隨著規模化基礎設施的建設和社會經濟的飛速發展，大、中型水泥廠的建設日趨完善，隨之而來的節能減排任務相當繁重。在水泥廠用電中，中小型電機占據主導地位，每年所消耗的電能占整個水泥廠電能損耗的一半以上。為了進一步落實國家節能減排政策，實現節能減排的指標，中小型電機的節能是水泥行業所面臨的一大課題，也是水泥行業發展的新機遇。

1、國產電機及節能現狀

1.1現狀

目前，我國中小型電機有三大系列三相異步電動機：Y、Y2和Y3.目前水泥廠工藝裝備所配電機大多為此類異步電動機。

1985年Y系列三相異步電動機及其派生系列產品被大力推廣，功率范圍從0.55kW到250kW.后經過引進、并消化美國西屋公司和瑞士BBC公司的技術，自行研發了Y系列6kV中型高壓三相異步電動機，功率范圍從220kW到2800kW.隨著我國電力技術的進步，電網電壓從6kV上升到10kV，相繼又研發了10kV系列高壓異步電動機，并采用新穎的箱式結構，此類高壓電機目前占據國內中高壓電機市場的主導地位。

1996年我國又研發了Y2系列三相異步電動機，功率范圍從0.12kW到315kW，此系列電機不僅大大降低了空載噪聲，而且還有效抑制了負載噪聲。2003年Y3系列三相異步電動機相繼上市，此類電機采用冷軋硅鋼片成型，其能耗已達到GB18163-2002《中小型三相異步電動機能效限定值及節能評定值》中能耗限定值的有關規定，其主要性能指標也已達到目前國際先進水平。

1.2水泥廠電機的配置和節能現狀

水泥廠無論大小裝備都采用的是電機拖動，其中90%是交流異步電機，而且約50%是高壓電機，這其中約70%拖動的是風機等類負載，而且這類負載有很大一部分需要調速。目前在傳統的水泥廠中，應用最廣泛的調節風量的方式是利用電動執行機構來調節擋風板，通過調節擋風板的開度來調節所需風量。在調節擋風板的過程中，電機的轉速保持不變，其輸出能量也不變，只通過調節擋風板的開度來達到負載所需的風量要求。根據能量守恒定律，當負載根據系統的需求需要很小的風量時，其擋風板的開度就要減小，此時電機的輸出能量與負載所需能量之差，在此過程中就被白白消耗和損失掉。另外，水泥廠的風門調節大多采用電動調節閥來實現的，電動調節閥的品質決定了風門開關的靈活度。由于水泥廠是多粉塵企業，即使在每個揚塵點都使用了環保設備，水泥廠也想盡辦法采取了一系列的收塵措施，也難避免細微粉塵的排放。在使用過程中，有很多擋風板由于受環境的影響，不能按照上面下達的指令靈活的開關風門，甚至有些閘門在使用過程中被物料死死卡住，導致無法調節，如生產中常用的庫頂物料分料閥，工人經常要上去巡視和現場清理，不僅費時費力，還給生產帶來很大損失，同時這也是生產環節中的一大隱患，更重要的是能量損耗嚴重。再加上采用閘板控制閥門引起的阻力損耗，嚴重影響設備的經濟運行，改善這一調節方式勢在必行。

2、電機節能的發展趨勢

在國家出臺的《節能環保產業發展規劃》中，運用高效節能技術和采用高效節能裝備是重要一環。采用變頻調速和使用高效節能電機是提高電機運行效率的兩個重要的途徑。

2.1通過變頻調速實現節能

在實際運行中，系統需求的風量會隨工況、產量的變化而變化，由于變頻器能夠根據實際需要對電動機轉速進行實時調節，能夠使電動機在最節能的轉速下運行，減少輕載運行時的電能消耗，調速范圍寬，調節精度高，運行效率高，并可以實現電動機的軟啟動，減少啟動沖擊和設備磨損，降低電動機運行的綜合電耗，這種節能方式節能效果明顯，一般節電率在20%~30%，有時甚至可以達到50%，而且最重要的是：投資回收期較短，很快就可以收回全部投資。

目前低壓變頻技術日漸成熟，產品質量也較穩定，在新建大中型規模水泥廠中，需要進行風量調節的低壓電機基本上已經采用交流變頻器進行調速，改變所需風量，改善運行效率，對電機轉速進行有效控制，從而實現電機的節能，如窯頭熟料輸送部分的篦冷機冷卻風機、窯頭一次風機、循環水泵以及部分收塵風機等。

我國高壓電動機多為10kV.由于受電力電子器件耐壓限制，目前尚難實現該等級變頻器的直接高壓輸出。目前國內高壓變頻器都采用單元串聯式多電平變頻器技術，其輸出電壓可達到10kV甚至更高，且輸入、輸出波形好，對電網的諧波污染小。國外高壓變頻技術成熟，但其價格卻是國內高壓變頻器價格的2~4倍，在國內很多水泥廠資金不是很充裕的情況下，國內變頻器由于價格低，得到了廣泛應用。但也有極少數水泥廠受資金限制，目前較少甚至未使用高壓變頻調速，其節能效果不明顯。在國家節能大環境的推動下，10kV拖動的動態負荷其高壓電機采用高壓變頻調速勢在必行。

而在承接的國外水泥廠設計過程中，情況會好很多。由于資金充足，新建國外水泥廠，除了需要調速的低壓電機和窯尾高溫風機采用變頻調速外，其他需要調速的高壓電機基本都已經采用高壓變頻調速，且采用的大多是國外著名品牌（如ABB）的高壓變頻成套裝置，如生料循環風機、窯尾后排風機、窯頭余風風機、水泥磨收塵風機等，節能效果顯著。

變頻調速控制方式作為一種新型的調速方法，性能優越，性價比高，節能效果明顯，是目前國內大中型水泥廠應廣泛采用的一種節能控制手段。變頻調速節能在實際應用中總結出三大優點：一是減少電能損耗，降低成本，節約電能；二是拓寬了系統的調速范圍，提高了系統運行的靈活性；三是改變了電動機的啟動方式，真正實現了電機的軟啟動，大大減少了對電動機、風機、風門等設備的磨損以及對電網的啟動沖擊，延長了它們的