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    背景

    法國Lafarge(拉法基)公司是世界上最大的水泥生產(chǎn)廠商，在42個國家建立有117家水泥廠、27家研磨廠，其水泥年產(chǎn)量高達一億五千萬噸。

    作為拉法基公司在中國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。它是我國西部最大的一家干法旋窯水泥廠，堪稱我國水泥行業(yè)中高品質(zhì)、高效益、高環(huán)保、現(xiàn)代化水泥廠的典范，其設計年產(chǎn)量為140萬噸水泥。

    從1985年開始，我國水泥年產(chǎn)量處于全球主導地位，占全球產(chǎn)量的30%，占亞洲產(chǎn)量的50%。在最近25年里，我國的水泥行業(yè)得到了長足的發(fā)展，從1978年的年產(chǎn)量6500萬噸，增加到2001年的六億五千萬噸。

    在我國基礎建設和房地產(chǎn)業(yè)的推動下，從2001年起水泥產(chǎn)銷量急劇攀升。隨著我國政府不斷增大對基礎建設的投入和城市房地產(chǎn)的進一步發(fā)展，對水泥的需求量仍將保持增長。

    挑戰(zhàn)

    水泥行業(yè)是一個競爭激勵的行業(yè)，眾多水泥廠商都在通過提高產(chǎn)品質(zhì)量、維持較低價格水平來增加市場份額。為了保持企業(yè)的競爭力，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。

    對于都江堰拉法基水泥廠來說，首先應該降低單位產(chǎn)品的能耗，節(jié)省能源費用。因為，能源費用是水泥廠最大的生產(chǎn)成本，水泥生產(chǎn)的每個階段都將耗費大量的能源，其費用占產(chǎn)品成本的70%。因此，任何一項節(jié)能措施都將有助于提高經(jīng)濟效益。

    為了減少能耗，都江堰拉法基水泥廠希望通過自動控制系統(tǒng)來控制干法旋窯前端排風機、主風機、高溫風機、加煤風機、干法旋窯尾部風機的運行速度。

    解決方案

    都江堰拉法基水泥廠選擇羅克韋爾自動化為這五臺風機提供控制系統(tǒng)。因為該廠的領導和技術人員認為羅克韋爾自動化在水泥設備控制領域享有較高的聲譽，在亞洲地區(qū)多家水泥廠的建設項目中取得了成功。

    羅克韋爾自動化建議該水泥廠使用變頻器來控制整個通風系統(tǒng)。通過調(diào)整風板或閥門開啟度來調(diào)節(jié)通風量的傳統(tǒng)機械調(diào)節(jié)方法，不能降低風機的耗電量，并常常使它處于滿負載情況下運行，而實際上根本不需要那樣大的通風量。這使得整個系統(tǒng)效率較低，電能浪費嚴重，毫無意義地加大了對設備的磨損。如果采用變頻器，就可以通過控制電機轉速來直接調(diào)節(jié)通風量，節(jié)省耗電量。

    該水泥廠采用了羅克韋爾自動化的PowerFlex 7000中壓變頻器，分別對每個風機進行獨立控制。電機轉速采用電流閉環(huán)控制方式。每個電機上安裝有速度計，用于顯示電機的實際轉速。

    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，每臺變頻器均配備有PanelView操作員界面，不僅方便了對變頻器的操作，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)制方式對電機進行控制，輸出波形穩(wěn)定，可以有效防止諧波。該變頻器采用對稱門極換流晶閘管（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)競爭對手的產(chǎn)品還在使用傳統(tǒng)的門極絕緣柵場效應晶體管（IGBT）技術，而這樣需要增加更多的換流器件。

    成效

    羅克韋爾自動化為風機的控制提供了高效、可靠的解決方案。
   
    根據(jù)所需的通風量，由變頻器向風機提供相應的電能，這樣會讓風機運行更加經(jīng)濟。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12.4萬美元。
 
    由于采用了PowerFlex 7000中壓變頻器，使得維護工作更加簡便，節(jié)省了維護費用。僅此一項，每年就能為水泥廠節(jié)省2.4萬美元。

    “羅克韋爾自動化的中壓變頻器的確為我們節(jié)省不少的能源費用！” 都江堰拉法基水泥廠電氣控制室主任彭利稱贊道，“通過它提高了產(chǎn)品利潤率，讓使我們能夠在國內(nèi)競爭激烈的水泥市場保持領先地位！”