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关键词：水泥行业 高压变频 节能
一、概述
长期以来，我国政府对节能工作十分重视，我国能源节约与资源综合利用“十五”规划提出高压大功率变频调速作为重点发展的节电技术之一，要求大力推动高压大功率变频调速示范工程。
目前，水泥行业的竞争非常激烈，但关键还是制造成本的竞争，而电动机电耗占成本近30%，拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重。因此，做好电动机的降耗增效工作就显得极为重要。当前，很多水泥厂的风机“大马拉小车”现象严重，如果利用变频调速技术改变设备的运行速度，以调节风量的大小，可以既满足生产要求，又达到节约电能，同时减少因调节挡板而造成挡板和管道的磨损及经常停机检修所造成的经济损失。因此，在水泥厂风机采用变频调速技术，能节约大量能源，提高生产效率，为水泥厂带来较大的效益。根据具体情况，风机进行变频后，节电率在30-50%的范围内，通常一年半到两年便可收回投资。
二、传统挡板调节存在的问题
风机传统的调节方式是调节入口挡板的开度，以此来调节风量，是一种经济效益差、能耗大、设备损坏严重、维修难度大、运行费用高的落后办法。风机的工作特性如图1所示：
图1：风机的工作特性
由图1可以看出，风机工作的位置，即风机的风量是由风机特性曲线（风压特性）和管网特性曲线（风阻特性）决定的，无论是改变风机的特性曲线，还是改变管网特性曲线，都可以达到改变风量的目的。
图1中，风机特性曲线：HA=kQ12（K为风机特性系数）;管网特性曲线HA=Hc-λQ12（λ为管网特性系数）。
三、工频工作方式
工频工作方式是指泵的特性曲线保持不变，而改变管网特性曲线。通常采取的方式是保持风机的特性曲线不变，即不改变风机的转速，而用调节挡板改变出风口的大小，达到改变风量的目的。如图2所示：
图2：工频工作方式时风机的工作特性
从图2中可以看出，风机工作在A点时，风量为Q1，风压为H1。保持风机的转速不变，用挡板将风量调节为Q2时，风压将上升到H2，风机工作点变为B点。由于挡板的节流作用，风道的阻力曲线变为OB。
风机工作在A点时，其功率为PA=H1×Q1/102;风机工作在B点时，其功率为PB=H2×Q2 /102。
虽然Q2H1，所以PA与PB的值变化不大，说明采用工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小有限。
四、变频工作方式
变频工作方式是指管网特性曲线保持不变，而改变风机的特性曲线。通常采取的方式是保持管网特性曲线不变，即不改变风机出口的大小，而改变风机的特性曲线，即改变风机的转速，达到改变风量的目的。如图3所示：
风机工作在A点时，其功率为PA=H1×Q1/102;风机工作在B点时，其功率为PB=H2×Q2/102 。
Q2H1，所以PA与为PB的值变化较大，说明采用变频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小很大，节能效果显著。
图3：变频工作方式时风机的工作特性
由流体力学的原理可知，电机转速与流量、压力、耗能的关系如下：
输出流量Q与转速n成正比，即：Q1/Q2=n1/n2……（1）
输出压力H与转速n的平方成正比，即：H1/H2=（n1/n2）2 ……（2）
输出轴功率P与转速n的立方成正比，即P1/P2=（n1/n2）3……（3）
如果说，100%转速-100%流量-100%压力-100%输出功率，则：80%转速- 80%流量- 64%压力- 51%输出功率。就是说，通过变频调速方式改变风机风量，风量下降20%时，风机轴功率将下降49%。这也是为什么变频调速在风机应用上节能十分显著的原因。