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背 景
陶瓷行业节能,势在必行。2021年5月31日,国家发改委在《关于加强高耗能、高排放建设项目生态环境源头防控的指导意见》中明确“两高”项目暂按煤电、石化、化工、钢铁、有色金属冶炼、建材等六个行业类别统计,作为建材行业的重要组成部分,陶瓷行业也正式进入“两高”之列。随着“双碳”、能耗“双控”、“煤改气”等政策相继出台,国家对高能耗高排放产业的改革势在必行。
陶瓷行业是我国的高能耗行业,主要集中于对电、以及煤气的消耗,能源消耗占陶瓷成本的30%以上。采取多种节约用电、合理用电的有效措施,提高能源利用效率,减少用电量,降低生产成本已成为企业提高经济效益的当务之急。
从陶瓷生产的实践来看,陶瓷生产消耗的动力主要是电动机耗电,所以电机的节能改造是陶瓷行业节能工作的重中之重。我国陶瓷工业所消耗的能源大部分用于烧成和干燥工序,能耗总和占整个产业能耗的80%以上。干燥是陶瓷企业的重要耗能环节,喷雾干燥塔能耗占总能耗的30%-45%,陶瓷干燥塔引风机主要用于陶瓷喷雾干燥塔的排湿废烟气。现有引风机电机大部分是老式的异步电机和直流电机,普通高能耗电机必将被高效节能电机所取代。
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设 备 简 介
陶瓷企业主要分为建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷和陈设艺术陶瓷以及特种陶瓷。下图为陶瓷典型生产工艺,原料经由球磨机制为泥浆,再由喷雾干燥塔烘干为粉料,粉料经由压机成型,由辊道窑喷釉烧成,最终抛光后形成成品。其中烘干是陶瓷生产工艺中非常重要的工序之一,不但关系着陶瓷的产品质量,而且影响陶瓷企业的能耗及排放,故干燥过程的环保、节能是关系到企业生产与发展的重大事项。
喷雾干燥塔是一种可以同时完成干燥和造粒的装置,空气经过滤和加热,进入干燥器顶部空气分配器,热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器或高压雾化器,喷雾成极细微的雾状液珠,与空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出,微尘物料由脉冲布袋收集器收集,废气由风机排空。其工艺流程如下图所示,在陶瓷行业适用于氧化铝、瓷砖材料、氧化镁、滑石粉等制备。
陶瓷干燥塔引风机主要用于陶瓷喷雾干燥塔的排湿废烟气。引风机通过叶轮转动产生负压,一般安装在窑尾,既能通过高压引风使炉膛形成负压保证燃烧充分,又能引出废气,还在脱硫除尘装置系统中发挥着重要作用,很大程度上引风机决定着系统的运行状态。
引风机主要由机壳部、进气箱部、进风口部、传动部、叶轮部、轴承箱部、调节门部等部件组成。风机经金属膜片联轴器由电动机直联驱动。
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工况简介
负载特性:
风机负载,平方转矩。流量与转速的成正比,压力与转速的平方成正比。
起动特性:
惯量大,启动前电机可能处于自由旋转状态,需要转速跟踪启动又叫飞车启动,简单来说,就是对旋转中的电机实施启动。
输送介质:
高温高湿度空气,介质温度在≤200℃
动力配置:
存量市场中的风机常见选型和设计余量大,效率低。常用动力配置采用三相异步电机+变频器方案, 电机能效低,高效区间窄,常运行与低效区间,综合用电经济性差。
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海川电气方案
海川电气助磁同步磁阻电机驱动系统是一种采用铁氧体辅助励磁,以磁阻转矩为主要转矩来源的变频调速同步电机驱动系统。电机采用标准的异步电机外形,可实现无缝替换,配套高性能驱动器,采用磁阻电机专用底层驱动控制算法,可实现宽运行范围的高效运行,是一种优秀的工业传动系统解决方案。
高能效:
转子无损耗,效率高,高效区间宽,综合运行经济性好。
高功率因数:
永磁体辅助励磁,无功小,功率因数高。
高可靠:
铁氧体永磁材料励磁,无高温退磁风险。
高经济性:
电机无稀土永磁材料,高牌号硅钢片等昂贵原材料,驱动器采用传动变频器硬件架构,一种高性价比的IE5能效电机驱动解决方案,经济性好。
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电机产品介绍
HCM5系列是采用新型助磁同步磁阻电机技术设计制造的全封闭、自扇风冷超高效三相助磁同步磁阻电动机,符合国标一级能效要求(IEC标准:IE5)。
具有效率高、起动转矩大、噪声振动低、调速范围宽等特点。电机内部不含稀土永磁材料,结构简单、稳定可靠。采用标准中小型异步电动机机壳,方便现场更换,是一种高效节能,节约稀土资源的高效电机驱动解决方案。可用于驱动各种通用机械设备,如风机、水泵、空压机、纺织机械等,满足各种工业自动化领域设备驱动需求。
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驱动器产品介绍
HCD-G6系列变频驱动器是助磁同步磁阻电机专用变频器,具有良好的动态特性和过载能力。支持FVC和SVC矢量控制,速度和转矩控制模式,内置Modbus通讯,支持CAN通讯,全速度段转速跟踪启动能力,具良好的起动能力、过载能力、扩速能力。具备转速跟踪启动功能,能够自动跟踪电机的转速和方向,对旋转中的电机实现平滑无冲击启动。
驱动产品特点
支持助磁同步磁阻电机全速度段开环/闭环矢量控制。
具有良好的动态特性、启动能力、过载能力、恒功率扩速能力。
速度和转矩控制模式。
内置Modbus及CAN通讯。
全速度段转速跟踪启动能力。
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应 用 案 例
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应用效果
变频器运行频率27.5 Hz,负载率约40%
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