一、概述： 目前在我國各行各業(yè)的各類機械與電氣設備中與風機水泵配套的電機約占全國電機裝機量的60%，耗用電能約占全國發(fā)電總量的三分之一。并且大多數(shù)風機、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象。因生產(chǎn)、工藝等方面的變化，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體和液體的流量、壓力、溫度等；目前，許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風板或閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差，很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務等方面的要求，負面效應十分嚴重。
變頻調(diào)速器的出現(xiàn)為交流調(diào)速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術(shù)的不斷完善、發(fā)展。變頻調(diào)速性能日趨完美，已被不同學科、不同行業(yè)的工程技術(shù)人員廣泛應用于不同領(lǐng)域的交流調(diào)速。為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益，推動了工業(yè)生產(chǎn)的自動化進程。
變頻調(diào)速用于交流異步電機調(diào)速，其性能遠遠超過以往任何交、直流調(diào)速方式。而且結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，已經(jīng)成為交流電機調(diào)速的最新潮流。
二、變頻調(diào)速節(jié)能原理：
風機是傳送氣體的機械設備，從流體力學原理得知，風機風量與電機轉(zhuǎn)速功率相關(guān)：風機的風量（流量）與風機（電機）的轉(zhuǎn)速成正比，風機的風壓與風機（電機）的轉(zhuǎn)速的平方成正比，風機的軸功率等于風量與風壓的乘積，故風機的軸功率與風機（電機）的轉(zhuǎn)速的二次方成正比（即風機的軸功率與供電頻率的二次方成正比）：
眾所周知，在供風系統(tǒng)中，對于風機，其風壓（H）、風量（Q）、轉(zhuǎn)速（n）和軸功率（P）之間存在如下關(guān)系：
Q＝K1×n
H＝K2×n2
P＝K3×H×Q＝K1×K2×K3×n3＝K×n3
結(jié)論:改變風機的轉(zhuǎn)速就可改變風機的功率
根據(jù)電學原理交流電機轉(zhuǎn)速如下：
n=60f(1-s)/p
式中：n-電機轉(zhuǎn)速， f-電源頻率，p-電機的極對數(shù)， s-轉(zhuǎn)差率。
由公式可見，電機調(diào)速有多種，如調(diào)壓調(diào)速，變極調(diào)速，串級調(diào)速和變頻調(diào)速等。其中變頻調(diào)速方式的調(diào)速范圍寬，電機效率高、適用面廣，節(jié)能效果好。結(jié)論:改變風機的運行頻率就可改變風機的轉(zhuǎn)速。
電機轉(zhuǎn)速與節(jié)能率的關(guān)系表 ：
頻率f（Hz）
|
轉(zhuǎn)速N%
|
風量Q%
|
風壓H%
|
軸功率P%
|
節(jié)電率
|
50
|
100%
|
100%
|
100%
|
100%
|
0.00%
|
45
|
90%
|
90%
|
81%
|
72.9%
|
27.10%
|
40
|
80%
|
80%
|
64%
|
51.2%
|
48.80%
|
35
|
70%
|
70%
|
49%
|
34.3%
|
65.70%
|
30
|
60%
|
60%
|
36%
|
21.6%
|
78.40%
|
根據(jù)上述原理可知改變風機的轉(zhuǎn)速就可改變風機的功率。
將供電頻率由50 Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50 ，理論上節(jié)電率達48.2%。
三、水泥廠的的生產(chǎn)情況：
風機是水泥生產(chǎn)過程中的重要設備,也是消耗電量最大的設備之一。不過，電量消耗的絕對數(shù)字本身并不重要。重要的是，該消耗量的相當部份并沒有用于生產(chǎn)需要，而是白白的浪費掉了！在行業(yè)竟爭日益激烈的市場條件下，企業(yè)為了贏得市場，必須采取各種挫施不斷提高企業(yè)在市場竟爭中的竟爭能力。如果說開源節(jié)流是從管理的角度提高企業(yè)的竟爭能力的方法，則提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品單耗就是提高企業(yè)竟爭能力的重要保障。
水泥生產(chǎn)的主要設備是窯爐，窯爐有分立式（立窯）和臥式（回轉(zhuǎn)式）。就綜合指標而言，立窯遠不能與回轉(zhuǎn)窯相比，然而，立窯在現(xiàn)在中小水泥廠中仍占有很大的比例，且不可能馬上全部退出生產(chǎn)應用。對一臺3-10年內(nèi)不能退出生產(chǎn)的立窯進行技術(shù)改造即具有極其重要的意義。
立窯的生產(chǎn)過程:燃料和水泥原料分別從立窯的頂端送入窯體中，在窯的中部混合燃燒，燃燒所需的空氣由鼓風機從窯的底部送入。燃燒過后產(chǎn)生的熟料由窯的底部出口送出。
在上述生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的送風系統(tǒng)由羅茨鼓風機、送風管道和放風閥門組成。由于生產(chǎn)過程中風的需求量取決于燃料質(zhì)量、原材料質(zhì)量。另外，整過生產(chǎn)過程中不同的時間段對風的需求量也有很大的不同。因此，在整過生產(chǎn)過程中，送入窯爐的通風量需要經(jīng)常調(diào)整。在傳統(tǒng)的送風系統(tǒng)中，風機時刻處于額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，即送風量是固定的。風量的調(diào)整是靠放風閥的開度進行的。或是說，每當窯爐對風的需求量減少時（此時進行放風），便是能量浪費產(chǎn)生的時刻。因為風是由風機產(chǎn)生的，放掉的風就是放掉電能，白白地放掉電能是一種極大的浪費。窯爐需要的風量越小，放掉的就越大，能量浪費就越嚴重。據(jù)某一水泥生產(chǎn)現(xiàn)場統(tǒng)計，窯爐20%的時間需要滿風量，40%時間處于80%的滿風量，另40%時間風量的需求量約為65%的滿風量。在這種情況下，不需要的那20%和35%的風量就白白地浪費掉了，前者的能量浪費約為48%，而后者的能量浪費竟高達65%。
四、水泥機立窯、回轉(zhuǎn)旋窯節(jié)能應用
深圳市日業(yè)電氣有限公司的工程技術(shù)人員針對水泥廠旋窯、機立窯供風系統(tǒng)、進行了長期跟蹤專門研究，開發(fā)生產(chǎn)了水泥廠專用變頻器及《變頻調(diào)速控制柜》，通過上百條水泥生產(chǎn)線實際應用，該裝置安裝調(diào)試方便，運行可靠，節(jié)電效果明顯，在提高生產(chǎn)效率、改善生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)保等方面效果明顯，受到水泥行業(yè)的歡迎。
機立窯、回轉(zhuǎn)旋窯供風系統(tǒng)變頻調(diào)速裝置
采用《變頻調(diào)速控制柜》或變頻器調(diào)速取代調(diào)節(jié)擋風板或閥門開啟度來調(diào)節(jié)用風量的比例（即調(diào)節(jié)風量利用率），滿足原水泥生料燒結(jié)時不同用風量的落后的傳統(tǒng)的機械調(diào)節(jié)方法，（這種傳統(tǒng)供風方法缺點是電能浪費嚴重、調(diào)節(jié)精度差、啟動電流大、噪音大、粉塵污染嚴重）。變頻改造后的供風系統(tǒng)是在保留原工頻控制系統(tǒng)的基礎上增加一套變頻回路與原工頻控制并聯(lián)，形成的雙回路控制系統(tǒng)，從而保障生產(chǎn)的連續(xù)正常運行。其特點：由于變頻器具有軟起動功能，電機啟動時無大電流沖擊，延長設備使用壽命；由于變頻器可任意調(diào)節(jié)風機電機輸入頻率改變電機轉(zhuǎn)速，因此可按燒結(jié)時不同階段所需風量，準確調(diào)節(jié)供風量，無須旁通放風、減少水泥粉塵污染、節(jié)電可達15%—40%。綜合效益可觀，一般6個月—12個月可收回全部投資。（如山東煙臺長榮水泥廠2003年7月選用280KW變頻器用于立窯風機改造，節(jié)電率高達35%，僅節(jié)電一項，7個月即可收回投資。）
交流鼠籠電機因結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維修方便，應用十分廣泛。約占全國電機總用量的80%。采用變頻調(diào)速技術(shù)與交流鼠籠電機結(jié)合，作為新一代調(diào)速設備，可謂是良馬配好鞍。是當今最佳調(diào)速設備的完善結(jié)合。
