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    背景

    法國(guó)Lafarge(拉法基)公司是世界上最大的水泥生產(chǎn)廠商，在42個(gè)國(guó)家建立有117家水泥廠、27家研磨廠，其水泥年產(chǎn)量高達(dá)一億五千萬(wàn)噸。

    作為拉法基公司在中國(guó)12家合資企業(yè)中最大的一家――都江堰拉法基水泥廠，興建于2002年6月。它是我國(guó)西部最大的一家干法旋窯水泥廠，堪稱我國(guó)水泥行業(yè)中高品質(zhì)、高效益、高環(huán)保、現(xiàn)代化水泥廠的典范，其設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為140萬(wàn)噸水泥。

    從1985年開(kāi)始，我國(guó)水泥年產(chǎn)量處于全球主導(dǎo)地位，占全球產(chǎn)量的30%，占亞洲產(chǎn)量的50%。在最近25年里，我國(guó)的水泥行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，從1978年的年產(chǎn)量6500萬(wàn)噸，增加到2001年的六億五千萬(wàn)噸。

    在我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)和房地產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下，從2001年起水泥產(chǎn)銷量急劇攀升。隨著我國(guó)政府不斷增大對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的投入和城市房地產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)水泥的需求量仍將保持增長(zhǎng)。

    挑戰(zhàn)

    水泥行業(yè)是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)的行業(yè)，眾多水泥廠商都在通過(guò)提高產(chǎn)品質(zhì)量、維持較低價(jià)格水平來(lái)增加市場(chǎng)份額。為了保持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，必須提高生產(chǎn)效率，充分利用投資，盡可能地降低生產(chǎn)成本。

    對(duì)于都江堰拉法基水泥廠來(lái)說(shuō)，首先應(yīng)該降低單位產(chǎn)品的能耗，節(jié)省能源費(fèi)用。因?yàn)椋茉促M(fèi)用是水泥廠最大的生產(chǎn)成本，水泥生產(chǎn)的每個(gè)階段都將耗費(fèi)大量的能源，其費(fèi)用占產(chǎn)品成本的70%。因此，任何一項(xiàng)節(jié)能措施都將有助于提高經(jīng)濟(jì)效益。

    為了減少能耗，都江堰拉法基水泥廠希望通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制干法旋窯前端排風(fēng)機(jī)、主風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、加煤風(fēng)機(jī)、干法旋窯尾部風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度。

    解決方案

    都江堰拉法基水泥廠選擇羅克韋爾自動(dòng)化為這五臺(tái)風(fēng)機(jī)提供控制系統(tǒng)。因?yàn)樵搹S的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員認(rèn)為羅克韋爾自動(dòng)化在水泥設(shè)備控制領(lǐng)域享有較高的聲譽(yù)，在亞洲地區(qū)多家水泥廠的建設(shè)項(xiàng)目中取得了成功。

    羅克韋爾自動(dòng)化建議該水泥廠使用變頻器來(lái)控制整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)整風(fēng)板或閥門(mén)開(kāi)啟度來(lái)調(diào)節(jié)通風(fēng)量的傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)節(jié)方法，不能降低風(fēng)機(jī)的耗電量，并常常使它處于滿負(fù)載情況下運(yùn)行，而實(shí)際上根本不需要那樣大的通風(fēng)量。這使得整個(gè)系統(tǒng)效率較低，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，毫無(wú)意義地加大了對(duì)設(shè)備的磨損。如果采用變頻器，就可以通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)直接調(diào)節(jié)通風(fēng)量，節(jié)省耗電量。

    該水泥廠采用了羅克韋爾自動(dòng)化的PowerFlex 7000中壓變頻器，分別對(duì)每個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制。電機(jī)轉(zhuǎn)速采用電流閉環(huán)控制方式。每個(gè)電機(jī)上安裝有速度計(jì)，用于顯示電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

    在本系統(tǒng)中，所有的變頻器均采用ModBus Plus通訊協(xié)議與該水泥廠現(xiàn)有的DCS集散控制系統(tǒng)通訊。同時(shí)，每臺(tái)變頻器均配備有PanelView操作員界面，不僅方便了對(duì)變頻器的操作，還可用于顯示變頻器的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

    PowerFlex 7000中壓變頻器采用18脈沖調(diào)整及PWM脈寬調(diào)制方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，輸出波形穩(wěn)定，可以有效防止諧波。該變頻器采用對(duì)稱門(mén)極換流晶閘管（SGCT）代替了輸出變壓器，減少了所需的換流器件數(shù)目，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。而大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品還在使用傳統(tǒng)的門(mén)極絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（IGBT）技術(shù)，而這樣需要增加更多的換流器件。

    成效

    羅克韋爾自動(dòng)化為風(fēng)機(jī)的控制提供了高效、可靠的解決方案。
   
    根據(jù)所需的通風(fēng)量，由變頻器向風(fēng)機(jī)提供相應(yīng)的電能，這樣會(huì)讓風(fēng)機(jī)運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。采用PowerFlex 7000中壓變頻器之后，水泥廠的單位產(chǎn)品能耗下降了10%，由此每年將為用戶節(jié)約12.4萬(wàn)美元。
 
    由于采用了PowerFlex 7000中壓變頻器，使得維護(hù)工作更加簡(jiǎn)便，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用。僅此一項(xiàng)，每年就能為水泥廠節(jié)省2.4萬(wàn)美元。

    “羅克韋爾自動(dòng)化的中壓變頻器的確為我們節(jié)省不少的能源費(fèi)用！” 都江堰拉法基水泥廠電氣控制室主任彭利稱贊道，“通過(guò)它提高了產(chǎn)品利潤(rùn)率，讓使我們能夠在國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈的水泥市場(chǎng)保持領(lǐng)先地位！”