水泥行業電機節能發展現狀及未來趨勢

91麻豆国产福利品精電機導讀：隨著規（guī）模化基礎設施的建設和社會經濟的飛速發展，大、中型水（shuǐ）泥廠的建設（shè）日趨完（wán）善（shàn），隨之而來的節能減（jiǎn）排任務相當繁重（chóng）。在水泥廠用電中，中小型電機占據主導（dǎo）地位，每年所消耗的電能占整個水泥廠電能損耗的一半以上。為了進一步落實國家節能減排（pái）政（zhèng）策，實現節能減排的指標，中小型電機的節（jiē）能是水泥行業所麵臨的一大課題，也是水泥行業發展的新（xīn）機遇。

1、國產電機及節能現狀

1.1現（xiàn）狀

目前，我國中小型電機有三大係列三相異步電動機：Y、Y2和Y3。目前水泥廠工藝裝備所（suǒ）配電機大多為此類異步電（diàn）動機。

1985年Y係列三相異（yì）步電動機及其派生係列產品被大（dà）力推廣，功率範圍從0.55kW到250kW。後經過引（yǐn）進、並消化美國西屋公司和瑞士BBC公司的技術，自行研（yán）發了Y係列6kV中型高壓三相（xiàng）異步電動機，功率範圍從220kW到2800kW。隨著我國電力技術的進步，電網電壓從6kV上升到（dào）10kV，相繼又研發了10kV係列高（gāo）壓異（yì）步電動機，並采用新穎的箱式結構，此類高壓電機目前占據國內中高（gāo）壓電機市（shì）場的主導地（dì）位。

1996年我國又研發了（le）Y2係（xì）列三相異步電動機，功率範圍從（cóng）0.12kW到315kW，此係列電機（jī）不僅大大降低了空載噪聲，而且還有效抑製了負載噪聲（shēng）。

2003年Y3係列三相異步電動機相繼上市，此類電機采用冷軋矽鋼片成型，其（qí）能耗已達到（dào）GB18163-2002《中小型三相（xiàng）異步（bù）電動機能（néng）效限定值及節能評定值》中能耗限定值的（de）有關規定，其主要性能指標也已達到目前國（guó）際（jì）先進水平。

1.2水泥廠電機的配置和節能現狀

▲91麻豆国产福利品精電（diàn）機對某（mǒu）水泥廠電機節能改造現場。 

水泥（ní）廠無論大小裝備都采用的是電機拖動，其中90%是交流異步電機，而且約50%是高壓電機，這其中約70%拖動的是風機等類負載，而且這類負載有很大一部分需要（yào）調速。目前在傳統的水泥廠中，應用（yòng）最廣泛的調節風量的方式是利用電動（dòng）執行機構來調節擋風板，通過調節（jiē）擋風板的開度來調節所需風量。

在（zài）調節擋風板的過程中，電機的轉速保（bǎo）持不變，其輸出能量也不變，隻通過調節擋風板的開度來達（dá）到負載所需（xū）的風量要（yào）求。

根據（jù）能量（liàng）守恒定律，當負載根據（jù）係統的需求需要（yào）很（hěn）小的（de）風量時（shí），其擋風板的（de）開度就要減小，此（cǐ）時電機（jī）的輸出能量（liàng）與負載（zǎi）所需能量之差，在（zài）此過程中就被白白消耗和損失掉。

另外，水泥廠的風門調節大多采用電動調節閥來實（shí）現的，電動調節閥的（de）品質決（jué）定了風（fēng）門開關（guān）的靈活度。由於水泥廠是多粉塵企業，即使在每個揚（yáng）塵點都使（shǐ）用了環保設（shè）備，水泥廠也想盡辦法（fǎ）采取了一係列的（de）收塵措施，也（yě）難避免細微粉塵（chén）的排放。

在使用過程中，有很多擋風（fēng）板由於（yú）受環境的影響，不能按照上麵下達的指令靈活的開關風門，甚至有些閘門在使用過程中被物料死死卡住，導致無法調節，如生產中常用的庫頂物料分料閥，工人經常要上（shàng）去巡視和現場清理，不僅費時費力，還給生產帶來很大損失，同時這也（yě）是生產環節中的一大隱患，更重要的是能量損耗嚴重（chóng）。再加上采用閘板控製閥門（mén）引起的阻力損耗，嚴重影響設備的經濟運行，改善這一調節方式勢在必行。

2、電機（jī）節能（néng）的發展趨勢

在國家出台的《節能環（huán）保（bǎo）產業發展規劃》中，運用高效節能（néng）技術和采用高效節能裝備是重要一環。采用變（biàn）頻調速和使用高效節能電機是提高電（diàn）機運行效率的兩個重要的途徑。

2.1通過使（shǐ）用變頻調速電機實現節能

在（zài）實際運行中，係統需求的風量會隨工況、產量的變化而變化，由於變頻器能夠根據實際需要對（duì）電動機轉速進行實時調節（jiē），能夠使電動機在最節能的（de）轉速下（xià）運行，減少輕載運行時的電能消耗（hào），調速範圍寬，調節精度（dù）高，運行效率高，並可以實現電動機的軟啟動，減（jiǎn）少啟動衝擊和設備磨損，降低電動機運（yùn）行的綜合電耗，這種節能方式節能效果明顯，一般節電率在20%~30%，有時（shí）甚至可以達到（dào）50%，而且最重要的是：投資回收期較短，很快就（jiù）可以收回全（quán）部投資。

目前低壓變頻技術（shù）日漸成（chéng）熟，產（chǎn）品質量也較穩定，在新建大中型規模（mó）水泥廠（chǎng）中，需要進行風量調節（jiē）的低壓電機基本上已經采用交流變頻器進行調速，改變所需風量，改善運行效率，對電機轉速進行（háng）有效控（kòng）製，從而實（shí）現電機的節能，如窯頭熟料輸送（sòng）部分的篦冷機冷卻（què）風機、窯頭一次風機、循環水泵以及部分收塵（chén）風（fēng）機等。

我國高壓電動機多為10kV。

由於受電力電子（zǐ）器件耐壓限製（zhì），目前（qián）尚難實現該等級變頻器的直接高壓輸出。

目前國內高壓變頻器都采用單元串聯式多電平變頻器（qì）技術，其輸出電壓可達到10kV甚至更高（gāo），且輸入（rù）、輸出波形好，對電網的諧波汙染小。

國（guó）外高壓變頻（pín）技術成熟，但其價格卻是（shì）國內高壓變頻器價格的2~4倍，在國內很多水泥廠資金不是很充裕的（de）情況下，國（guó）內變頻器由於價格低，得到了廣泛應用。

但也有極（jí）少數水（shuǐ）泥廠受資金限製，目前較少甚至未使用高壓變頻調速，其節能效果不明顯。

在國家節能大環境（jìng）的推動下，10kV拖動（dòng）的動態負荷其高壓電機采用高壓變頻調（diào）速勢在必行。

而在承接的國外水（shuǐ）泥廠設計過程中，情況會好很多。

由（yóu）於資金充足，新建國外水泥廠，除了需要調速的（de）低壓電機和（hé）窯尾高溫風機采用變頻調速外（wài），其他需要調速的高壓電機基本都已經采用高壓變頻調速，且采用的大多是（shì）國外著名品牌(如ABB)的高壓變頻成套裝置（zhì），如生（shēng）料循環風機、窯尾後排風機、窯頭餘風風機、水泥磨（mó）收塵（chén）風機等，節能效果顯著。

變頻調速控（kòng）製方式（shì）作（zuò）為一種（zhǒng）新型的調速方法，性能（néng）優（yōu）越，性價比（bǐ）高，節（jiē）能（néng）效（xiào）果明顯，是目前（qián）國內大中型水泥廠應廣泛采用的一種（zhǒng）節能控製手段。

變頻調速節能在實際（jì）應用中總結出三大優（yōu）點：

一是減少電能損耗，降低成本，節約電能。

二是拓寬了係統的調速範圍，提高（gāo）了係（xì）統運行的靈活性。

三是（shì）改變了電動機的啟動方式，真（zhēn）正實現了電機的軟啟動，大大減少了對電動機、風機、風門等設備（bèi）的磨損以及對電網的啟動衝擊，延長了它們的使用壽命，大幅度節（jiē）省這些設備的維護費用，是目前水泥廠最有效的一（yī）種（zhǒng）調速節能（néng）控製手段（duàn）。

2.2使用高效電機實現節能

從節約能源、保護環（huán）境角度出發（fā），高效率電（diàn）動機不僅是水泥（ní）廠更是國內所有（yǒu）工業發展的趨勢。

在國家六大耗電行業之中，水泥行業名列其中（zhōng），同時它也是中小型電動機的主要應用領域，能耗越大，節（jiē）能的潛力越高。

一般情（qíng）況（kuàng）下，水泥廠主要生產車間(生料磨車間、回轉窯和水泥磨車間（jiān）)的（de）電動機（jī）大多都是24h連續工（gōng）作製，工作時間長，工作負荷也相對穩定，這些特點都有利於高效電動機在水泥廠的（de）推廣和使用。

根據GB18613-2006《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》，我國將電機能效分為三級，能效一級（jí）為超高效電機（jī），能（néng）效二級為高效電機，能效三級為普通電機。

高效電動機工（gōng）藝通過優（yōu）化設計並采用優質材料整型而成，其能耗平均（jun1）可以下降（jiàng）20%左（zuǒ）右。

而超高（gāo）效電動機能耗比普通電動機（jī）能耗節能超（chāo）過30%，並且（qiě）在整個（gè）生產周期內，都（dōu）可為企（qǐ）業節約電（diàn）能。

雖（suī）然價格比普（pǔ）通電（diàn）動機高15%~30%之間，但在一般情況下，其（qí）高於普通電動機的一次性投資一般可以在（zài）1~3年內全部收回。

因此，在長（zhǎng）期連續運（yùn）行、負荷率較高的水泥廠選用優質高效節能（néng）電機，既符合我國節能政策，而且無論從企業生（shēng）存和發展等角度（dù）考慮，都是非常有必要的，也是切實可行的。

2.3合理選擇電機功率

由（yóu）於曆（lì）史原因，在實際應用中，存（cún）在大量電機所驅動（dòng）的負載功率遠遠小於電動機本身的功率，造成大量的電動（dòng）機處於低效運行狀態。

如：用電量較（jiào）大的風機、水（shuǐ）泵、壓縮機（jī）類負載（zǎi），其平均係統運行效率（lǜ）均在50%左右。

在設計選型中，設計（jì）人（rén）員為了保證足（zú）夠的動力，層層加餘量，級級加保險（xiǎn），很容易造成“大馬拉（lā）小車”的狀態，其效率（lǜ）之低可想而知（zhī）。

甚至有的用戶主要利用變頻器（qì）來調速，使得電動機長期處於低頻低效運行狀態，這也是一種“大馬拉（lā）小車”的現象。

眾所周知，電動機的最佳運行效率一般（bān）發生在負荷率0.7~0.85之間，過高和過低的負荷率，不僅會降低電機的使用效率，而且對電機本身也會造成很大的傷害，從而增加維修（xiū）成本和維護費用。

曾經在某個水泥廠某個車間的負荷計（jì）算中，依據（jù）工藝所提電機功率，理論計算選配變（biàn）壓器的負荷率在0.75左右，可在實際運行中其負荷率僅在0.6以下，這種嚴重（chóng）的“大（dà）馬拉小車”的現象不僅浪費了設備資源，同時（shí）也浪費了寶（bǎo）貴（guì）的電力。

尤其在目（mù）前有些水泥廠資金不足甚至（zhì）短缺的情況下（xià），給企業造成了很大的資金和（hé）生存壓力，同時企業也（yě）丟失了再發展的寶貴機遇。

在設計過程中，合（hé）理選配電動機的功率，不僅符合國家（jiā）節能政策，也減少（shǎo）了企業的資金壓力，更（gèng）重要的是為（wéi）企業今後的（de）生存和發展創造了（le）良好的經濟基礎和發（fā）展環境（jìng），合理（lǐ）選配負載（zǎi）所需（xū）電動機的功（gōng）率任重道（dào）遠。

3、結語

推廣變頻調速等先進電機調速技術（shù），改善電機係統調節方式，逐步淘汰閘（zhá）板、閥門等機械節流調節方式，重點對傳統水（shuǐ）泥廠電動機進行係統改造，選擇合適的調速方式;合理選配電動機，使電機（jī）運行在（zài）最佳效率狀態;新建或改擴建水泥（ní）廠設計時要認真核算，力爭（zhēng）做到電機功率與負載（zǎi）的最佳匹配，逐步消除或減少“大馬拉小車”現象;設計選型時優先采用（yòng）高效節能電動機拖動負載（zǎi），從根本上真正（zhèng）實現電機的節能。

本文來源於北極星節能環保網。