在水泥制造行業(yè)一些功率大、連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備耗電量高，是水泥制造成本高居不下的一個(gè)重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)在水泥制造成本中，電費(fèi)成本約占總成本的30%左右。因此，應(yīng)用變頻技術(shù)，對(duì)耗電大的設(shè)備做一些工藝上的節(jié)能改造,利用節(jié)能的效果來降低水泥的制造成本,可提高經(jīng)營(yíng)上的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　根據(jù)水泥制造工藝及對(duì)一些水泥廠生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行的實(shí)際考察和分析可以知道。在生產(chǎn)過程中，大部分水泥廠的設(shè)備，尤其是一些中高壓大功率設(shè)備，絕大部分時(shí)間都不是滿負(fù)荷運(yùn)行,設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度相當(dāng)?shù)汀Ｈ缁剞D(zhuǎn)窯的生料磨風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、窯頭風(fēng)機(jī)、窯尾廢氣風(fēng)機(jī)、水泥磨收塵風(fēng)機(jī)、煤磨排風(fēng)機(jī)等，在這些設(shè)備和系統(tǒng)中，存在著相當(dāng)大的容量富裕和能量浪費(fèi)，為進(jìn)行變頻調(diào)速改造，節(jié)能形成了空間。

　　水泥的生產(chǎn)制造主要經(jīng)過破碎、儲(chǔ)存和預(yù)均化、粉磨、生料的均化和儲(chǔ)存、煅燒、水泥的粉磨這幾個(gè)重要的過程。粉磨就是磨機(jī)帶有巨大內(nèi)部金屬防護(hù)的金屬圓筒，在磨筒中裝有許多球形鋼。由于磨機(jī)在旋轉(zhuǎn)，這些鋼球碾碎原料成小顆粒，稱其為生料。煅燒就是在均化后，生料通過稱為預(yù)熱器的旋風(fēng)筒系統(tǒng)運(yùn)送，經(jīng)歷逐漸地?zé)崽幚頊囟冗_(dá)900℃,進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯烘烤物料。窯身是50～150m長(zhǎng)，直徑3～5m的長(zhǎng)圓筒，筒內(nèi)壁貼有耐火磚，窯的回轉(zhuǎn)作用和其驅(qū)動(dòng)角使物料朝出口運(yùn)行，溫度上升至1400℃。由于這個(gè)過程在窯內(nèi)，生料轉(zhuǎn)變成粒狀的硬物，稱之為熟料。熟料是水泥的主要成分，熟料決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量，水泥作為完成產(chǎn)品是一種很細(xì)粉未，粉未要滿足于生產(chǎn)熟料，石膏，一些天然和人造的材料（例如：火山灰）混合物的要求。水泥磨機(jī)類似于生料磨，嚴(yán)格控制和不斷監(jiān)測(cè)物料的混合，水泥品種和最重要的特性抗壓強(qiáng)度的水平，取決于熟料的化學(xué)成分，粉磨的持續(xù)時(shí)間及各種外加劑的摻加和不摻加。

　　一般水泥行業(yè)轉(zhuǎn)窯高溫風(fēng)機(jī)為離心風(fēng)機(jī)，高溫風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式一般為采用液力偶和器調(diào)速。正常工作時(shí)，閥門的開啟度為100%。

　　液力耦合器是利用液體的動(dòng)能來傳遞功率的一種動(dòng)力式液壓傳動(dòng)裝置，它相當(dāng)于離心泵和渦輪泵的組合。將其安裝在異步電機(jī)和負(fù)載(風(fēng)機(jī)、水泵等)之間來傳遞轉(zhuǎn)矩，可以在電機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，無級(jí)調(diào)節(jié)負(fù)載的轉(zhuǎn)速。液力耦合器是一種轉(zhuǎn)差損耗的低效調(diào)速設(shè)備。在高壓變頻技術(shù)尚未成熟之前，液力耦合器在風(fēng)機(jī)、水泵等調(diào)速節(jié)能方面曾有過較多的應(yīng)用，發(fā)揮過其應(yīng)有的作用。

表1—高壓變頻器和液力耦合器主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較

　　高壓變頻器調(diào)速范圍寬，達(dá)到10:1以上，甚至達(dá)到100:1以上;而調(diào)速型液力耦合器的調(diào)速范圍最大為4:1

　　高壓變頻器調(diào)速精度達(dá)到0.1Hz，而且穩(wěn)定性高，這是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。調(diào)速精度高、穩(wěn)定性高，意味著所傳動(dòng)的風(fēng)機(jī)(水泵)的壓力和風(fēng)量(流量)穩(wěn)定，這對(duì)于穩(wěn)定生產(chǎn)工藝過程是很重要的，液力耦合器調(diào)速精度差，轉(zhuǎn)速波動(dòng)大， 難以保證穩(wěn)定生產(chǎn)。

　　高壓變頻器效率高，無轉(zhuǎn)差損耗，其效率達(dá)0.95以上，并且不隨調(diào)速的范圍而變化。液力耦合器效率低，其效率與調(diào)速比成正比，負(fù)載的轉(zhuǎn)速越低，其效率越低，圖1所示為液力耦合器的效率曲線。

圖1—液力耦合器的效率曲線

　　液力耦合器屬轉(zhuǎn)差損耗型調(diào)速，是低效調(diào)速設(shè)備，在調(diào)速的過程中,轉(zhuǎn)差功率以熱能的形式損耗在油中。這不僅消耗了能量，而且使液力耦合器油溫升高，為此必須采取妥善的冷卻方式，特別是在環(huán)境溫度較高的場(chǎng)合應(yīng)用，對(duì)冷卻的要求更高。例如某發(fā)電廠的給水泵的液力耦合器在夏季不得不采取不間斷的沖水冷卻等措施，即使如此，有時(shí)仍會(huì)因溫度過高，威脅到液力耦合器安全時(shí)，不得不停機(jī)，以使溫度降下來。

　　高壓變頻器沒有轉(zhuǎn)差率問題，負(fù)載與電動(dòng)機(jī)同軸，電機(jī)能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)速相同, 能達(dá)到額定壓力和額定風(fēng)量(流量)。在電機(jī)結(jié)構(gòu)允許的情況下，還可以超過額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。液力耦合器由于是柔性連接，存在著固定的轉(zhuǎn)差率，即液力耦合器的轉(zhuǎn)差率≥3%，所以，負(fù)載的轉(zhuǎn)速不可能達(dá)到電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最高只能達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速的97%，因此負(fù)載(風(fēng)機(jī)、水泵等)就不能達(dá)到額定輸出，其壓力最高只能達(dá)到額定壓力的94%，而風(fēng)量(流量)最高只能到額定值的91%左右。

　　高壓變頻器具有真正意義上的軟起動(dòng)功能，它可以使起動(dòng)電流值保持在額定電流以內(nèi)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，也不會(huì)對(duì)所傳動(dòng)的風(fēng)機(jī)、泵類的機(jī)械設(shè)備帶來沖擊，是最理想的軟啟動(dòng)設(shè)備。液力耦合器屬于直接起動(dòng)類型，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流約為額定電流的4~7倍，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，特別是在電網(wǎng)容量受限而電機(jī)容量較大時(shí)，這種直接起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)所造成的沖擊有時(shí)是不允許的。

　　調(diào)速設(shè)備的可靠性是客戶最關(guān)心的、最基本的、也是最主要的指標(biāo)之一，它是能否保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)。高壓變頻器的可靠性高，故障率低，這在許多高壓變頻器應(yīng)用中得到證實(shí)。而液力耦合器則可靠性差，特別是漏油和打壞齒輪等。

　　高壓變頻器由于可靠性高，故障率低而使其維修量少，據(jù)某電廠反映，給水泵采用的進(jìn)口液力耦合器維修工作量?jī)H打壞齒輪一項(xiàng)就需維修費(fèi)30余萬元。當(dāng)然，這也可能僅是個(gè)別的例子。但總的來看液力耦合器的維修工作量大于高壓變頻器的維修工作量。

　　在調(diào)速設(shè)備一旦發(fā)生故障時(shí)對(duì)生產(chǎn)會(huì)有什么影響，也是用戶關(guān)心的一個(gè)問題。高壓變頻器一旦發(fā)生故障，則可立即切出，并切換到工頻電源上，使負(fù)載(風(fēng)機(jī)、水泵等)能保持連續(xù)運(yùn)行。液力耦合器由于連接在電機(jī)和風(fēng)機(jī)之間，一旦液力耦合器出了故障，負(fù)載便不能運(yùn)行，不能保證生產(chǎn)的連續(xù)性。

　　即是否能夠充分的利用調(diào)速設(shè)備。高壓變頻器可以一機(jī)多用，即一臺(tái)高壓變頻器可以通過開關(guān)切換設(shè)備控制幾臺(tái)高壓電機(jī)的運(yùn)行。液力耦合器只能一機(jī)一用，一臺(tái)液力耦合器只能供一臺(tái)負(fù)載使用。

　　高壓變頻器由于采用二極管整流，可以保證電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)在0.95以上。液力耦合器調(diào)速則使電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)降低，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的電機(jī)的裕量都較大，輸入電流中無功分量就越大，導(dǎo)致其在低功率因數(shù)下運(yùn)行。

　　價(jià)格的高低是客戶關(guān)心的重要指標(biāo)之一。高壓變頻器的價(jià)格貴，液力耦合器價(jià)格便宜，這是液力耦合器與高壓變頻器相比的主要優(yōu)勢(shì)之一。

　　高壓變頻器設(shè)備占地面積較大，它包括變頻器本身和與之配套的設(shè)備，但它可分散安裝在控制室(如變頻器)或室外(如變壓器); 液力耦合器占地面積小，但它必須安裝在電機(jī)和負(fù)載之間并與之同軸，需作基礎(chǔ)固定。

　　改造后的變頻供風(fēng)系統(tǒng)是在保留原來供風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原回路并聯(lián)使用，形成雙回路可轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)（風(fēng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)燒結(jié)時(shí)的用風(fēng)量。其特點(diǎn)：

●節(jié)電效果好。由于電機(jī)消耗的功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比，改造后電機(jī)大部分時(shí)間運(yùn)行在35-43Hz左右即可滿足用風(fēng)量，節(jié)電率大于25%；

●具有軟啟動(dòng)功能，降低負(fù)荷強(qiáng)度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，啟動(dòng)電流小，提高用電安全系數(shù)及減少電網(wǎng)容量；

●調(diào)節(jié)風(fēng)量精度準(zhǔn)確、及時(shí)方便；

　　風(fēng)機(jī)的流量和轉(zhuǎn)速成正比，壓力和轉(zhuǎn)速平方成正比，其內(nèi)功率則和轉(zhuǎn)速立方成正比，這時(shí)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)符合相似定律。一般情況下，很多人都用相似定律的比例率來計(jì)算風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速的節(jié)電率。但是,實(shí)際中卻沒有這樣的節(jié)能效果。由于相似定律是研究、設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)本身的規(guī)律，它是就風(fēng)機(jī)而論風(fēng)機(jī)的定律。對(duì)于工作在管道系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)必須視具體工況進(jìn)行分析計(jì)算，由于風(fēng)機(jī)的入口和出口風(fēng)壓是否為大氣壓，直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)的軸功率變化。因此，風(fēng)機(jī)的節(jié)能計(jì)算不能照搬照抄相似定律，風(fēng)機(jī)的節(jié)能計(jì)算必須根據(jù)具體實(shí)際工況進(jìn)行分析計(jì)算。也應(yīng)當(dāng)考慮變頻調(diào)速之后風(fēng)機(jī)的效率、電動(dòng)機(jī)的效率、變頻器的效率等因素的影響。