内蒙古蒙西水泥5000t/d高温风机高压变频改造
    

   水泥是国民经济的基础原材料。经过多年的发展,我国水泥工业发展取得了很大成绩,产量已多年位居世界第一,保障了国民经济发展的需要。为加快推进水泥工业结构调整和产业升级,引导水泥工业持续、稳定、健康地发展,实现水泥工业现代化,大力推广“新型干法”水泥生产线、纯低温余热发电技术及风机变频改造技术,使我国水泥生产技术经济指标和环保达到同期国际先进水平。

  在水泥熟料生产过程中,电费支出约占熟料生产成本的25%。在水泥厂的工艺配置中,生料和熟料段风机功率约占设备功率的30--40%左右。所以风机的电耗直接影响到水泥企业的生产成本。

  对于新型干法水泥生产线,主要风机设备包括:原料磨循环风机、煤磨排风机、窑头排风机、窑尾高温风机、排风机、水泥磨排风机等高压大功率风机等,基本采用风门或液耦、水阻等调节方式,有一很大部分能量白白浪费,对其进行变频改造是降低生产单位损耗有效方式。

  智光电气研制生产的ZINVERT系列智能高压变频调速系统为直接高压输出电压源型变频器,它通过采用多级H桥功率单元箱级联的方式实现了高压的完美波形输出,直接输出3kV、6kV、10kV电压,无需升压即可直接拖动普通异步电动机,无需加装任何滤波器,谐波指标严格符合IEC及国标对电网谐波最为严酷的要求。其主要应对象为风机、泵类等通过调速控制大量节能的负载场合,水泥行业具体应用如下: 水泥制造:窑炉引风机、生料研磨引风机、压力送风机、主吸尘风机、冷却器吸尘风机、冷却器排风机、预热塔风机、分选器风机、窑炉供气风机等。

  截止目前,智光电气在国内水泥工业高压变频器供应商中名列前茅,产品在包括多条5000t/d水泥生产线的高温风机、原料磨风机在内的各种风机上得到应用,取得了大量的运行与节能效果分析的实践经验。

  蒙西水泥5000t/d高温风机高压变频改造

  1、项目概况

  内蒙古蒙西水泥股份有限公司(原内蒙古蒙西水泥有限公司)是蒙西集团引进国际战略投资者——高盛战略控股有限公司后,组建的一家中外合资水泥生产企业。内蒙古蒙西水泥股份有限公司坐落在鄂尔多斯高原西部的蒙西高新技术工业园区,是国家新材料成果转化及产业化示范基地,也是国家“863”计划示范基地。

  蒙西水泥股份有限公司5000t/d水泥生产线采用10kV电压3150 kW电机拖动高温风机(风机轴功率2735 kW),原采用液力耦合器进行调速,在调节过程中产生的转差功率损耗、容积损耗、机械损耗高达10%以上,所产生的热量需要油泵及冷却水等辅助运行,故障率较高,特别是在夏季因耦合器产生热量较大,需要加入四组冷油器,用循环水强降温,水消耗量大,资源浪费严重。运行中经常因漏油故障进行维护,导致高温风机停运,每年需要数十万元对液力耦合器相关系统进行维护。正常生产时,液力耦合器开度在70%-80%之间,电机平均运行电流为150A。

  2008年1月,蒙西水泥股份有限公司就5000t/d水泥生产线高温风机变频改造进行公开招标,最后经过综合比较,用户选用了ZINVERT系列高温风机专用变频器。与国内其他供应商普通高压变频器相比,ZINVERT系列高温风机专用变频器在应对高温风机“塌料”产生瞬间过流、以及应对水泥厂相对恶劣的运行环境有着独特的优势。

  2、改造方案介绍

  原系统进行变频改造后,风压控制将由原来的液力耦合器调节改为变频器调节:取消原液力耦合器,将电机与液力耦合器之间用一连接轴取代液力耦合器连通,由变频器对电机本身进行调速,最后达到调整窑尾预热器(高温风机人口)的压力为工况要求值。改造后变频装置与电动机的连接方式见下图:

  

内蒙古蒙西水泥5000t/d高温风机高压变频改造

 

  10kV电源经变频装置刀闸K1到高压变频装置,变频装置输出经刀闸K2送至电动机。一旦变频装置出现故障,即可马上断开输入侧10kV开关及刀闸K1,将变频装置隔离,切换刀闸K2至工频侧。刀闸K1、K2之间具有闭锁和防止误操作功能。

  3、工程实施方案

  3.1土建及散热实施方案

  为了安装变频器,必须重新设计变频器专用房。根据现场环境,我们选择在高压配电室旁另建一变频器专用房,此地方距高压室较近,动力电缆敷设方便。由于现场灰尘较大,而变频器为强迫风冷,设备内空气流通量较大,为保障变频器尽量少受外界灰尘的影响,在房间通风设计上,设计了两扇大面积专用进风窗,房间不另设其它通风窗口,基本上是密闭设计。通风窗采用专用过滤棉滤网,这样使进入变频器室内的空气经过通风窗滤灰,进入变频器室内的灰尘大大减小。

  由于本变频器运行过程中产生约3~4%损耗发热需要散热,为保证足够的通风冷却效果,在变压器柜顶和功率柜顶分别独立安装了一整体风罩,与各自的出风口连成整体,形成所谓的“风道”,保证变频器整体冷却通风要求,即使在夏季高温季节也不需要加装空调进行降温。

  3.2设备安装调试方案

  设备安装调试基本分为以下三个部分:

  3.2.1 变频系统内部单独调试

  包括一次电缆输入输出接线核实、旁路柜刀闸之间闭锁功能核实、功率柜及变压器柜之间电磁锁闭锁功能检测、温控仪显示是否正常、各功率单元直流电压及状态指示是否正常、输入输出电压显示是否正常、输入输出电流显示是否正常、急停重启功能检测、复位重启功能检测。

  3.2.2 变频与DCS、及高压开关柜之间控制闭锁联调

  变频与高压开关柜之间重点需要核实两路信号:高压合闸允许信号、跳闸信号,前者是为了保证运行维护人员的人生安全,后者是为了保证设备安全及生产安全。变频与DCS之间信号总体分为四类:DI、DO、AI、AO,这几种信号/指令比较常规,重点说明的3个信号是:

  重故障信号:针对高温风机的“瞬态尖峰负荷差分控制技术”,在检测到重故障后不直接给高压开关柜发跳闸指令;

  待机信号:用户用作备妥信号,是变频运行的必要条件,需要说明的是在变频运行后,待机信号会消失,不能在检查不到备妥后就发跳闸指令

  运行信号:运行信号不参与连锁。

  3.2.3变频与生产工艺配合

  采用液力耦合器调节时,用户一直是先起窑头排风机,再起窑尾高温风机。变频改造后,发现采用以往启动方式启动窑头排风机后,高温风机会因“拉风”反转,导致变频启动时力矩太大,报“输出过负荷”跳停,出现启动失败。和用户进行详细沟通后,确定新的启动方案:关闭高温风机入口阀门,先起高温风机,让其在10Hz至15Hz之间低速运行,然后再起窑头排风机,这样就顺利解决了变频改造后的启动问题。

  4、改造效益分析

  变频改造前,高温风机电机运行功率为2200kW,变频装置投入后,高温风机电机运行44Hz,运行功率约为1900kW。变频投入运行后,减小输入功率为300kW。按平均每天运行24小时,电价0.5元/度,一年运行300天保守计算,每年可以节约电费约为:V=300×24×300×0.5 =108(万元)。

  变频改造后,在产生明显节能效果的同时,其他方面的效益也是明显的:

  4.1投入变频器后可以平稳地调整风量风压,提高了控制效率。避免了由于“塌料”产生的停机,使生产线设备利用率得到保证,保证了生产,进一步提高了效率。

  4.2设备运行与维护费用下降:采用变频调节后,避免了原来采用液力耦合器调节需经常进行油路、漏油维护、液力耦合器本体维护;高压变频器两年多运行实践证明,其可靠性得到证明,避免液力耦合器维修导致生产线停产发生。

  4.3延长电机等设备使用寿命。采用变频调速后,可以实现软起动和软制动,几乎不产生冲击电流,可大大延长电机及风机等电气与机械寿命。

  5、日常运行维护注意事项

  正确的使用维护和保养是保证设备长期稳定运行的必要条件,用户的维护保养需要有计划地进行日常预防性维护保养。所以我们要求用户:

  1)定期检查周围环境的温度、湿度、震动等情况,有无灰尘、气体、凝露。

  2)定期检查面板的LED和LCD显示是否正常。

  3)定期检查系统有无异常的振动或噪声和气味。

  4)定期检查LCD显示有无报警信息、最近有无事件记录需处理。

  5)定期检查柜门上进风口上的防尘网,如有明显灰尘应取下清洁,拆卸时应注意工具不得深入柜门内部,以防触电。防尘网清洁完毕晾干后应及时装上。

  6) 变频功率单元的散热是通过散热器散热片流通空气完成的,如散热器入口有明显灰尘应对单元进行吸尘清洁,但应注意系统运行时散热器上有危险的高压,绝对不允许带电清洁。

  7)定期检查冷却系统的运行:将一张标准的A4打印纸放在各电气柜入气窗处纸张应吸附在入气窗上。

  6、结语

  自该设备从2008年4月份投运至今,在用户有效及时的维护下,能够稳定运行,产生经济效益的同时,也为落实国家节能减排政策做出了表率,真正实现了企业利益与社会效益的“双赢”局面。

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    收录时间:2014年04月13日 19:08:17 来源:广州智光电气股份有限公司 韩文 作者:匿名
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