水泥（ní）行（háng）業電機節能發展現狀及未（wèi）來趨勢

好色先生视频污電（diàn）機導（dǎo）讀：隨著規模化基礎設（shè）施的建設和社（shè）會經濟的飛速發展，大、中型水泥廠的建設日趨完善，隨之而來（lái）的節（jiē）能減排任務相當繁重。在水泥廠用電中，中小型電（diàn）機占據主導地位，每年所消耗的（de）電能占整個水泥廠電能損耗的一半以上。為了（le）進一步落實國（guó）家節能減排政策，實現節（jiē）能減排的指標，中小型電機的節能（néng）是水泥行業所麵臨的一大課題，也是水泥行業發展的新機遇。

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（suǒ）配電機大多為此（cǐ）類異（yì）步電動（dòng）機。

1985年（nián）Y係（xì）列三相異步電動機及其（qí）派（pài）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（xiāo）化美國（guó）西（xī）屋公司和瑞（ruì）士BBC公司的技術，自行研發了Y係列6kV中型高（gāo）壓三相異（yì）步電動機，功率範圍從220kW到2800kW。隨著我國電力技術（shù）的進步，電網電壓從6kV上（shàng）升到10kV，相繼又研發了10kV係列高壓異步（bù）電動機，並采用新穎的箱式結構，此（cǐ）類高壓電機目前占據國內中高壓電機市場（chǎng）的（de）主（zhǔ）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（hái）有效抑製了負載噪聲。

2003年Y3係列三相異步（bù）電動機相繼上市，此類電機采用冷軋矽鋼片成型，其能耗已（yǐ）達到GB18163-2002《中小型三相（xiàng）異步電動機能效限定值及節能評定（dìng）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（guó）際先進（jìn）水平。

1.2水泥廠電機（jī）的配置和節能現狀

▲好色先生视频污電機對某水（shuǐ）泥廠電機節能（néng）改造現場。 

水泥廠無論大小裝備都采用的是電機拖（tuō）動，其中90%是交（jiāo）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（xū）要調（diào）速。目前在傳統的水泥廠中，應用最廣泛的（de）調節風量的方式（shì）是利用電（diàn）動執行機構來（lái）調節擋風板，通過（guò）調節擋風板的開度來（lái）調節（jiē）所需風量。

在調節擋風板的過程中，電機的轉速保（bǎo）持不變（biàn），其輸出能量也不變，隻通過調節擋風板的開度來達到負載所需的風量要求。

根據能量守恒定律，當負載根據係統的（de）需求需要很小（xiǎo）的風量時，其擋風板的開度就要減小，此時（shí）電（diàn）機（jī）的輸出能量與負載所需能（néng）量之差，在此過程中就被白白消耗和損失掉。

另外（wài），水泥廠（chǎng）的風（fēng）門調節大多采用電動調節閥來實現的（de），電動調節閥的品質決定了風門開關的（de）靈活度。由於水泥廠（chǎng）是多粉塵企業，即使在每個揚塵（chén）點都使用了環保設備，水泥廠也想盡辦法采取了一係列的收塵（chén）措施，也難避免細微粉塵的排放。

在使用（yòng）過（guò）程中，有很多擋風板由於受環境的影響，不（bú）能按照上（shàng）麵下達的指令靈活（huó）的開關風門（mén），甚至有些閘門在使用過程（chéng）中被物料死死卡住，導致無法調節，如（rú）生產中常（cháng）用的庫頂物料分料閥，工人經常（cháng）要上去巡視和現場清理，不僅費時費力，還給生產帶來（lái）很（hěn）大損失，同時這也是生產環節中的一大隱患，更重要的是能量損耗嚴重。再加上采用閘板控（kòng）製閥門引起的阻力損耗，嚴重影響設備的經（jīng）濟運行，改善這一調（diào）節方式勢在必行。

2、電機節能的（de）發展（zhǎn）趨（qū）勢（shì）

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（jiē）能裝備是重要一環。采用變頻調速和使用高效節能電機是（shì）提高電（diàn）機運行效率（lǜ）的兩個重要的途徑。

2.1通過使用變頻調速電機實現節能

在實際運行中，係統需求的風量會隨工況、產量的變化而變化，由於變（biàn）頻器能夠根據實際需要對電動機轉速進行實時調節，能夠使電動機在最節能的轉速下運行，減少輕載運行時的電能消（xiāo）耗，調速範圍寬，調節（jiē）精度高，運行效率高，並可以實現電動機的軟（ruǎn）啟動，減少啟動衝擊和設備磨損，降低電動機（jī）運行的綜合電耗，這種節能方式節能效果明顯，一（yī）般節電率（lǜ）在20%~30%，有時甚至可以達到50%，而且最重要的（de）是：投資（zī）回收期（qī）較短，很（hěn）快就可以（yǐ）收回全部（bù）投資。

目前低壓變頻技（jì）術日漸成熟，產品質量也較穩定，在新建（jiàn）大中型規模（mó）水泥（ní）廠中，需要進行風量調節的低壓電機基（jī）本上已經采用交流變頻器進行調速，改（gǎi）變所需風量（liàng），改善運行效率（lǜ），對電機轉速進行有效控製，從而實現電機的節能，如窯頭熟料輸送部分的篦冷機冷卻風機、窯頭一次風機、循（xún）環水泵以及部分收（shōu）塵風機等。

我國高壓電動機多（duō）為10kV。

由於受電力（lì）電子器件耐壓限製，目前尚難實現該等級變頻器的直接（jiē）高壓輸出。

目前國內高壓變頻器都采用單元串聯式多電平（píng）變頻器技術，其（qí）輸出電壓可達到（dào）10kV甚至更高，且輸入、輸出波形好，對電（diàn）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（biàn）頻器價格的2~4倍，在國內很多水泥廠資金不是很充裕的情況下，國內變頻器由於價格低，得到（dào）了廣泛應用（yòng）。

但也有極少數水泥廠受資（zī）金限製，目前較少甚至未（wèi）使用高壓（yā）變頻調速，其節能效果不明顯（xiǎn）。

在國（guó）家（jiā）節能大環境的推（tuī）動（dòng）下，10kV拖動的動態負荷其高壓電（diàn）機采（cǎi）用高壓變頻調速勢在必行。

而在承接的國外水泥廠設計（jì）過程中，情況會（huì）好很多。

由於資金充足，新建國外水泥廠（chǎng），除了需要調速的低壓電機和窯尾高溫風機采用變頻調速外，其他需要調速的高壓電機基本都已經采用高壓變頻（pín）調速，且采用的大多是國外著名品牌(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（yú）風風（fēng）機、水（shuǐ）泥磨收塵風機等，節能效果（guǒ）顯著。

變頻調速控製方式作為一種新型的調（diào）速（sù）方法，性能優越，性價比高，節能效果明顯，是目前國內大中型水泥廠應廣泛（fàn）采用的一（yī）種節能控製（zhì）手段。

變頻調速節能在實（shí）際應用中總結出三（sān）大優點：

一（yī）是（shì）減少（shǎo）電（diàn）能損耗，降低成本，節約電（diàn）能。

二是拓寬了係統的調（diào）速範圍，提高了係統運行（háng）的靈活性。

三是改變了電動機的啟動方式，真正實（shí）現了電機的軟啟動，大大減少了對電動機、風機、風門（mén）等設備的磨損以及對電網的啟動衝擊，延長了它們（men）的使用壽命，大幅度節省這些設備的維護費用，是目前水泥廠最有效的一種調速節能控製手段。

2.2使用高效電機實現節能

從節約能源（yuán）、保護環境角度出發，高效率電動（dòng）機不僅是水泥廠更是國內所（suǒ）有工業發展的趨勢。

在國（guó）家（jiā）六大耗電行業之中，水泥行業名列其中，同時它也是中小型電動機的主要應用領域，能耗越大，節能的潛力（lì）越高。

一般情況下，水泥廠（chǎng）主要生產車間(生料磨車間、回轉（zhuǎn）窯和水泥磨（mó）車間)的電動機大（dà）多都是24h連續工作製，工作（zuò）時間長，工作負荷也相（xiàng）對穩定，這些特點都（dōu）有（yǒu）利於高效電動機在水泥廠的推廣和使用。

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

高效（xiào）電（diàn）動機工藝通過優化設計並采（cǎi）用優質材料整型而成，其能耗平均可以下降20%左右。

而超高效電動機能耗（hào）比普通電動機能耗（hào）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（rán）價（jià）格比普通電動機高（gāo）15%~30%之間，但在一般情況下，其高於普通電動機的一次性投（tóu）資一般可以在1~3年內全部收回。

因此，在長期連（lián）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（cè），而且無（wú）論從企業生存和發（fā）展等角（jiǎo）度考慮，都是非常有必（bì）要的，也是切實可行的。

2.3合理選擇（zé）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（gōng）率遠遠小於（yú）電動機本身的功（gōng）率，造成大量的電動機處於低效運行狀態。

如：用電量較大（dà）的風機、水泵、壓縮機類（lèi）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（yuán）為了保證足夠的動（dòng）力，層層加（jiā）餘量，級級加保險，很容（róng）易造成“大馬拉小車”的狀（zhuàng）態，其效率之低可想而知。

甚（shèn）至（zhì）有的用戶主要利用變頻（pín）器來調（diào）速（sù），使得電動機長期處於低頻低效運行狀態，這也是一（yī）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（fā）生在負荷（hé）率0.7~0.85之間，過高和過（guò）低的負荷率，不僅會降低電機的使（shǐ）用效率，而且對電機本身也會造成很大的傷害，從而增加維修成本和維護費用（yòng）。

曾經在某個水泥（ní）廠某（mǒu）個車間的負荷（hé）計算中（zhōng），依據工藝所提電機功率，理論計算選配變壓器的負荷率在0.75左（zuǒ）右，可在實際運（yùn）行中其負荷率僅在0.6以下（xià），這種嚴（yán）重的“大馬拉小車”的現象（xiàng）不僅浪（làng）費了設備資源，同時也浪費了寶貴的電力。

尤其（qí）在目前有些水（shuǐ）泥廠資金不足甚（shèn）至短缺的情況（kuàng）下，給企業（yè）造成了很大的資金和生（shēng）存壓力，同（tóng）時企業也丟（diū）失了再發展的寶貴機遇。

在設計過程中，合理（lǐ）選配電動機的功率，不僅符合國家節（jiē）能（néng）政策，也減少了企業的（de）資金壓力，更重要的是為企業今後的生（shēng）存和發展（zhǎn）創造了良好的經濟基礎（chǔ）和發展環（huán）境，合理選配負載所需電動機的功率任重道遠。

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（chǎng）電動機（jī）進行係統改造，選擇合適的調速方式;合理選配電動機，使電（diàn）機運行在最（zuì）佳效率狀態;新建或改擴（kuò）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（bù）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（diàn）動機拖動負載，從根（gēn）本上真正實現電機的節能。

本文來源於北（běi）極星節能環保網。