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| 水泥廠的電機節能發展現狀及未來趨勢分析 |
| （時間:2026-03-25 00:20:19） |
前言
隨著規模化基礎設施的建設和社會經濟的飛速發展，大、中zhong型xing水shui泥ni廠chang的de建jian設she日ri趨qu完wan善shan，隨sui之zhi而er來lai的de節jie能neng減jian排pai任ren務wu相xiang當dang繁fan重zhong。在zai水shui泥ni廠chang用yong電dian中zhong，中zhong小xiao型xing電dian機ji占zhan據ju主zhu導dao地di位wei，每mei年nian所suo消xiao耗hao的de電dian能neng占zhan整zheng個ge水shui泥ni廠chang電dian能neng損sun耗hao的de一yi半ban以yi上shang。為wei了le進jin一yi步bu落luo實shi國guo家jia節jie能neng減jian排pai政zheng策ce，實shi現xian節jie能neng減jian排pai的de指zhi標biao，中zhong小xiao型xing電dian機ji的de節jie能neng是shi水shui泥ni行xing業ye所suo麵mian臨lin的de一yi大da課ke題ti，也ye是shi水shui泥ni行xing業ye發fa展zhan的de新xin機ji遇yu。
1、國產電機及節能現狀
1.1現狀
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配電機大多為此類異步電動機。
1985年Y係列三相異步電動機及其派生係列產品被大力推廣，功率範圍從0.55kW到250kW。後經過引進、並消化美國西屋公司和瑞士BBC公司的技術，自行研發了Y係列6kV中型高壓三相異步電動機，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10kV，相繼又研發了10kV係列高壓異步電動機，並采用新穎的箱式結構，此類高壓電機目前占據國內中高壓電機市場的主導地位。
1996年我國又研發了Y2係列三相異步電動機，功率範圍從0.12kW到315kW，此係列電機不僅大大降低了空載噪聲，而且還有效抑製了負載噪聲。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，其能耗已達到GB18163-2002《中小型三相異步電動機能效限定值及節能評定值》中能耗限定值的有關規定，其主要性能指標也已達到目前國際先進水平。
1.2水泥廠電機的配置和節能現狀
水泥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(tuo)動(dong)的(de)是(shi)風(feng)機(ji)等(deng)類(lei)負(fu)載(zai)，而(er)且(qie)這(zhe)類(lei)負(fu)載(zai)有(you)很(hen)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)需(xu)要(yao)調(tiao)速(su)。目(mu)前(qian)在(zai)傳(chuan)統(tong)的(de)水(shui)泥(ni)廠(chang)中(zhong)，應(ying)用(yong)最(zui)廣(guang)泛(fan)的(de)調(tiao)節(jie)風(feng)量(liang)的(de)方(fang)式(shi)是(shi)利(li)用(yong)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)來(lai)調(tiao)節(jie)擋(dang)風(feng)板(ban)，通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)擋(dang)風(feng)板(ban)的(de)開(kai)度(du)來(lai)調(tiao)節(jie)所(suo)需(xu)風(feng)量(liang)。在(zai)調(tiao)節(jie)擋(dang)風(feng)板(ban)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)，其(qi)輸(shu)出(chu)能(neng)量(liang)也(ye)不(bu)變(bian)，隻(zhi)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)擋(dang)風(feng)板(ban)的(de)開(kai)度(du)來(lai)達(da)到(dao)負(fu)載(zai)所(suo)需(xu)的(de)風(feng)量(liang)要(yao)求(qiu)。根(gen)據(ju)能(neng)量(liang)守(shou)恒(heng)定(ding)律(lv)，當(dang)負(fu)載(zai)根(gen)據(ju)係(xi)統(tong)的(de)需(xu)求(qiu)需(xu)要(yao)很(hen)小(xiao)的(de)風(feng)量(liang)時(shi)，其(qi)擋(dang)風(feng)板(ban)的(de)開(kai)度(du)就(jiu)要(yao)減(jian)小(xiao)，此(ci)時(shi)電(dian)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)能(neng)量(liang)與(yu)負(fu)載(zai)所(suo)需(xu)能(neng)量(liang)之(zhi)差(cha)，在(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)中(zhong)就(jiu)被(bei)白(bai)白(bai)消(xiao)耗(hao)和(he)損(sun)失(shi)掉(diao)。另(ling)外(wai)，水(shui)泥(ni)廠(chang)的(de)風(feng)門(men)調(tiao)節(jie)大(da)多(duo)采(cai)用(yong)電(dian)動(dong)調(tiao)節(jie)閥(fa)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)，電(dian)動(dong)調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)品(pin)質(zhi)決(jue)定(ding)了(le)風(feng)門(men)開(kai)關(guan)的(de)靈(ling)活(huo)度(du)。由(you)於(yu)水(shui)泥(ni)廠(chang)是(shi)多(duo)粉(fen)塵(chen)企(qi)業(ye)，即(ji)使(shi)在(zai)每(mei)個(ge)揚(yang)塵(chen)點(dian)都(dou)使(shi)用(yong)了(le)環(huan)保(bao)設(she)備(bei)，水(shui)泥(ni)廠(chang)也(ye)想(xiang)盡(jin)辦(ban)法(fa)采(cai)取(qu)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)收(shou)塵(chen)措(cuo)施(shi)，也(ye)難(nan)避(bi)免(mian)細(xi)微(wei)粉(fen)塵(chen)的(de)排(pai)放(fang)。在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，有(you)很(hen)多(duo)擋(dang)風(feng)板(ban)由(you)於(yu)受(shou)環(huan)境(jing)的(de)影(ying)響(xiang)，不(bu)能(neng)按(an)照(zhao)上(shang)麵(mian)下(xia)達(da)的(de)指(zhi)令(ling)靈(ling)活(huo)的(de)開(kai)關(guan)風(feng)門(men)，甚(shen)至(zhi)有(you)些(xie)閘(zha)門(men)在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)被(bei)物(wu)料(liao)死(si)死(si)卡(ka)住(zhu)，導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)調(tiao)節(jie)，如(ru)生(sheng)產(chan)中(zhong)常(chang)用(yong)的(de)庫(ku)頂(ding)物(wu)料(liao)分(fen)料(liao)閥(fa)，工(gong)人(ren)經(jing)常(chang)要(yao)上(shang)去(qu)巡(xun)視(shi)和(he)現(xian)場(chang)清(qing)理(li)，不(bu)僅(jin)費(fei)時(shi)費(fei)力(li)，還(hai)給(gei)生(sheng)產(chan)帶(dai)來(lai)很(hen)大(da)損(sun)失(shi)，同(tong)時(shi)這(zhe)也(ye)是(shi)生(sheng)產(chan)環(huan)節(jie)中(zhong)的(de)一(yi)大(da)隱(yin)患(huan)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao)嚴(yan)重(zhong)。再(zai)加(jia)上(shang)采(cai)用(yong)閘(zha)板(ban)控(kong)製(zhi)閥(fa)門(men)引(yin)起(qi)的(de)阻(zu)力(li)損(sun)耗(hao)，嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)設(she)備(bei)的(de)經(jing)濟(ji)運(yun)行(xing)，改(gai)善(shan)這(zhe)一(yi)調(tiao)節(jie)方(fang)式(shi)勢(shi)在(zai)必(bi)行(xing)。
2、電機節能的發展趨勢
在國家出台的《節能環保產業發展規劃》中，運用高效節能技術和采用高效節能裝備是重要一環。采用變頻調速和使用高效節能電機是提高電機運行效率的兩個重要的途徑。
2.1通過變頻調速實現節能
在實際運行中，係統需求的風量會隨工況、chanliangdebianhuaerbianhua，youyubianpinqinenggougenjushijixuyaoduidiandongjizhuansujinxingshishitiaojie，nenggoushidiandongjizaizuijienengdezhuansuxiayunxing，jianshaoqingzaiyunxingshidediannengxiaohao，tiaosufanweikuan，tiaojiejingdugao，yunxingxiaolvgao，bingkeyishixiandiandongjideruanqidong，jianshaoqidongchongjiheshebeimosun，jiangdidiandongjiyunxingdezonghedianhao，zhezhongjienengfangshijienengxiaoguomingxian，yibanjiedianlvzai20%~30%，有時甚至可以達到50%，而且最重要的是：投資回收期較短，很快就可以收回全部投資。
目mu前qian低di壓ya變bian頻pin技ji術shu日ri漸jian成cheng熟shu，產chan品pin質zhi量liang也ye較jiao穩wen定ding，在zai新xin建jian大da中zhong型xing規gui模mo水shui泥ni廠chang中zhong，需xu要yao進jin行xing風feng量liang調tiao節jie的de低di壓ya電dian機ji基ji本ben上shang已yi經jing采cai用yong交jiao流liu變bian頻pin器qi進jin行xing調tiao速su，改gai變bian所suo需xu風feng量liang，改gai善shan運yun行xing效xiao率lv，對dui電dian機ji轉zhuan速su進jin行xing有you效xiao控kong製zhi，從cong而er實shi現xian電dian機ji的de節jie能neng，如ru窯yao頭tou熟shu料liao輸shu送song部bu分fen的de篦bi冷leng機ji冷leng卻que風feng機ji、窯頭一次風機、循環水泵以及部分收塵風機等。
我國高壓電動機多為10kV。由(you)於(yu)受(shou)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)耐(nai)壓(ya)限(xian)製(zhi)，目(mu)前(qian)尚(shang)難(nan)實(shi)現(xian)該(gai)等(deng)級(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)直(zhi)接(jie)高(gao)壓(ya)輸(shu)出(chu)。目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)都(dou)采(cai)用(yong)單(dan)元(yuan)串(chuan)聯(lian)式(shi)多(duo)電(dian)平(ping)變(bian)頻(pin)器(qi)技(ji)術(shu)，其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)可(ke)達(da)到(dao)10kV甚至更高，且輸入、輸出波形好，對電網的諧波汙染小。國外高壓變頻技術成熟，但其價格卻是國內高壓變頻器價格的2~4bei，zaiguoneihenduoshuinichangzijinbushihenchongyudeqingkuangxia，guoneibianpinqiyouyujiagedi，dedaoleguangfanyingyong。danyeyoujishaoshushuinichangshouzijinxianzhi，muqianjiaoshaoshenzhiweishiyonggaoyabianpintiaosu，qijienengxiaoguobumingxian。zaiguojiajienengdahuanjingdetuidongxia，10kV拖動的動態負荷其高壓電機采用高壓變頻調速勢在必行。
而(er)在(zai)承(cheng)接(jie)的(de)國(guo)外(wai)水(shui)泥(ni)廠(chang)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，情(qing)況(kuang)會(hui)好(hao)很(hen)多(duo)。由(you)於(yu)資(zi)金(jin)充(chong)足(zu)，新(xin)建(jian)國(guo)外(wai)水(shui)泥(ni)廠(chang)，除(chu)了(le)需(xu)要(yao)調(tiao)速(su)的(de)低(di)壓(ya)電(dian)機(ji)和(he)窯(yao)尾(wei)高(gao)溫(wen)風(feng)機(ji)采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)外(wai)，其(qi)他(ta)需(xu)要(yao)調(tiao)速(su)的(de)高(gao)壓(ya)電(dian)機(ji)基(ji)本(ben)都(dou)已(yi)經(jing)采(cai)用(yong)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)，且(qie)采(cai)用(yong)的(de)大(da)多(duo)是(shi)國(guo)外(wai)著(zhu)名(ming)品(pin)牌(pai)(如ABB)的高壓變頻成套裝置，如生料循環風機、窯尾後排風機、窯頭餘風風機、水泥磨收塵風機等，節能效果顯著。
變bian頻pin調tiao速su控kong製zhi方fang式shi作zuo為wei一yi種zhong新xin型xing的de調tiao速su方fang法fa，性xing能neng優you越yue，性xing價jia比bi高gao，節jie能neng效xiao果guo明ming顯xian，是shi目mu前qian國guo內nei大da中zhong型xing水shui泥ni廠chang應ying廣guang泛fan采cai用yong的de一yi種zhong節jie能neng控kong製zhi手shou段duan。變bian頻pin調tiao速su節jie能neng在zai實shi際ji應ying用yong中zhong總zong結jie出chu三san大da優you點dian：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，提高了係統運行的靈活性;三是改變了電動機的啟動方式，真正實現了電機的軟啟動，大大減少了對電動機、風機、風feng門men等deng設she備bei的de磨mo損sun以yi及ji對dui電dian網wang的de啟qi動dong衝chong擊ji，延yan長chang了le它ta們men的de使shi用yong壽shou命ming，大da幅fu度du節jie省sheng這zhe些xie設she備bei的de維wei護hu費fei用yong，是shi目mu前qian水shui泥ni廠chang最zui有you效xiao的de一yi種zhong調tiao速su節jie能neng控kong製zhi手shou段duan。
2.2使用高效電機實現節能
從節約能源、baohuhuanjingjiaoduchufa，gaoxiaolvdiandongjibujinshishuinichanggengshiguoneisuoyougongyefazhandequshi。zaiguojialiudahaodianxingyezhizhong，shuinixingyeminglieqizhong，tongshitayeshizhongxiaoxingdiandongjidezhuyaoyingyonglingyu，nenghaoyueda，jienengdeqianliyuegao。yibanqingkuangxia，shuinichangzhuyaoshengchanchejian(生料磨車間、回轉窯和水泥磨車間)的電動機大多都是24h連續工作製，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》，woguojiangdianjinengxiaofenweisanji，nengxiaoyijiweichaogaoxiaodianji，nengxiaoerjiweigaoxiaodianji，nengxiaosanjiweiputongdianji。gaoxiaodiandongjigongyitongguoyouhuashejibingcaiyongyouzhicailiaozhengxingercheng，qinenghaopingjunkeyixiajiang20%左右。而超高效電動機能耗比普通電動機能耗節能超過30%，並且在整個生產周期內，都可為企業節約電能。雖然價格比普通電動機高15%~30%之間，但在一般情況下，其高於普通電動機的一次性投資一般可以在1~3年內全部收回。因此，在長期連續運行、負(fu)荷(he)率(lv)較(jiao)高(gao)的(de)水(shui)泥(ni)廠(chang)選(xuan)用(yong)優(you)質(zhi)高(gao)效(xiao)節(jie)能(neng)電(dian)機(ji)，既(ji)符(fu)合(he)我(wo)國(guo)節(jie)能(neng)政(zheng)策(ce)，而(er)且(qie)無(wu)論(lun)從(cong)企(qi)業(ye)生(sheng)存(cun)和(he)發(fa)展(zhan)等(deng)角(jiao)度(du)考(kao)慮(lv)，都(dou)是(shi)非(fei)常(chang)有(you)必(bi)要(yao)的(de)，也(ye)是(shi)切(qie)實(shi)可(ke)行(xing)的(de)。
2.3合理選擇電機功率
由於曆史原因，在實際應用中，存在大量電機所驅動的負載功率遠遠小於電動機本身的功率，造成大量的電動機處於低效運行狀態。如：用電量較大的風機、水泵、壓縮機類負載，其平均係統運行效率均在50%左右。在設計選型中，設計人員為了保證足夠的動力，層層加餘量，級級加保險，很容易造成“大馬拉小車”的狀態，其效率之低可想而知。甚至有的用戶主要利用變頻器來調速，使得電動機長期處於低頻低效運行狀態，這也是一種“大馬拉小車”的現象。
眾所周知，電動機的最佳運行效率一般發生在負荷率0.7~0.85之zhi間jian，過guo高gao和he過guo低di的de負fu荷he率lv，不bu僅jin會hui降jiang低di電dian機ji的de使shi用yong效xiao率lv，而er且qie對dui電dian機ji本ben身shen也ye會hui造zao成cheng很hen大da的de傷shang害hai，從cong而er增zeng加jia維wei修xiu成cheng本ben和he維wei護hu費fei用yong。曾zeng經jing在zai某mou個ge水shui泥ni廠chang某mou個ge車che間jian的de負fu荷he計ji算suan中zhong，依yi據ju工gong藝yi所suo提ti電dian機ji功gong率lv，理li論lun計ji算suan選xuan配pei變bian壓ya器qi的de負fu荷he率lv在zai0.75左右，可在實際運行中其負荷率僅在0.6以下，這種嚴重的“大馬拉小車”dexianxiangbujinlangfeileshebeiziyuan，tongshiyelangfeilebaoguidedianli。youqizaimuqianyouxieshuinichangzijinbuzushenzhiduanquedeqingkuangxia，geiqiyezaochenglehendadezijinheshengcunyali，tongshiqiyeyediushilezaifazhandebaoguijiyu。zaishejiguochengzhong，helixuanpeidiandongjidegonglv，bujinfuheguojiajienengzhengce，yejianshaoleqiyedezijinyali，gengzhongyaodeshiweiqiyejinhoudeshengcunhefazhanchuangzaolelianghaodejingjijichuhefazhanhuanjing，helixuanpeifuzaisuoxudiandongjidegonglvrenzhongdaoyuan。
3、結語
推廣變頻調速等先進電機調速技術，改善電機係統調節方式，逐步淘汰閘板、閥門等機械節流調節方式。重點對傳統水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，使電機運行在最佳效率狀態;新建或改擴建水泥廠設計時要認真核算，力爭做到電機功率與負載的最佳匹配，逐步消除或減少“大馬拉小車”現象;設計選型時優先采用高效節能電動機拖動負載，從根本上真正實現電機的節能。
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