宿迁银控自来水公司节能改造方案.doc

宿迁银控自来水有限公司水泵节能改造节 电 方案江苏海能得力节能科技有限公司二零一二年十一月二十二日公司简介江苏海能得力节能科技有限公司是江苏省机电协会理事单位，公司法人是机电协会委员，是一家专业节能与控制柜设计的高新技术企业，公司成立于2011年注册资金500万元，预计2012年末将增资至2000万元。公司位于淮安市留学生创业园内，现有研发管理人员29人，具备大学、硕士和博士学位的科技人员有18人，占企业当年研发管理总人数的62%；有研发人员5人，占公司员工总数的17%。公司拥有一群有着多年实际经验的技术骨干，依靠科技不断创新进取，努力为自动化行业奉献一份微薄之力。公司与西门子，施耐德，ABB，天正，正泰等品牌电气长期合作，秉承“节能高效、精心制造、诚信服务”的宗旨为广大用户提供优质的产品和良好的服务，以客户需求为向导，以提高产品质量和效益为目标，不断引进新的技术和理念为客户提供更合理的解决方案，我们还将不断完善市场网络服务系统，为更多的用户创造价值。 竭诚欢迎新老客户携手合作，共创辉煌！11江苏海能得力科技 TELFAX 录一、现状分析我公司对贵单位所使用设备现场勘查共4台，初步判断有较高的节电空间，并对其进行了现场数据采集分析和计算。1、设备运行状况根据我们对贵单位各个水泵系统的设备进行实地勘测，水泵通常采用的是Y-起动方式，电机的起动电流约为额定电流的34倍，一台30KW的电动机，其起动电流将达到100A以上。在如此大的电流冲击下，接触器等元器件的使用寿命大大下降，增加了维修工作量和备品备件费用。其次，较大的启动电流还会在电机和变压器中引起极大的电能损失，造成电气设备发热等问题。目前运行的水泵系统有很大的节电空间，主要是结合智能化节电设备特性和设计的富裕量和负载变化频繁、及系统工况造成的浪费及电机在启动时的浪费。经过分析，对其中一台设备进行改造试用。2、节能改造的必要性l 启动时操作复杂，需要在启动前需要调整管道阀门，阀门反复操作，寿命较短；l 启动时对电网冲击大，电能浪费严重；l 频繁启停大大增加了电机和水泵的维修时间和费用。l 运行中电能浪费严重。l 设备长期高速运转，磨损严重，寿命短；l 工作噪音大。当前，节能控制技术已相当成熟，可以全面、彻底解决上述问题。并且投入经费不多，可在短时间内收回成本。同时带来的好处是：l 系统能平稳软启动，操作方便；l 启动时对电网无冲击，且可以调整供电电压，节约电能；l 运行中可根据需求实时调整电机转速，以最经济的供给量来满足生产需求，电能消耗大幅度减少；l 设备运转速度低，可大幅度延长寿命；l 工作噪音小。二、节能潜力分析1、设计冗余及分析一般情况下，厂矿企业电机和负载都是按照最大负荷的1.11.3倍来设计的，因为考虑到在极端不利情况下满足系统正常工作的需要。比如电压偏低、气候恶劣、工质变化、设备老化等。这在实际运行中就造成了“大马拉小车”的现象。这种情况下系统的效率是不高的。即对应于系统所做的有用功来说，消耗的电能要多一些。这是普遍存在的浪费电能的根源之一。用阀门控制水泵类流量时，有N功率被损耗浪费掉了，且随着阀门开度的减小这个损耗还要增加。而用转速控制时，由于流量与转速n的一次方成正比；扬程与转速n的平方成正比；轴功率与转速n的立方成正比，即功率与转速n成次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么在转运同样流量的情况下，原来消耗在阀门的功率就可以全避免，取得良好的节能效果，这就是变频调速节能原理。2、电网电能质量分析随着大功率、非线性元器件在电力系统中的大量应用，使得电力系统波形严重畸变，电网电能质量令人担忧。另外，电网上各种负载的频繁启动、关闭，在电网中形成一系列尖峰干扰、电压波动甚至是瞬间失电。所有这些电能质量问题，在用户负载上必然表现为各种损耗增加、发热量增大、电机力矩下降、运行效率降低。3、供电电压分析供电系统为保证末端用户的正常使用电压，一般电网供电电压在-0%到+10%之间波动。电机长时间在偏高的电压下运行，不但增加了电机的发热问题，而且浪费了电能。某电机实际运行电压高于额定电压时对应的耗电量增加情况见下表。由此可见，供电电压偏高造成的节电空间也有数个百分点。运行电压高于额定电压（%）耗电量增加情况（%）2.52.4354.757.56.941094 水系统分析水系统的静扬程H0，即供水母管的最小压力（水泵在静扬程下消耗的功率称为空载功率：在流量为零时，水泵所消耗的最大功率）。十分明显的是，静扬程越高，空载功率所占的比例越大，调速范围越小，调节转速的节能效果就越差。反之则节能效果越大。5 节能潜力综合评测由于水泵是平方率负载特性，我们以某水泵系统为例说明节能原理：下图中，曲线为水泵系统阻力特性，曲线为工频速度下的水泵流量与压力关系曲线，此时水泵工作在A点，轴功率P1与Q1 、H1乘积，即图中面积AQ10H1A成正比。若要通过阀门将流量从Q1降到Q2，则工作点由A移到C，流量下降，压力上升，轴功率减少不多，减少的能量被阀门消耗；若采用变频调速，则工作点由A移到B，在满足同样流量Q2的情况下，压力也下降，轴功率大大降低，且没有阀门损耗。假设电机的运行频率由工频下调到45Hz时，则节电率=(电机额定功率-电机实际功率)/电机额定功率 =(W工频-W变频)/W工频 =【1-（45/50）】3 =27%下公式是转速与流量、压力、轴功率关系式：（1）Q1/Q2 n1/n2 ；（2）H1/H2 （n1/n2）2；（3）P1/P2 （n1/n2）3 ；由此可知采用变频调速方法，水泵的主要参数和轴功率变化如下表：综合上述分析，我们以3#为例来计算本案例中系统的效率，如下：当转速降为90%时，则流量也降为90%，有上表可知消耗电能的理论值应为1-29.1%=70.9% 考虑到设备工况、传动效率、环境温度变化影响，以及节电设备本身的功耗因素。该系统节能改造后节电率为10%-25%。其他设备同理计算。改造方案 如下：1：供水系统采用恒压闭环控制，由压力传感器检测则信号反馈给我公司自主研发的智能控制节电器，控制电机运行。2：为方便检修且不影响生产，可进行节电控制和市电两种状态运行，同时实行电气互锁。（以控制柜形式提供给用户） 3：为了不让因水泵故障影响正常生产，故本设备采取一用一备运行方式。4：具有自动控制回路，手动控制旁路及相应的指示状态和各种完善的保护功能，如过载、过流、过压报警功能。三、产品特点及技术简介1、节电原理在各种工业中，风机水泵类拖动控制系统在设计与使用中，均按设计的最大需求来运行，基本是按额定功率来运行，大部分运行时间未处于满负荷状态运行。调整方式采用挡板、节门、回流、启停电机等方式控制，无法形成闭环控制。当电机转速n1变n2时，Q、H、P大致变化关系为：Q2=Q1(n2/n1)H2=H1(n2/n1)2 P2=P1(n2/n1)3 由上式可知，流量与转速的一次方成正比，压力与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。故采用变频器控制风机、水泵类负载时有一定的节电空间。但是由于采用变频器控制负载时没有综合考虑电机和变频器的效率特性曲线，变频调速时电机和变频器往往没有工作在最佳效率点上，因而节电效果不理想。变频器、电机、负载三者没有有机的结合并运行在一个最佳工况点上，节电空间不是最理想，并出现降速不节电的难题。 江苏海能得力长期致力于风机、水泵系统的变频节能技术研究，与多家科研院所共同致力于科技创新，竭力挖掘每一分潜力节省能源，打造新一代自适应智能节电技术产品，最大程度的满足节约资源的需求。合作投入大量人力、物力进行深入、细致、扎实的研究工作。在变频器的基础上，依据计算机模糊控制理论，其根据系统的实际运行状况，自动检测变频器、电机、负载的运行曲线和各种复合信号，及时进行分析、运算，使三者在最佳状态下运行，并对其进行优化控制，确保在满足系统需求的前提下大幅度提高系统效率，竟可能的降低能耗。成功解决了普通的变频控制系统中普遍存在的电机、负载（风机、水泵等）效率低下，“降速不节电”的难题，最大限度地保证变频器、电机、负载在高效状态运行。我们生产的节电设备，节电率在行业中一举领先8个百分点以上节能控制系统在广泛收集大量客户的实际运行数据的基础上不断升级、完善。我们又进一步创建了一系列新的控制算法和控制策略。控制系统全面地对电网参数、电机参数、负载特性以及它们的变化进行在线的实时的动态检测、跟踪，运用这些数据对变频调速系统的参数进行精确调节，保证提供给电机的电压、电流、频率、波形的精确和稳定，保证电机在最高效率下运行，同时把各种损耗和发热量降到最低。在控制策略上一方面系统能有效避开电机、负载的低效工况点；一方面系统的动态学习、自动寻优功能在运行中不断优化和调节运行参数，对用电设备的电能供给实施十分精确严格的控制；更重要的是，系统的趋势预测功能，能够对系统实施超前控制，能充分考虑了温度传递、压力传导等过程并给出精确的控制响应，进而将节电潜力挖掘到了极限。在谐波治理和功率补偿方面，从变频器工作机理、电机具体特性、电网污染状况出发，创造性地应用了数十项新技术。首先是对变频器系统进行改进，采用新的控制算法和控制机制，大幅度减少谐波的产生，并保证很高的功率因数。同时采用一系列治理谐波、补偿无功功率的技术措施，使谐波含量、功率因数等指标得到充分保证。海能得力节电设备的整体节电率因此又平均上升了5个百分点左右。2、产品特点海能得力的节电设备具有以下特点：l 安全可靠（1）低压节电设备安装时，采取与用户原有启动柜“电气互锁”的方案；原有启动柜作为备用机，两机之间可以相互转换。当节电设备出现故障时，可切换到工频设备上继续运行，不影响正常生产。（2）选用专用变频器和国内外优质的低压配套电器，采用最先进的节能控制系统，操作方法十分简便。对电机具有过载、过压、欠压、缺相、短路等保护功能。电机运行时噪音低、发热量小，电机的使用寿命长。（3）设备自动保护等功能齐全，需要保养维修时，可以随时启动备用机。（4）设备关键器件全部采用国际名牌产品，使用寿命为15年。l 节电率高海能得力的节电设备，从控制算法到电网电力质量控制，创造性应用了数十项硬、软件关键技术，节电率在行业中遥遥领先。用户的经费投入，在1-3年中就能全部收回。l 系统电磁辐射小，对电网无污染海能得力节能设备系统采用完善的谐波控制、治理技术，谐波含量远远低于相关标准。在使用中不会影响其它仪器、仪表的正常运行l 设备启动平稳，对电网无冲击海能得力节能设备对电机全部采用软启动技术，启动电流小于正常电流，启动过程中没有电流冲击、没有机械冲击，工作非常平稳，能有效延长电机、负载等用户设备的使用寿命。用户不再需要降压启动电阻、自耦变压器等耗能设备。3、技术参数l 输入电源电压：低压：三相AC380V10%l 输出频率；低压0Hz60Hz；l 输出信号：420mAl 环境安装要求：室内安装，海拔1000m以下，温度-540,湿度90%,无尘埃,无强烈振动，无凝露，无腐蚀性气体。l 功率范围： 低压15kW630kW。l 间歇过载能力：120%持续时间1minl 操作方式：手动、自动l 冷却方式，强制风冷l 控制柜防护等级： 低压IP20。四、实施方案首期,我们预计对冷却主水泵进行先期改造，具体情况如下：1、系统改造的原则l 在满足用户制冷管道正常经营的条件下，最大限度的降低能耗。l 保留原工频系统及其联动方式，和节电设备系统互为备用。l 合理配置，以降低工程费用，提高项目的经济效益和社会效益。l 妥善安置设备，按有关规范进行安装。保证设备通风良好，远离热源，避开尘埃多和湿度大的场所，确保用户设备的寿命。2、设计及选型鉴于用户的设备，我们推荐在系统中采用我公司研发的海能得力系列节电设备，其特点是成本低、安全可靠性高，可为用户节省经费。保留原工频系统及其联动方式，和节电设备系统互为备用，具有远程控制和就地控制两种方式。详配如下表:用户设备设备规格型号功率(kW)数量（台）频率调节方式旁路切换设备形式节电率（%）变频器价格（万）水泵HNDL -380-11-132A1321DCS手动现场手动一用无备10-26需方选型合计设备详细配置见附件1表格。2.1操作方式：手动2.2冷却方式，强制风冷2.3控制柜防护等级： 低压IP20。2.4节电设备柜体颜色、规格：柜体颜色为计算机灰色： 设备尺寸为：高宽深mm =2200800600五、设备效益分析l HNDL节能设备对负载电机具有过压、欠压、短路、缺相等保护功能。延长设备的使用寿命，减少贵单位的维保费用。l HNDL节能设备具有平滑软启动功能，降低启动电流对电网及用电设备的冲击，减少用电设备的损耗、噪音，延长电机使用寿命。而且也减少对用电设备维修时投入的人力、物力。据已安装单位反应，使用LP智能化节电设备后，风机、水泵、