目前，水泥行業(yè)的競爭非常激烈，但關(guān)鍵還是制造成本的競爭，而電動(dòng)機(jī)電耗占成本30%，因此，做好電動(dòng)機(jī)的降耗增效工作就顯得極為重要。所以，我們要從電動(dòng)機(jī)的選型、調(diào)速方式、啟動(dòng)裝置等方面入手，在每個(gè)環(huán)節(jié)開展細(xì)致的工作，同時(shí)要大力應(yīng)用新技術(shù)、新成果，促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗。

一、合理選用電動(dòng)機(jī)類型
　　Y系列電動(dòng)機(jī)是全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新系列產(chǎn)品，是國內(nèi)目前較先進(jìn)的三相異步電動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)80年代中期即在全國推廣應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是效率高、節(jié)能、啟動(dòng)性能好。而目前國內(nèi)許多老水泥企業(yè)仍大量采用JO2系列電動(dòng)機(jī)，相比來說Y系列比JO2系列電動(dòng)機(jī)效率提高了0.413%。因此用Y系列電動(dòng)機(jī)取代舊式電動(dòng)機(jī)勢在必行。

　　選擇電動(dòng)機(jī)類型除了滿足拖動(dòng)功能外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。對于年運(yùn)行時(shí)間大于3000h，負(fù)載率大于50%的場合，應(yīng)選擇YX系列高效率的三相異步電動(dòng)機(jī)。與Y系列相比，其效率平均高3%，損耗降低20%～30%，雖然價(jià)格高于Y系列電動(dòng)機(jī)，但從長期運(yùn)行考慮，經(jīng)濟(jì)性還是明顯的。

　　同步電動(dòng)機(jī)能提高企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路損耗，但控制系統(tǒng)繁雜，價(jià)格較高。

二、合理選用電動(dòng)機(jī)的額定容量
　　國家對三相異步電動(dòng)機(jī)3個(gè)運(yùn)行區(qū)域作了如下規(guī)定：負(fù)載率在70%～100%之間為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率在40%～70%之間為一般運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率在40%以下為非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。若電動(dòng)機(jī)容量選得過大，雖然能保證設(shè)備的正常運(yùn)行，但不僅增加了投資，而且它的效率和功率因數(shù)也都很低，造成電力的浪費(fèi)。因此考慮到既能滿足水泥廠設(shè)備運(yùn)行需要，又能使其盡可能地提高效率，水泥企業(yè)一般負(fù)載率保持在60%～l00%較為理想。對于負(fù)載率小于40%的三角形接法電動(dòng)機(jī)可改為星型接法，以提高其效率。

　　同步電動(dòng)機(jī)能提高企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路損耗，但控制系統(tǒng)繁雜，價(jià)格較高。隨著異步電動(dòng)機(jī)制造水平的提高，新設(shè)備已很少采用。

三、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行形式
1.低壓籠型大中型電動(dòng)機(jī)
　　若采用全壓直接啟動(dòng)方式，這要求電力系統(tǒng)有足夠大的容量，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)負(fù)載率很低，影響供電效率，并且用直接啟動(dòng)方式易燒毀開關(guān)、電動(dòng)機(jī)，影響電網(wǎng)其他設(shè)備的運(yùn)行，往往為了盡量減少電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)而寧愿讓電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而不停車，造成大量浪費(fèi)。此類電動(dòng)機(jī)可以用電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器是采用大功率晶閘管模塊作為主回路的開關(guān)元件，通過控制它的導(dǎo)通角以實(shí)現(xiàn)軟特性的電壓爬升。它具有對電網(wǎng)無過大沖擊，對機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)(齒輪及軸連接器)震動(dòng)小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩平滑穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。啟動(dòng)電流在2.5～3.5倍額定電流之間可調(diào)，啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)。

2.高壓籠型電動(dòng)機(jī)
　　傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式多選用電抗器、自耦變壓器等，但這些啟動(dòng)設(shè)備都不能很好地滿足啟動(dòng)要求，很難獲得理想的啟動(dòng)參數(shù)。目前出品的熱變電阻軟啟動(dòng)裝置能較好地滿足啟動(dòng)要求。熱變電阻器由具有負(fù)溫度系數(shù)的電阻材料制成，電阻器串于電動(dòng)機(jī)定子回路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、電阻體通過啟動(dòng)電流時(shí)，其溫度升高，而阻值隨之減小，從而使電動(dòng)機(jī)端電壓逐步升高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐步增加，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)參數(shù)和負(fù)載要求的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能方便地配置適當(dāng)?shù)膯?dòng)電阻值獲得最佳的啟動(dòng)參數(shù)，即在較小的啟動(dòng)電流下，獲得足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

3.大型繞線型電動(dòng)機(jī)
　　以前大多采用頻敏變阻器啟動(dòng)，但其故障率太高。目前較為成熟的方式是采用液體變阻啟動(dòng)器。它是利用兩極間的液體電阻，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置使極板的距離逐步接近，直至接觸，達(dá)到串人轉(zhuǎn)子回路中的電阻無級變小最后為零，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)無沖擊的平滑啟動(dòng)。其特點(diǎn)是啟動(dòng)電流小，對電網(wǎng)無沖擊，熱容量大，可連續(xù)啟動(dòng)5～10次，維護(hù)方便，使用可靠。目前我廠該類型電動(dòng)機(jī)已全部采用液體變阻啟動(dòng)器。

4.中、小型繞線電動(dòng)機(jī)
　　以前主要采用頻敏電阻器和油浸電阻器啟動(dòng)，由于有滑環(huán)、碳刷、短路環(huán)等零件與繼電器、交流接觸器、頻敏或油浸變阻器等電器元件組成的啟動(dòng)系統(tǒng)都安裝在粉塵較大的生產(chǎn)現(xiàn)場，因此它具有故障率高、維修量大的缺點(diǎn)，經(jīng)常影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而無刷無環(huán)啟動(dòng)器較好地解決了上述問題，它是一種啟動(dòng)平滑，不改變運(yùn)行特性且不受粉塵干擾的啟動(dòng)設(shè)備。其一次啟動(dòng)電流限制在3.0～4.0Ie之間，適合于11～600kW的高低壓繞線型電動(dòng)機(jī)。該啟動(dòng)器是利用頻敏變阻器的原理，利用鐵磁性材料的頻感特性研制而成，安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸原來裝集電環(huán)的位置，與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，省去了電動(dòng)機(jī)的輔助啟動(dòng)裝置。

五、電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)補(bǔ)償　
　　籠型電動(dòng)機(jī)通常采用并聯(lián)電容器就地補(bǔ)償?shù)姆椒?，繞線式電動(dòng)機(jī)可采用進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償?shù)姆绞?，進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償分旋轉(zhuǎn)式和靜止式兩種，由于旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)結(jié)構(gòu)上的缺陷，目前逐步被靜止式進(jìn)相機(jī)所代替。

六、用變頻調(diào)速取代傳統(tǒng)調(diào)速
　　傳統(tǒng)調(diào)速所采用的晶閘管串級調(diào)速、直流調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、液力耦合器調(diào)速和異步電動(dòng)機(jī)的變級調(diào)速等存在傳動(dòng)效率低、難維護(hù)等缺點(diǎn)，而變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，調(diào)速精度高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍廣。所以采用變頻調(diào)速在提高機(jī)械的傳動(dòng)效率就可節(jié)能20%左右。

七、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理
　　大部分水泥廠的一些設(shè)備尤其是一些大功率設(shè)備在生產(chǎn)過程中絕大部分時(shí)間都是不滿負(fù)荷，在生產(chǎn)過程中都是通過調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或閥門的開啟角度的機(jī)械調(diào)節(jié)方法來滿足不同的用風(fēng)(水)量，這種操作方式的缺點(diǎn)是：(1)電機(jī)及風(fēng)機(jī)或水泵的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強(qiáng)度重，電能浪費(fèi)嚴(yán)重；(2)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度相當(dāng)?shù)?，幾乎完全靠人工調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度差，控制不精確；(3)電氣控制采用直接或降壓起動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)電流對電網(wǎng)沖擊大，需要的電源(電網(wǎng))容量大，功率因素較低；(4)起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊大，設(shè)備使用壽命低；(5)噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。
在水泥廠主要有生料磨排風(fēng)機(jī)、窯尾廢氣處理風(fēng)機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、水泥磨排風(fēng)機(jī)、煤磨風(fēng)機(jī)、蓖冷機(jī)風(fēng)機(jī)、選粉機(jī)、循環(huán)水泵、給水泵等。由于變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n =60 f(1-s)／p，(式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù))；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。圖1為壓力H、流量Q曲線特性圖:

圖1：壓力和流量曲線特性圖

　　n1代表電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的特性；n2代表電機(jī)降速運(yùn)行在n2轉(zhuǎn)速時(shí)的特性；R1代表風(fēng)機(jī)、泵類管路阻力最小時(shí)的阻力特性；R2代表風(fēng)機(jī)、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時(shí)的阻力特性。

　　風(fēng)機(jī)、泵類在管路特性曲線R1工作時(shí)，工況點(diǎn)為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時(shí)風(fēng)機(jī)、泵類所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小流量到Q2，實(shí)際上通過增加管網(wǎng)管阻，使風(fēng)機(jī)、泵類的工作點(diǎn)移到R2上的B點(diǎn)，壓力增大到H2，這時(shí)風(fēng)機(jī)、泵類所需的功率正比于H2與Q2的乘積，即正比于BH2OQ2的面積。顯然風(fēng)機(jī)、泵類所需的功率增大了。這種調(diào)節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能，是以高運(yùn)行成本換取簡單控制方式。若采用變頻調(diào)速，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，這時(shí)工作點(diǎn)由A點(diǎn)移到C點(diǎn)，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時(shí)變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖1可見功率的減少是明顯的。

　　也就是當(dāng)風(fēng)機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速下降10%時(shí)，電機(jī)消耗功率下降27.1%.所以風(fēng)機(jī)水泵采用變頻調(diào)速節(jié)能效果非常明顯。

八、變頻器的應(yīng)用
1.變頻在空氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用
　　空壓機(jī)恒壓供氣使用變頻器與壓力控制構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使壓力波動(dòng)減少1.5%，降低噪音、減少振動(dòng)。保證設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行，從而減少了設(shè)備維護(hù)工作量，延長了設(shè)備使用壽命。用變頻器后，空壓機(jī)可在任何壓力下隨意起動(dòng)，打破了以前不允許帶壓起動(dòng)的規(guī)定，起動(dòng)電流也較以前大大降低。通過使用變頻器后的實(shí)例，多數(shù)壓縮機(jī)節(jié)電率約在20%左右。

2.變頻器在立窯羅茨風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
　　立窯煅燒熟料所耗的電能中，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的電耗一般占60%左右，隨著電價(jià)的調(diào)整，電費(fèi)在水泥生產(chǎn)成本中說所占的比例越來越高。因此，降低鼓風(fēng)機(jī)的能耗成為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要一環(huán)。

　　對羅茨風(fēng)機(jī)可由變頻器改變風(fēng)機(jī)的供電電源頻率進(jìn)行無級調(diào)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，重慶地維水泥有限公司在1號窯132kW羅茨風(fēng)機(jī)上安裝變頻器，節(jié)電率高達(dá)62.2%。噸熟料電耗由安裝變頻器前的15.22度下降到安裝后的5.55度；河南焦作水泥廠在10000t/d水泥熟料旋窯生產(chǎn)線生料流態(tài)化系統(tǒng)55kW羅茨風(fēng)機(jī)上安裝了變頻器后節(jié)電率高達(dá)73.2%，平均每日用電量由安裝前的606度下降到安裝后的162度，每日節(jié)電444度。

3.變頻器在離心風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
　　有某些水泥廠是采用高壓離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，該種水泥窯的風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過風(fēng)門開啟度對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。對離心風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。這是因?yàn)殡x心式風(fēng)機(jī)設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此，在