内反饋串級調速是在串級調速基礎上發展起來的，它在普通繞線電動機的定子繞組（稱主繞組）同槽放置一套繞組（稱調節繞組）而制造成的内反饋串級調速電機，将該電動機部分轉子能量取出以改變電動機用以産生拖動轉矩，使主繞組從電網吸收的能量下降來實現節能。優點：具有串級調速的全部優點，體積小。缺點：需更換專用電機，滑環處理不當容易出現事故；雖採(cǎi)用頻敏變阻器啓動但啓動電流仍很大（3-4Ie）,對電機和電網的沖擊很大，啓動複雜；調速範圍很小；輸入功率因數和效率低；電機側由於(yú)可控矽的逆變衍生出大量的高次諧波，對電機的絕緣造成老化，引起電機的轉矩脈動、附加發熱和噪聲污染，所以電纜要求加粗使用；電機喘振現象無法消除。仍屬於(yú)落後技術。
3．液力耦合器調速—屬低效調速方式，調速範圍有限，高速丢轉約5%-10%，低速轉差損耗大，最高可達(dá)額定功率的15%，因效率與轉速成正比，低速時效率極低，精度低、線性度差、響應慢、啓動電流大、裝置大，必須加裝在設備(bèi)和電機之間，不适合改造；無法軟啓動，耦合器故障時，無法切換運行，維護複雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。
4．高壓變頻調速—由於(yú)應用瞭(le)先進的電力電子技術、計算機控制技術、現代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此具有其他調速方式無法比拟的優點：
（1）變(biàn)頻器採(cǎi)用液晶顯示數字界面，調整觸摸式面闆，可随時顯示電壓、電流、頻率、電機轉速，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀态。
（2）精確(què)的頻率分辨率和高的調速精度，完全可以滿足各種生産(chǎn)工藝工況的需要。
（3）高壓變頻器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機等各種儀表連接，並(bìng)可以與原設備(bèi)控制回路相連接，構成部分閉環系統，如與原DCS系統實現數據交換和聯鎖控制。
（4）具有電(diàn)力電(diàn)子保護和工業電(diàn)氣保護功能，保證變(biàn)頻器和電(diàn)機在正常運行和故障時安全可靠。
（5）電機可實現軟啓動、軟制動；啓動電流小，小於(yú)電機的額定電流；電機啓動的時間可連續可調，減少瞭(le)對電網的影響。
（6）具有就地和異地操作功能，另可通過(guò)互聯網實現遠程監(jiān)控功能。
（7）減少配件損耗，延長設備(bèi)使用壽命，提高勞動生産(chǎn)效率。
通過對幾種調速方式的比較，最終，大連小野田水泥廠決定採用高壓變頻器對EP風機進行改造，對比瞭(le)國内外的所有廠家，基於(yú)以下幾點原因，選用瞭(le)利德華福生産的高壓變頻器：
①國内高壓變(biàn)頻器廠(chǎng)家中業績最多；
②系統運行穩定；
③全中文界面顯示，适合國(guó)内用戶(hù)；
④針對國内用戶量身定做，盡量考慮國内電(diàn)網的綜合因素，在其可靠性，安全性方面有其獨(dú)到的技術優勢；
⑤内置PLC，易於(yú)改變(biàn)控制邏輯關系，适應多變(biàn)的現場需要。
三、改造項目具體實(shí)施方案及過(guò)程
根據現場的實際情況，旁路櫃採(cǎi)用瞭(le)一拖一手動方案。此結構是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（見圖1，其中QF爲原高壓開關櫃内的斷路器）。要求QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
優點(diǎn):在檢修高壓變(biàn)頻器時，有明顯斷電點(diǎn)，能夠保證人身安全，同時也可手動使負載投入工頻電網運行等。
缺點(diǎn)：高壓變(biàn)頻器故障時，不能自動由變(biàn)頻轉爲工頻。
現場原有的水電阻裝置繼續保留，高壓變頻器安裝後，與原有的水電阻二次回路結合，取高壓變頻器的變頻狀态信号（QS1,QS2閉(bì)合後輸出變頻狀态信号）送至水電阻二次回圖1：高壓變頻器工頻旁路原理圖 路，該信号有效後通過原有水電阻二次回路，直接短接電機轉子滑環，切除水電阻裝置，由高壓變頻器對電機實現軟啓動；取高壓變頻器工頻旁路信号（QS3閉(bì)合後輸出工頻旁路狀态信号），該信号有效後通過原有水電阻二次回路，恢複高壓電機的串水電阻調速功能，以備(bèi)高壓變頻器故障期間，用戶仍可以通過原有啓動回路啓動設備(bèi)工頻運行。
中聯水泥廠目前高壓網絡共有兩條線路，一用一備，當一條線路出現故障斷電時，可以在2秒鍾内自動切換爲備用高壓線路，期間負荷高壓開關並(bìng)不分斷，在進行高壓變頻器改造前，因風機的慣性比較大，斷電2秒鍾，風機的轉速稍有下降，2秒鍾後即恢複全速運行，對現場工藝影響可以說是微乎其微，進行高壓變頻器改造後，這樣的切換對由功率器件組成的高壓變頻器而言則凸現隐患，這就需要高壓變頻器具備三秒不停機功能，滿足現場要求。現場配備的高壓變頻器爲5級功率單元多電平串聯結構，其每個功率單元内部的控制單元電源取自移相變壓器的二次側，當高壓掉電瞬間，該控制單元随即失電，高壓變頻器主控器所有的控制指令無法通過功率單元控制單元作用於(yú)各個功率單元，因此高壓變頻器将作爲高壓失電作停機處理。基於(yú)此種情況，現場對原有的高壓變頻器内部控制邏輯進行适當修改，即當高壓電斷電瞬間，通過變頻器内置PLC，對高壓變頻器主控器進行複位，屏蔽所有功率單元在高壓掉電時所報的所有單元故障，直到高壓再次在3秒鍾内正常，功率單元帶電正常後，記憶高壓斷電前的運行頻率，執行飛車啓動，因風機慣性較大，此過程對風機的轉速影響微乎其微，現場調試期間，曾經做過類似的實驗，高壓變頻器拖動負載運行時，在高壓開關就地人爲分斷高壓開關，三秒鍾内再合開關，高壓變頻器運行正常，風機轉速稍有下降，結論表明，這樣的處理方式完全滿足現場運行要求。
現場設備名牌如下：
高壓變頻器名牌
型号
IMV-A0-D6/0045-0
輸入電壓
6kV
出廠編号
額定功率
425kVA
額定電流
45A
出廠日期
電機名牌
型号
BST-0
額定電壓
6000V
額定功率
330kW
額定電流
42.8A
額定轉速
590r/min
功率因數
0.8
制造廠
沈陽電機
出廠日期
1995年
四、改造效果
1．節能效果相當(dāng)明顯，經濟(jì)效益顯著
中聯水泥廠EP風機變(biàn)頻改造後，取得瞭(le)顯著的節能效果，改造前風機風門的開度經常在40%左右，電機全速運行，改造後，風機變(biàn)速運行，因現場工況變(biàn)化不是很大，變(biàn)頻調速系統經常運行在31赫茲左右，與調節檔闆時的消耗功率大大減小，節電效果與經濟效益顯著。變(biàn)頻改造前後，電機的運行數據如下表所示
時間
調節方式
輸入電流（A）
運行頻率(Hz)
電機平均功率（kW）
改造前
風門
32
50
266
改造後
變頻調速
7.5
31
74
上述表格中，改造前電(diàn)機(jī)平均功率計算方法爲：
32×1.732×6×0.8=266kW
改造後(hòu)電(diàn)機平均功率計算方法爲：
7.5×1.732×6×0.95=74kW
注：變(biàn)頻運行時，變(biàn)頻輸入的功率因數爲0.95；電(diàn)機工頻運行時，功率因數爲電(diàn)機功率因數0.80。
根據以上實際數據，可以得出，改造後EP風(fēng)機的節電(diàn)率爲：
（266-74）/266=72.2%
該設備(bèi)每年檢修一次，檢修時間爲30天，其餘時間均運行，我們按一年運行300天計算，實際電(diàn)費按一度電(diàn)0.5元，則一年節省電(diàn)費爲：
（266-74）×300×24×0.5=69.1萬(wàn)元。
2．改善工藝。
現将改造前及改造後(hòu)現場(chǎng)工況列表如下：
改造前
改造後
啓動方式
串水電阻啓動
變頻軟啓動
風機噪音
軸承溫升
調節反應速度
電機及風機維護周期
參(cān)考上述表格，可以看出：
運行在30赫茲左右，電機及風機旋轉速度降低，電機及風機的軸溫降低，噪音降低，整體維護周期大大縮短；運行人員在DCS側通過監控界面很方便的調節電機的運行頻率，高壓變(biàn)頻器的頻率分辨率精確(què)到0.01赫茲，調節及時，調節精度高。
改造前用戶曾經擔(dān)心電機降速後，自身冷卻風機轉速下降，電機散熱效果不好，電機可能會有過熱的問題，實際該問題並(bìng)沒有出現。因爲電機降速後，雖然自身冷卻效果下降，但是電機降速後輸出功率大大降低（電機輸出功率與轉速的立方成正比），事實表明，改造後，電機的溫升不但沒有升高，反而有所下降。
五、結論
節約能源是我國的基本國策，國家制定瞭(le)“節能中長期專項規劃”，爲落實此規劃目标，國家發改委最近啓動瞭(le)十大重點節能工程，作爲耗能大戶的水泥行業是國家宏觀調控的重點，也是節能的重點行業，通過各種措施，如果能把生産每噸水泥電耗控制在100kW?h内，按我國水泥年産12億噸計算，如達到節能指标，則每年可節約百萬噸煤，節電百億度，並(bìng)且可使廢氣排放量降低，有利於保護環境，同時也降低瞭(le)企業成本。該水泥廠EP電除塵風機的變頻改造，達到瞭(le)節電和改善工藝的效果，取得瞭(le)圓滿成功。目前在我國，水泥行業相對於其它如冶金、電力等行業，高壓變頻器改造的進度相對緩慢，如果中國大多數水泥制造企業都能如該水泥廠，合理、深度挖掘自身潛力，那麽有理由相信，中國的天将會更藍，水會更清，節能型的和諧社會美好前景定會展現在我們的面前！
一般來說軸向空隙不準會發(fā)生以下幾種毛病：牆闆端面磨損軸承端面磨損原因首要是2種原因，一種是異物進入轉子與軸承座端面，這種情況發(fā)生幾率太小，這裏不做分析。二種是軸向空隙不行形成轉子在線膨脹時與軸承端面觸(chù)摸磨損。
咱們知道物質的分子都在做無規則的熱運動(dòng)，分子就有速度，有動(dòng)能。微觀解釋氣體的壓強便是大量的分子對(duì)容器壁的撞擊，而溫度是大量分子的熱運動(dòng)均勻動(dòng)能的衡量。溫度越高，分子的熱運動(dòng)均勻動(dòng)能就越大，分子的速度就大，咱們知道，速度越大，撞擊越猛烈，也便是氣體的壓強越大。
當風機發生壓力時，反之氣領會發生溫度。而溫度形成轉子伸長(zhǎng)，假如空隙不行會形成轉子與機殼摩擦，軸向空隙太小，形成端蓋與葉輪端面磨損，同時摩擦發生熱量，經過熱傳(chuán)導會使軸承溫度增加，從而損壞軸承，還會損壞密封環。
詞标簽：羅茨風機
文章
一、羅茨風(fēng)機空負(fù)荷試運轉
⑴新安裝或大修後的風(fēng)機都應經過空負(fù)荷試運轉。
⑵羅茨鼓風(fēng)機空負荷運轉的概念是：在進排氣口閥(fá)門全開的條件下投入運轉。
⑶沒有不正常的氣味或冒煙現象及碰撞或磨擦聲，軸承部位的徑向振動(dòng)速度不大於(yú)6.3mm/s。
⑷空負荷運行30分鍾左右，如情況正常，即可投入帶(dài)負荷運轉，如發(fā)現運行不正常，進行檢查排除後仍需做空負荷試運轉
二、羅茨風(fēng)機正常帶(dài)負荷持續運轉。
⑴要求逐步緩慢地調(diào)節，帶(dài)上負荷直至額定負荷，不允許一次即調(diào)節至額定負荷。
⑵所謂額(é)定負荷，系指進、排氣口之間的靜壓差，按銘牌上的标定壓力值。在排氣口壓力正常情況下，須注意進氣口的壓力變(biàn)化，以免超負荷。
⑶風機正常工作中，嚴禁完全關閉(bì)進、排氣口閥門，應注意定期觀察壓力情況，超負荷時安全閥是否排氣，否則應及時調(diào)整安全閥，不準超負荷運行。
⑷由於(yú)羅茨鼓風機的特性，不允許将排氣口的氣體長時間地直接回流入鼓風機的進氣口（改變瞭(le)進氣口的溫度），否則必将影響機器的安全，如需採取回流調節，則必須採用冷卻措施。
⑸要經常注意潤滑油的油量位置，定期檢查，並(bìng)做好記錄，確(què)保油量。可採用自動注入潤滑油的方式，進行羅茨風機如何調試運行?調試運行注意事項，羅茨風機調試運行主要有空負荷試運轉以及正常帶負荷運轉兩種形式，應該根據負荷情況按照對應的調試運行說明進行運轉，避免因操作不當而造成羅茨風機設備損壞。
風機工況點是風機在某一轉速下的性能曲線與管網阻力特性線的交點。風機實際運行時，並(bìng)非永遠停留在設計工況點上。它将随用戶的需求或外界條件的變化而變化，也就是風機實際上處於(yú)變工況下工作。要想使風機的風壓或風量達到某一目标值，就需要對風機或管網進行爲人爲地控制，亦稱調節。通過有效地調節，實現在保證風機能夠穩定工作的條件下，既要滿足生産對流量或壓力的要求，又能最大限度地節能。簡言之，調節的目的就是滿足性能要求，擴大(穩定)工況，實現節能，防止喘振。
風機採(cǎi)用不同的調節方式都可達(dá)到同一目的，但節能效果各不相同。
根據理論分析及實踐(jiàn)證明，可得出如下4個(gè)方面的結論。
⑴對於(yú)鼓風機和壓縮機，出口節流調節方式耗功最多。盡管相對流量Qr(實際流量Q與設計流量Q0之比)減少時，功率亦相應減少。如當(dāng)Q=0.65 Q0時，所對應的功率減少到原來的80%左右，但與其它調節方式相比，耗能仍居首位。
⑵如果相對流量變(biàn)化不大時(或稱(chēng)調節深度小時)，幾種調節方式耗功差别不大。即調節方式對節能效果影響不大，甚至不僅不節能，反而因調節裝置的存在多耗功(如液力耦合器)。
⑶一般來說，調(diào)節深度越大，節能效果越顯著。因此，要慎重選擇調(diào)節方式，以期獲(huò)得最大效益。
⑷變速調節曲線接近理想曲線。所以，變速調節方式優越，特别是採(cǎi)用變頻電動機調速的節能方案爲最佳，但需要增設變頻裝置。對於(yú)中小容量的變頻調速建議積極試用;由於(yú)大容量高電壓變頻調速裝置價格較高，應結合具體情況，綜合比較，決定取舍。總之，既要考慮調節性能，也要考慮設備初投資、可靠性及經濟性等，全面評價調節方式的優劣。
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