风机系统节能分析-丹阳化工.pdf

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1、 编号：WN-JS-DY-01 丹阳中超化工 风机系统节能方案 上海卫能能源环保科技有限公司 编制日期：2011 年 8 月 8 日 企业荣誉及资质 一、ISO9001质量管理体系认证 二、全自动跟踪节电器检验报告 三、ZNR-DCPH节电器检验报告 四、实用新型专利证书 五、中国节能工程建设信息库会员 六、首批节能创新公认知名品牌 七、ZNR-DCPH节电器获第十八届上海市优秀发明选拔赛金奖 八、智能分压供水节电设备获第十八届上海优秀发明选拔赛金奖 九、中国产品质量放心、售后服务满意、诚信维权模范单位 十、ZNR系列产品为“节能适用产品”十一、中国节能协会理事会理事单位 十二、中国著名品牌

2、目 录 概述.4 一、客户现状.5 二、锅炉风机系统能耗状况分析如下：.6 2.1.系统能耗状况原理简述.6 三、改造后节能收益分析.7 四、改造方案.7 五.详细介绍：.7 5.1、节能分析.8 5.2、节电原理.9 5.3、适用范围.11 六本系统的显著特点.11 七、合作方式：.11 7.1.一次性付款方式：.11 7.2.EMC 合同能源管理模式.12 7.3.本技改过程中的相关服务承诺.12 八、结束语.12 概述 我国的经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐；这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济

3、结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。“十一五”规划纲要明确要求：“要把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会”，并明确将单位GDP 能耗降低20%和主要污染物排放总量减少10%作为十一五期间经济社会发展的约束性指标。目前风机、水泵作为能源转换的重要设备，在电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业，以及民用采暖中都占据着重要的角色，根据生产负荷需求，锅炉要随时调整生产状态，改变供热量的多少。用户在选配风机时，都是根据工艺要求中出现的最大负

4、荷来确定容量，所以存在“大马拉小车”现象，而且锅炉的引风机、鼓风机和二次风机的风量是通过调节风门大小来实现的，而用来带动风机的电动机的转速是不可调节的，因此造成大量的调节损失和电量的浪费。基于这种情况，我公司采用变频技术控制锅炉的风机系统，极大地改善了工艺操作人员工作条件，改善了风机设备的起动性能，实现了无级调速，而且节约了 35%左右的电能，从而达到节能降耗、减少设备噪声的污染。卫能能源节能环保公司有效的整合集成国内外先进适用的节能环保技术，为高耗能工业的大型节能项目提供从节能诊断、评估、设计，到融资、改造、运行、管理“一条龙”式的节能环保综合解决方案，通过合同能源管理服务（EMC）等方式，

5、帮助企业开展节能改造、提高能效水平。成功开发出很多实用的节能技术。为建材、冶金、化工、医药等多个行业的工业企业实施了一批节能投资项目。我公司是国家发改委、工信部、财政部、国家税务总局“合同能源管理“备案单位。可享受国家多项节能补贴政策。一、客户现状 丹阳中超化工有限公司是1999 年 6 月创建的中澳合资企业，具有20000t/a对、邻氯甲苯生产能力，占国内总量的1/4，位居亚洲第一，仅次于德国拜耳公司居世界第二位。近年来又相继开发了对、邻氯甲苯的下游衍生系列产品：3000t/a邻氯苯甲醛、邻氯氯苄，3000t/a 对氯苯甲醛、对氯氯苄，1500t/a2，4二氯甲苯等，另有副产盐酸（31）30

6、000t/a。2008 年，采用国内最先进的技术建成了25000t/a 顺丁烯二酸酐（含富马酸）项目，大大改善了公司的产品结构，提高了企业的竞争能力。公司走科技兴企之路、以科技创新求发展，2008 年度被评定为“江苏省高新技术企业”，主产品对氯甲苯获“江苏省高新技术产品”称号。公司地处京杭大运河东岸，东临沪宁铁路和沪宁高速公路，并与312 国道相邻，距常州机场20 公里，南京禄口国际机场80 公里，离镇江大港万吨级港口30 公里，交通十分便捷。这次主要对贵公司的锅炉风机系统做节能改造。1.1丹阳中超化工风机运行及能耗状况如下：1）、风机系统：电机功率 1000KW 电压 10000V 风门开启

7、度 63%电机数量 1 实际运行台数 1 启动方式 液阻启动 年实际运行时间 每年运行330 天，每天运行24 小时计算 全年：全年运行7920 小时/年 表一 2）、风机年耗电量如下表：名称 风机 数量 电机总功率（KW）1000 1 实际运行电流(A)62 62 每年运行时间（小时）7920 7920 每年设计总消耗电量(kWh)7920000 7920000 实际运行功率 功率P=3 电流I电压U功率因数cos 每年实际总消耗电量(kWh)112483008 112483008 表二 二、锅炉风机系统能耗状况分析如下：2.1.系统能耗状况原理简述 通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备

8、主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。风机类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动

9、作保护设备，时常出现风机损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，采用变频器易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。三、改造后节能收益分析 上海卫能能能源公司的产品节电率在10%-60%之间，节电率按平均10%计算，（每度电按0.60 元计算）风机每年电费（见表二）：112483008KW/h 0.60 元 =67489804 元 每年节约电费：67489804 元10%=6748980 元 1.运行时间为实际使用的电机每年总的运行时间，单位为小时 2消耗电费=消耗电量 当地的

10、每度电费0.60 元/kWh 3节约电费=消耗电费 总节约率10%由以上数据可知，每台风机系统每年消耗的电费约为6700 万元左右，每年节约的电费约为670 万元左右节能效果明显，经济效益可观。四、改造方案 通常工业锅炉上的风机都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的档板开度来调节风量。而风机的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比，因此如将电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。要提高风机电动机的工作效率、节约电能。一是可在风机电动机上装上调速装置。根据工作的情况调节调速器装置的速度可以满足工作状况的要求。二是用变频器对风机进行改造，不必

11、对原系统进行大改动,增加一变频器柜，电气控制系统在1#、2#锅炉风机原电气控制系统基础上进行改造，拆除原进线交流接触器，增加中间继电器，其它部分均不变。因为变频器在风机改造方面得到广泛的应用，改造后，可根据工艺状况需要而调节变频器的输出频率，以满足工艺要求。当工艺状况需要时，让电动机高速运行以达到工艺要求；当工艺状况允许时，使电动机低速运转节约电能。我们的改造方案是在原有系统不大改动的情况下增加变频柜来对贵公司的锅炉风机系统进行节能改造，一次、二次及引风机改造一样具体见下图。五.详细介绍：5.1、节能分析 锅炉风机电机在没有实现调速控制之前，一般采用“降压起动”，并且正常运行后，电动机全压、全

12、速运行，而风机风量的大小则通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%80%，电机只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成很大浪费。ZNR 风机节能系统调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。ZNR 风机节能系统就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。利用ZNR 风机节能系统调速技术，ZNR 风机节能系统很好的解决了风机根据工况而直接控制风量的大小而满足工况的要求

13、,ZNR 风机节能系统是无级调速的，用ZNR 风机节能系统改造风机，具有以下特点：（1）起动停止平衡，无级调速，调速范围大；（2）工作可靠，能长期稳定运行；（3）操作简便，维护量小；（4）输出特性可满足风机性能要求；（5）节能效果显著。根据风机的流量变化与转速成正比，压力变化与转速成正比，而功率变化与转速变化立方成正比。因此，当风机转速降低时，风量减少。电机功率成立方比下降。ZNR 风机节能系统是基于变频技术高于变频技术的结合设备运行状况，负载情况优化运行的系统，系统内有负载检察和跟踪功能，可根据负载变化，输出适当的功率，比变频器更节能，变频是通过改变运行频率进而改变转速节能，而ZNR 风机节

14、能系统是在变频技术的基础上增加力矩匹配技术，既在不改变转速的情况下，也可以节能，与纯变频器是不同的。下图为三种运行方式节能效果比较图：三种运行方式节能效果比较图 图一 5.2、节电原理 风机是将电动机的轴功率转变为流量的设备。过去很少采用转速控制的方法，多是由鼠笼式异步电机拖动进行恒速运转，当需要改变流量时，调节节流阀和挡板，这种方法虽然控制简单，但节能较差，不经济，动态跟踪性能也很差。ZNR 风机节能系统是相对于挡板调节而言，采用ZNR 风机节能系统后，将挡板全开，通过改变电机电源频率的方法来改变电机转速。由流体力学可知，流量q 与转速n 的一次方成正比，风压h 与转速n 的平方成正比，功率

15、p 与转速n 的立方成正比，即：q=qe（n/ne），h=he（n/ne）2，p=pe（n/ne）3，式中，qe为风机的额定流量，he为风机的额定压力，pe为风机的额定功率，ne为风机的额定转速。由上面的公式可知，调节风机流量时，可通过转速进行调节，此时风机轴输出功率与转速的立方成正比。根据风机系统特性曲线如图2 加以分析。图二 风机系统特性曲线 假定风机最佳效率工作点是a 点，当需减少风机的供风量时，采用传统的风门调节方式，增加系统阻力来满足要求，使风机工作点由a 点转移到b点。这种方法不但不能节能，反而会加快风机的效率损耗，同时低效运行会引起较高的空气和结构振动，产生噪声及有损设备。采用变

16、频调速技术后，通过变频调速，降低异步电机的转速，使系统重新达到平衡，工作点由a 点转移到c 点。从 c 点可看出，电机转速虽然降低了，但对风机效率影响不大。根据上述原理，当风机流量在较大范围内发生变化时，采用变频调速对风机转速加以控制，将会取得非常显著的节能效果。风机流量、转速、轴功率及电源频率关系如图三所示。图三 众所周知，在通风的实际应用当中，风机功率是根据最大容量来选择的，但是在使用中，流量又需根据各种不同情况的变化而进行调节，通常都是使用档板进行调节，这时，大量的电能损失耗费在档板上。如果采用节电器技术对其进行节电改造，可节约大量的能量，由流体力学原理可知：流量与转速的一次方成正比，压

17、力与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。一般情况下，在设备配置时，电机功率都大于风机轴功率，本身就存在很大的浪费，ZNR-风机专用节电器还有一个突出的特点就是在不改变风机转速的情况下，采用独有的节电技术，可节能20 45，大幅度的提高风机的运行效率。5.3、适用范围 ZNR-风机节电系统可对380V、3000V、6000V、10000V 高压风机进行节电改造，节电率1070%（与实际工况有关）。六本系统的显著特点 1.采用先进的变频智能控制系统,根据风机组和外界流量需要的变化对系统循环状况自动进行动态调整，改变了常规依靠人工控制模式，从而大大减轻操作者的劳动强度和提高了节能效果；2.

18、采用压力变送反馈设计,“模糊逻辑”控制原理确保节能效果在20%-70%（根据系统工况）；3.实现软启动，根据末端风量需要,指令电动机自动运行,启动电流小于满载电流(一般的启动电流是正常使用下电流的5 7倍),从而减小了对电网的冲击；4.改变电机满负荷工作状况,降低噪声,减少设备故障和磨损,从而延长设备的使用寿命；5.方便的市电、节电旋钮切换，保留了原控制系统模式，当节能装置需要检修时，方便地切换到原控制系统运行模式。（如有备用泵不需市电切换）6.使系统循环水的热交换达到最大，从而达到整个系统最优化。七、合作方式：7.1.一次性付款方式：一次性付款方式是合同采购模式，具体是指，合同签订后，预付3

19、0%，设备安装检测合格后，支付60%，余款10%（质保金）在合同签订1年内付清。具体报价详见报价清单文件。7.2.EMC 合同能源管理模式 EMC模式是指：丹阳中超化工有限公司和上海卫能能源公司签订EMC合同，上海卫能能源公司只负责产品的设计、生产、运输、调试，设备到达现场的搬运及其安装、线缆、耐压试验及辅料由杭州龙山化工有限公司负责；双方合作期40000小时（设备实际运行时间），按3:7比例分享，龙山化工分享节电收益的30%，上海卫能分享节电收益的70%，合作期间设备所有权归上海卫能能源所有，合作期满，设备所有权无偿转让给龙山化工。双方合作期间设备的维护保养有上海卫能能源负责并承担费用。合作

20、期满后上海卫能能源提供有偿服务。（EMC方式的具体报价详见价格清单文件）7.3.本技改过程中的相关服务承诺 在技改施工过程中，因上海卫能能源公司造成用户原有设备损坏，上海卫能能源公司负责赔偿或维修。所有通用件的保修执行国家标准，专利高效节电器保修期为1 年。EMC合同保修期为EMC 合同的约定年限。设备过保后，参照国家标准，上海卫能能源公司提供设备设计寿命周期内的有偿维保服务。八、结束语 在科技日新月异的今天，积极推广高新技术的应用，使其转化为生产力，是我们公司以及工程技术人员应尽的社会责任。对落后的设备生产工艺进行技术革新，不仅可以提高生产质量、生产效率，创造可观的经济效益。对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。