一、概述：
      目前在我國各行各業(yè)的各類機(jī)械與電氣設(shè)備中與風(fēng)機(jī)水泵配套的電機(jī)約占全國電機(jī)裝機(jī)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(fēng)機(jī)、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(fēng)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(shí)際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)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(fèi)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(wù)等方面的要求，負(fù)面效應(yīng)十分嚴(yán)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(xué)科、不同行業(yè)的工程技術(shù)人員廣泛應(yīng)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(jì)效益，推動了工業(yè)生產(chǎn)的自動化進(jìn)程。

      變頻調(diào)速用于交流異步電機(jī)調(diào)速，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，已經(jīng)成為交流電機(jī)調(diào)速的最新潮流。

  

二、變頻調(diào)速節(jié)能原理：

      風(fēng)機(jī)是傳送氣體的機(jī)械設(shè)備，從流體力學(xué)原理得知，風(fēng)機(jī)風(fēng)量與電機(jī)轉(zhuǎn)速功率相關(guān)：風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（流量）與風(fēng)機(jī)（電機(jī)）的轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓與風(fēng)機(jī)（電機(jī)）的轉(zhuǎn)速的平方成正比，風(fēng)機(jī)的軸功率等于風(fēng)量與風(fēng)壓的乘積，故風(fēng)機(jī)的軸功率與風(fēng)機(jī)（電機(jī)）的轉(zhuǎn)速的二次方成正比（即風(fēng)機(jī)的軸功率與供電頻率的二次方成正比）：

      眾所周知，在供風(fēng)系統(tǒng)中，對于風(fēng)機(jī)，其風(fēng)壓（H）、風(fēng)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(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變風(fēng)機(jī)的功率

      根據(jù)電學(xué)原理交流電機(jī)轉(zhuǎn)速如下：

      n=60f(1-s)/p

式中：n-電機(jī)轉(zhuǎn)速， f-電源頻率，p-電機(jī)的極對數(shù)， s-轉(zhuǎn)差率。

      由公式可見，電機(jī)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(jī)效率高、適用面廣，節(jié)能效果好。結(jié)論:改變風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率就可改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

電機(jī)轉(zhuǎn)速與節(jié)能率的關(guān)系表 ：

頻率f（Hz）
轉(zhuǎn)速N%
風(fēng)量Q%
風(fēng)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(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變風(fēng)機(jī)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(dá)48.2%。

  
三、水泥廠的的生產(chǎn)情況：

      風(fēng)機(jī)是水泥生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備,也是消耗電量最大的設(shè)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(dāng)部份并沒有用于生產(chǎn)需要，而是白白的浪費(fèi)掉了！在行業(yè)竟?fàn)幦找婕ち业氖袌鰲l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?fàn)幹械木範(fàn)幠芰�。如果說開源節(jié)流是從管理的角度提高企業(yè)的竟?fàn)幠芰Φ姆椒ǎ瑒t提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品單耗就是提高企業(yè)竟?fàn)幠芰Φ闹匾�保障�?

      水泥生產(chǎn)的主要設(shè)備是窯爐，窯爐有分立式（立窯）和臥式（回轉(zhuǎn)式）。就綜合指標(biāo)而言，立窯遠(yuǎn)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(yīng)用。對一臺3-10年內(nèi)不能退出生產(chǎn)的立窯進(jìn)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(fēng)機(jī)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(fēng)系統(tǒng)由羅茨鼓風(fēng)機(jī)、送風(fēng)管道和放風(fēng)閥門組成。由于生產(chǎn)過程中風(fēng)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(fēng)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(fēng)量需要經(jīng)常調(diào)整。在傳統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)時刻處于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，即送風(fēng)量是固定的。風(fēng)量的調(diào)整是靠放風(fēng)閥的開度進(jìn)行的�；蚴钦f，每當(dāng)窯爐對風(fēng)的需求量減少時（此時進(jìn)行放風(fēng)），便是能量浪費(fèi)產(chǎn)生的時刻。因?yàn)轱L(fēng)是由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的，放掉的風(fēng)就是放掉電能，白白地放掉電能是一種極大的浪費(fèi)。窯爐需要的風(fēng)量越小，放掉的就越大，能量浪費(fèi)就越嚴(yán)重。據(jù)某一水泥生產(chǎn)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，窯爐20%的時間需要滿風(fēng)量，40%時間處于80%的滿風(fēng)量，另40%時間風(fēng)量的需求量約為65%的滿風(fēng)量。在這種情況下，不需要的那20%和35%的風(fēng)量就白白地浪費(fèi)掉了，前者的能量浪費(fèi)約為48%，而后者的能量浪費(fèi)竟高達(dá)65%。