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永磁调速节能改造方案龙门钢铁（炼钢厂）除尘泵节能改造技术方案西安西科节能技术服务有限公司2014年11月第 1 页目 录一、项目节能改造分析11.1 现场实际工矿11.2 永磁调速器节能分析21.2.1阀门调节方式耗能情况：21.2.2采用永磁调速改造的系统耗能情况：21.3 永磁调速器节能计算41.3.1 改造前电能年消耗量41.3.2 改造后电能年消耗量51.3.3 改造后年节电费5二、永磁调速概述62.1、永磁调速器结构：62.2、永磁调速工作原理62.3、永磁调速的优点：7三、永磁调速改造方案83.1 设备选型83.2 详细改造方案83.2.1 机务部分93.2.2 电气控制部分103.2.3 热控部分113.2.4 基础改造及施工113.3 改造及施工参考的技术规范12四、 设备材料及报价134.1永磁调速器供货一览表134.2设备报价14五、工程施工周期14六、 现场安装及售后服务156.1 现场安装156.2 售后服务156.2.1 售后服务体系156.2.2 保障能力166.2.3 售后服务内容16七、公司简介177.1公司简介177.2公司组织架构187.3资质证书19前言我国的电动机用电量占全国发电量的6070，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用永磁调速器来调节流量、风量，应用永磁调速器节电率为2050，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。因此推广永磁调速装置效益显著。采用永磁调速器驱动具有很高的节能空间。一、项目节能改造分析1.1 现场实际工矿电机除尘泵铭牌数据铭牌数据型号Y315L1-4型号-额定转速1485rpm轴功率-额定功率160kW额定流量280m3/h额定电流289A额定扬程129m额定压力380V实际参数实际电流210A阀门开度80-90%实际工作流量260m3/h实际工作压力0.8MPa年运行时间8400h功率126KW1.2 永磁调速器节能分析1.2.1阀门调节方式耗能情况：根据风机、水泵系统设计原则，为了保证负荷最大时风机或水泵系统满足输出要求，通常需要按系统的最大输出能力配备风机、水泵系统。而真正实用中，绝大多数情况下并非需要系统在满负荷下使用，而是根据负载的实际需要，通过流量控制元件如阀门或风门挡板等实现流量或压力的调节，以满足生产过程的需要。最典型的控制流量或压力的方法是使用阀门或风门挡板。此时，风机或水泵系统的效率电机效率调节流量或转速或压力控制原件的效率风机或水泵效率输送管道的效率。如果其它效率恒定的情况下，系统效率取决于调节流量或转速或压力控制设备的效率。由于阀门或风门挡板是通过调节开度来实现输出流量或压力的调节，电机和负载的转速并未发生变化，根据相似定律，输入功率并不会因为阀门开度变化而变化。当阀门或风门挡板开度100%或调节器非直通型，流体经过阀门或风门挡板都会造成非常大的能量损失，同时在阀门或风门挡板两端产生很大的压差，特别是在风机的输出端的压力增高，使得风机的运转点偏离最佳效率点，因此，阀门开度减小时，电机输入功率不会显着减小，很多能量因此浪费掉。1.2.2采用永磁调速改造的系统耗能情况：从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的离心式负载，轴功率P与流量Q，压力H的关系为：图1 离心式负载特性曲线其中：Horsepower：轴功率曲线、Speed：转速及流量曲线、Torque：压力曲线如图所示：当电机的转速由n1变化到n2时, Q、H、P与转速的关系如下: (1) (2)= (3)可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而风压与转速的二次方成正比，所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80，此时系统的压力仅为原来的64%，此时所需功率将仅为原来的51.2，即：表2 离心式负载调速性能表转速(%)流量(%)压力(%)轴功率(%)节电率(%)备注1001001001000在实际运行中，由于转速下降会引起其机泵系统效率下降，加上调速装置效率的影响，实际节电率小于表中所列数值。90908172.927.180806451.248.870704934.465.660603621.678.450502512.587.5从风机的运行曲线来分析采用永磁调速后的节能效果：图2 离心式负载的运行曲线当所需流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B运行，所需轴功率P2与面积H2Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HBQ2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）（C-B）的面积成正比。在实际运行中，系统能够调节的空间通常是在考虑流量满足的同时还必须考虑系统的压力能不能满足要求。通过实践的统计，离心式风机类负载通过调速控制可节能2050。1.3 永磁调速器节能计算1.3.1 改造前电能年消耗量其中：K1 改造前总耗电量，kW.h；T 全年平均运行时间，h；P1 单一负荷下工频运行功率，kW；这种负荷下的全年运行时间比例；P额 电机额定功率，kW；I额 电机额定电流，A；I实 电机额定电流，A。表3 改造前电机实际使用功率和总耗电量负载实际电流I实实际功率P1年运行时间T总耗电量K1除尘泵210A116.3kW8400h976609kW.h1.3.2 改造后电能年消耗量其中：K2 改造前总耗电量，kW.h；P2 改造后功率，kW；T 全年平均运行时间，h；这种负荷下的全年运行时间比例；Q 负载流量，m3/h；H 负载压力，MPa；为转速比；为系统效率。表4 改造前后使用参数比负载改造后压力H2改造后前流量比改造后前压力比前后效率比除尘泵0.8MPa0.930.62表5 改造后电机使用功率负载改造后功率P2节电率改后年耗电量K2除尘泵80.5kW30.8675975.8kW.h1.3.3 改造后年节电费 (976609KW/h-675975.8 KW/h)x0.55元=16.53万元电费单价：0.55元注：以上节电率的计算值为理论值，实际工况中还会有一些其他损耗，因此实际节电率的保守值估计为25%左右。二、永磁调速概述永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,电机与负载设备转轴之间无需机械连结,电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，因而在导磁盘中产生涡电流(EddyCurrent),该涡电流在导磁盘上产生反感磁场，拉动导磁盘与磁盘的相对运动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。2.1、永磁调速器结构：永磁转子:镶有永磁体(强力稀土磁铁)的铝盘,与负载轴连接。导磁转子：导磁体盘(铜或铝),与电机轴连接。气隙执行机构:调整磁盘与导磁盘之间气隙的机构。转轴连接壳与紧缩盘:以专利紧缩盘装置与电机及负载轴连结。2.2、永磁调速工作原理电机与负载之间的扭矩传输，不同于常规的硬机械连接方式，是通过气隙连接的，它不仅可以通过调整气隙实现转速调整。 安装于系统中，永磁调速器PMD可响应于过程信号。压力、流量、液位、或其它过程控制信号被控制系统接收和处理，然后提供到PMD的执行器。该执行器调整气隙，从而调整负载速度以满足控制要求。l流量/压力/温度传感器检测负载受控制量。l通过逻辑控制器PLC将检测量通过PID调节，变成420mA信号驱动角度执行机构，推动PMD的气隙调节动作。l人机界面用于客户设定负载输出量的界面l整个控制系统为全自动，当自动系统故障时，可通过执行器手动调节气隙。 l也可通过人机界面和/或PLC实现远程遥控。 l或直接由中央控制系统(DCS)进行远程遥控。（系统图）2.3、永磁调速的优点： 1.调节范围:永磁调速可在098%的范围内对负载进行无级调速。2.可实现过程控制，响应速度快PMD永磁调速接收标准420mA信号，根据输入信号调节负载转速，满足系统需求，响应速度快。3.空载启动，启动电流冲击小PMD在启动时，将气隙调节到最大，实现空载启动，可极大的降低电机启电流所需时间。4.减少振动：由于PMD永磁调速是非机械连接的调速装置，泵和电机没有机械硬连接，完全是通过气。隙传递扭矩的，这样的好处是隔离了振动的传递，减低振动。消除振动能力最高可达80%。5.可靠性高，维护少:设备结构简单，故障率底，维护成本低。6.使用寿命长:PMD永磁调速的使用寿命可达30年。7.节能:通过调节负载转速，提高效率，减少管路损失，减低电机负荷，节能效果明显。8.适应于各种严酷工作环境电网电压波动较大，谐波含量较高，易燃、易爆，潮湿，粉尘含量高，高温、低温等场所。9.无谐波干扰:非接触性的机械联结，不产生谐波干扰。三、永磁调速改造方案3.1 设备选型以负载轴功率和转速为主要选型依据，自冷型永磁调速器传递功率满足现场需求，自冷永磁调速器具体参数见表6。设备设计寿命为30年。表6 设备选型表负载除尘泵备注设备型号ALT570S设备类型风冷最大转速/rpm1500rpm传递功率/kW220kW峰值转矩/N.m1680N.m最小轴端距/mm580mm中心高/mm410mm3.2 详细改造方案为了更好地满足现场运行和节能的需要，将电机和负载之间的联轴器改为由我公司生产的永磁调速器，通过DCS或者PLC实现自动控制。3.2.1 机务部分涉及到机务的主要是设备外形、设备安装和现场基础。我公司根据选型和现场情况分别绘制了设备外形图和现场基础图，分别见图3和图4。图3 永磁调速器外形图图4 设备安装基础图3.2.2 电气控制部分永磁调速器除按我公司提供的安装图和安装要求安装外，还要在DCS或者PLC系统中对控制系统作相应的程序设计和设置。要求如下：1、监测位置和监测点由3个轴承的温度的监测、显示、告警和停机。每个轴承有一个监测点，共3个轴承温度监测点。2、各监测点的设置值表7 温度在DCS或者PLC中设置值检测位置高报值高高报值一号轴承温度7595二号轴承温度7595三号轴承温度75953、详细要求（1）一号轴承温度：监测点温度达到75时DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当超过95时DCS或者PLC控制蜂鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。（2）二号轴承温度：监测点温度达到75时DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当超过95时DCS或者PLC控制蜂鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。（3）三号轴承温度：监测点温度达到75时DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当超过95时DCS或者PLC控制蜂鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。4、每台永磁调速器对应控制有关的物料明细表8 电气控制相关的物料明细项目信号类型数量推荐使用电缆型号主要参数智能一体化电动执行机构输入4-20mA1台电源电缆：普通电缆ZRC-KVVP/四芯电源380V/AC，输入/出信号模拟量4-20mA，角行程90输出4-20mA信号电缆：普通电缆ZRC-KVVP/四芯一号轴承测温热电阻1套信号电缆：普通电缆ZRC-KVVP/三芯分度号PT100二号轴承测温热电阻1套信号电缆：普通电缆ZRC-KVVP/三芯分度号PT100三号轴承测温热电阻1套信号电缆：普通电缆ZRC-KVVP/三芯分度号PT100上表中智能一体化电动执行机构1台、测温探头3个。我公司提供，各仪表的功能及设置要求详见说明书。增加就地接线箱一台，DCS或者PLC的所有线连接到接线箱相应位置。3.2.3 热控部分增加3个轴承温度元件各1支，共3支，相应的电气控制接线。3.2.4 基础改造及施工1、基础改造目的l 电机和负载轴之间最小轴间距尺寸为：580mm。l 永磁调速器中心高410mm，保证电机与负载中间安装永磁调速器段基础与我公司永磁调速器设备中心高尺寸一致，以满足最终安装要求。2、基础施工方案根据基础图与安装图，施工步骤如下：准备工作1 拆除联轴器连接螺栓，拆除电机、水泵联轴器。2 拆除电机基座连接螺栓。3 按电机说明书吊装电机至安全区域。安装步骤1 将电机部分原二次灌浆去除干净。2 按基础图中“割开处”火工切开原电机钢质基座，拆除地脚螺栓连接螺母，吊装电机钢质基座至安全区域。3 按改造基础图制作新基础。4 吊装新制电机基座，并将永磁调速器吊装至电机基座上，粗对中。5 二次灌浆。6 安装水泵端联轴器7 精对中永磁调速器，螺栓组连接固定，确保安全、牢靠。8 吊装电机至新制基座，按永磁调速器出厂说明书与永磁调速器对中，螺栓固定，确保安全、牢靠。3.3 改造及施工参考的技术规范工程施工过程及验收时应严格遵循合同规定的标准、国家和行业颁布的现行规范和标准，见下表9（不限于下表内容）。表9 工程施工引用技术规范序号名 称标准号1焊接工艺评定规程DL/T868-20042设备及管道绝热效果的测试与评价GB/T 8174 3管道支吊架GB/T 17116 4钢筋混凝土结构设计规范TJ10-745普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000同时设备运输、安装、维护与使用必须严格安照我公司提供的使用说明书及安装使用说明书执行。我公司所引用的技术文件如下：GB11820-88 电站电气部分集中控制装置通用技术条件GB4720-84 低压电器电控设备IEC44 低压开关和控制设备的外壳防护等级NEMA-ICS4 工业控制设备及系统的端子板NEMA-ICS6 工业控制设备及系统的外壳GBJ232-80 电气装置安装工程施工及验收规范GA/T75-84 安全防范工程程序和要求GB22820-88 电站电气部分集中控制装置通用技术条件B/T8218-1888 工业过程测量和控制系统用 电动执行机构四、 设备材料及报价4.1永磁调速器供货一览表序号设备名称型号单位数量备注1永磁调速器ALT490台12永磁调速器底座套13永磁调速器防护罩FHZ490套17联轴器套15胀套套16法兰套17智能电动执行机构SND-QTJ100台18电动执行机构底座套19测温探头支310接线箱台111附件（各底座地脚螺栓、设备间链接螺栓及连杆组件）套112电缆（用于接线箱与设备间）米待定4.2设备报价序号名称规 格 型 号单位数量估计费用(万元)1永磁调速装置ALT4901套33.83控制电缆（用于接线箱与设备间）待定合计33.8万注：风冷调速器价格a) 不包括基础改建、现场施工费用和运费。但包括现场安装指导费用、标配仪表和标配电动执行机构（非标配另外计费）。b) 对于立式系统、加支撑的系统、防爆环境，价格增加5%，价格不累加。c) 风冷系统PLC控制系统1万。五、工程施工周期供货时间，合同生效后30天。现场安装调试5天。表11 改造施工进度表序号计划名称主要内容所需时间备注1技术准备设计资料整理与准备5天2生产准备4天3外协采购与零件生产10天4装配设备组装1天5跑合实验、厂内验货实验台跑合实验1天7发货装箱发货3天8买方安装调试买方现场安装与调试5天9评审验收评审验收1天合计30天六、 现场安装及售后服务6.1 现场安装产品现场安装调试由西科节能技术服务有限公司现场指导。6.2 售后服务本公司郑重承诺：1年质保，终身维护。6.2.1 售后服务体系西科节能技术服务有限公司的售后服务体系完全按照ISO9001质量管理体系进行管理。西科节能技术服务有限公司设立工程部为独立的售后服务部门，其主要职责是及时准确的完成售后服务任务，其售后服务流程简述如下：（1）来自客户的所有信息均由销售部门收集，这样可以保证所有信息的完整性。无论公司的任何部门、任何人员接到售后服务的要求，立即转入客户部负责售后服务的专职经理，并进行统一管理。（2）来自客户的售后服务要求将在西科节能节能技术有限公司客户部进行分类，区分售后服务性质，客户部同时下达售后服务指令。区分售后服务的性质主要是为了区分故障产生的原因，便于公司对一个阶段产生的售后服务内容进行统计和进一步寻找改进的方法。（3）售后服务部门接到要求售后服务的指令后，立即开始研究制定方案并准备相关技术资料和需要的材料、元件。售后服务部门的准备不受销售部区分售后服务性质的约束，即无论售后服务是常规性质，还是由于用户原因产生的损坏，售后服务部门均将同样对待。售后服务部门将在最短时间内接到售后服务指令，并不受任何约束的进行售后服务准备，保证用户在最短时间得到优质的售后服务。（4）售后服务人员在作好技术资料和相关元件与材料、工具等。（5）准备工作后，将以最快的时间赶到现场投入工作。负责公司供货项目的售后服务工作，以保证用户可以得到及时、高效的售后服务。西科节能质量保证期内免费提供服务，一年内若期间属于正常损害，本公司只收取元件费：如为用户在操作、使用等过程中因错误操作产生的设备故障，将适当收取材料费。质量保证期外，将适当收取材料费和服务费。所有的售后服务费将通过正式报价的方式和用户进行协商。在协商过程中，售后服务同时进行。6.2.2 保障能力体系保障：详见上述售后服务体系的描述。人员保障：我公司有售后服务工程师6余名，均为多年从事售后服务工作专业人员，全部经专业培训。在售后服务过程中负责在设备安装现场指导技术工人执行售后服务，并解决售后服务过程中出现的技术问题。6.2.3 售后服务内容（1）我方提供的设备质量保证期为货到现场18个月或者投运后12个月。（2）在质量保证期内，由于设备本身的质量原因造成的任何损失，我方负责免费更换。（3）质量保证期满后，我方协助买方对所提供的设备进行定期的检验和保养并负责终身有偿维护。（4）售后服务的方式为现场服务和电话答疑。设备安装、调试直至投运期间，我方将派驻一名有三年以上工作经验的工程师到现场进行跟踪服务，确保现场工作的顺利进行。设备投运后，用户可随时打电话到本公司客户部进行咨询，本公司售后服务人员将会以认真负责、谦虚礼貌的态度给与热情对待。（5）售后服务内容为：现场运行、现场配合开箱验收。指导