水泥行業風機變頻節能的解決方案
一． 概述
在水泥行業的立窯、回轉窯風機這樣的設備，耗電量極大，起動電流很高，要求變壓器有足夠大的富余量，同時用電動閥門、擋風板等裝置來調節風量，在風道系統設計時，為滿足生產環境的最大要求，必須留有余量，因此風機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。
在傳統的情況中，都是采用閥門來調節風量的，有些也采用旁通閥或者回流閥來解決流量和壓力余量過大的問題，這些方法都存在著很大的能量消耗，很多的風機有30~70%的能量是消耗在調節閥的壓降上的，不僅造成電能的浪費，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。
近幾年來變頻技術的出現，徹底改變了這一狀況，實踐證明在風機的系統中接入變頻系統，利用變頻技術改變電機轉速來調節風量和壓力的變化用來取代閥門控制風量，能取得明顯的節能效果。
二． 節能原理
立窯、回轉窯上的風機的運行工況由立窯、回轉窯的負荷情況決定，根據流體力學理論，電機軸功率P和風量Q、壓力H之間的關系為：
P=K*H*Q/η
其中K為常數；
η為效率。
它們與轉速N之間的關系為：
Q1/Q2=N1/N2
H1/H2=（N1/N2）2
P1/P2=（N1/N2）3
圖中曲線1為風機在恒速下壓力H和流量Q的特性曲線，曲線2是管網風阻特性（閥門開度為100%）。假設風機在設計時工作在A點的效率最高，輸出風量Q1為100%，此時的軸功率P1=Q1*H1與面積AH10Q1成正比。根據工藝要求，當風量需從Q1減少到Q2（例如70%）時，如采用調節閥門的方法相當于增加了管網阻力，使管網阻力特性變到為 2
曲線3，系統由原來的工況A點變到新的工況B點運行，由圖中可以看出，風壓反而增加了，軸功率P2與面積BH20Q2成正比，減少不多。
如果采用變頻調速控制方式，將風機轉速由N1降到N2，根據風機的比例定律，可以畫出在轉速N2下壓力H和流量Q特性如曲線4所示，可見在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H3將大幅度降低，功率P3（相等于面積CH30Q2）也隨著顯著減少，節省的功率△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比，節能的效果是十分明顯的。
由流體力學可知，風量Q與轉速的一次方成正比，風壓H與轉速的平方成正比，軸功率P與轉速的立方成正比，當風量減少，風機轉速下降時，起功率下降很多。
例如風量下降到80%，轉速也下降到80%時，則軸功率下降到額定功率的51%；如風量下降到50%，功率P可下降到額定功率的13%，當然由于實際工況的影響，節能的實際值不會有這么明顯，即使這樣，節能的效果也是十分明顯的。
因此在有風機、水泵的機械設備中，采用變頻調速的方式來調節風量和流量，在節能上是一個最有效的方法。
三． 節能系統
綜上所述，只要正常生產過程中電動閥門的開度在85%以下，在安裝節能系統之后，我們預計節能率應在30%以上。同時節能系統還具有以下優點：
1． 采用閉環控制系統，可靠性，精確度，穩定性都有很大提高。
2． 實現電機軟起動，消除電機起動電流的沖擊，延長機械設備的使用壽命。
3． 運行平穩，減低噪音，改善工作環境。
在水泥行業的立窯、回轉窯風機這樣的設備，耗電量極大，起動電流很高，要求變壓器有足夠大的富余量，同時用電動閥門、擋風板等裝置來調節風量，在風道系統設計時，為滿足生產環境的最大要求，必須留有余量，因此風機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。
在傳統的情況中，都是采用閥門來調節風量的，有些也采用旁通閥或者回流閥來解決流量和壓力余量過大的問題，這些方法都存在著很大的能量消耗，很多的風機有30~70%的能量是消耗在調節閥的壓降上的，不僅造成電能的浪費，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。
近幾年來變頻技術的出現，徹底改變了這一狀況，實踐證明在風機的系統中接入變頻系統，利用變頻技術改變電機轉速來調節風量和壓力的變化用來取代閥門控制風量，能取得明顯的節能效果。
二． 節能原理
立窯、回轉窯上的風機的運行工況由立窯、回轉窯的負荷情況決定，根據流體力學理論，電機軸功率P和風量Q、壓力H之間的關系為：
P=K*H*Q/η
其中K為常數；
η為效率。
它們與轉速N之間的關系為：
Q1/Q2=N1/N2
H1/H2=（N1/N2）2
P1/P2=（N1/N2）3
圖中曲線1為風機在恒速下壓力H和流量Q的特性曲線，曲線2是管網風阻特性（閥門開度為100%）。假設風機在設計時工作在A點的效率最高，輸出風量Q1為100%，此時的軸功率P1=Q1*H1與面積AH10Q1成正比。根據工藝要求，當風量需從Q1減少到Q2（例如70%）時，如采用調節閥門的方法相當于增加了管網阻力，使管網阻力特性變到為 2
曲線3，系統由原來的工況A點變到新的工況B點運行，由圖中可以看出，風壓反而增加了，軸功率P2與面積BH20Q2成正比，減少不多。
如果采用變頻調速控制方式，將風機轉速由N1降到N2，根據風機的比例定律，可以畫出在轉速N2下壓力H和流量Q特性如曲線4所示，可見在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H3將大幅度降低，功率P3（相等于面積CH30Q2）也隨著顯著減少，節省的功率△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比，節能的效果是十分明顯的。
由流體力學可知，風量Q與轉速的一次方成正比，風壓H與轉速的平方成正比，軸功率P與轉速的立方成正比，當風量減少，風機轉速下降時，起功率下降很多。
例如風量下降到80%，轉速也下降到80%時，則軸功率下降到額定功率的51%；如風量下降到50%，功率P可下降到額定功率的13%，當然由于實際工況的影響，節能的實際值不會有這么明顯，即使這樣，節能的效果也是十分明顯的。
因此在有風機、水泵的機械設備中，采用變頻調速的方式來調節風量和流量，在節能上是一個最有效的方法。
三． 節能系統
綜上所述，只要正常生產過程中電動閥門的開度在85%以下，在安裝節能系統之后，我們預計節能率應在30%以上。同時節能系統還具有以下優點：
1． 采用閉環控制系統，可靠性，精確度，穩定性都有很大提高。
2． 實現電機軟起動，消除電機起動電流的沖擊，延長機械設備的使用壽命。
3． 運行平穩，減低噪音，改善工作環境。
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