风机变频可研报告 精品.doc

水泥生产系统风机变频节能项目可行性研究报告第一章 项目总论1.1 项目背景乌兰水泥集团是以原内蒙古乌兰水泥有限责任公司为主体成立的大型综合企业集团，集团总部设在内蒙古乌兰察布市，现有职工1370多人，其中中专以上学历占全体职工的74%，中级以上职称占18%；下设九个独立子公司，十二个成员单位；已投产的水泥及水泥熟料生产线全部采用新型干法窑外分解生产工艺；生料制备引进国际最先进的立磨粉磨技术，生料磨由日本宇部公司制造；水泥粉磨采用辊压机 “半终端”水泥粉磨技术；生产工艺过程中的计量、配料、检验和控制设备采用国外引进的在线质量控制系统；生产控制和检验系统选用飞利浦荧光分析仪等监控装备组成；生产调控采用由美国贝利公司制造的“INFI-90”系统。目前乌兰水泥集团的生产装备配置是国内水平最高的，可以说达到了二十世纪90年代水泥工业国际先进水平。乌兰水泥集团于20XX年由国家发改委等六部委（局）关于组织开展循环经济试点（第一批）工作的通知（发改环资20XX2199号）列为国家第一批循环经济试点单位，并于20XX年年初通过了由国家发改委组织的对“乌兰水泥集团循环经济试点工作实施方案”的评审；同时，于20XX年年初由自治区人民政府内蒙古自治区人民政府关于建设工业循环经济示范园区的指导意见（内政字20XX142号）将乌兰水泥集团规划列入“自治区循环经济示范园区”之一。按照国家六部委和自治区人民政府的文件精神，公司规划建设循环经济三个基地，分别是察右后旗基地、集宁区基地和内蒙古通辽市奈曼旗基地，并按规范要求编制了企业“十一五”发展规划。乌兰水泥集团自成立以来，积极响应国家上大改小、节约资源、综合利用、清洁生产的要求，努力推动产业结构的调整、努力构建循环经济发展模式，在加大创新力度的同时，积极采用新工艺、新方法，新技术，完成了多项技术改造。主要利用的技术有：西门子变频节电技术；回转窑余热中低温发电技术；热电厂硫化床脱硫技术等。乌兰水泥集团自2000年投产以来，通过几年的努力，发展较快。目前具备了年产水泥熟料390万吨、乌兰品牌水泥450万吨、发电26亿度的能力。主要生产能力包括：1、内蒙古乌兰水泥有限责任公司一期察右后旗基地日产2000吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线，并通过技术改造已达到日产水泥熟料2300吨，年产水泥75万吨能力。该项目于1976年立项，1985年由国家计划委员会复函关于蒙中水泥厂项目建议书的复函（计原（外）1985538号）同意建设，该项目列为国家“八五”重点建设项目和自治区重点扶贫项目，项目总投资7.96亿元人民币，由国有内蒙古电力（集团）公司控股，于1996年开工建设，2000年4月建成投产。2、内蒙古乌兰水泥有限责任公司二期察右后旗基地日产2500吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线。于2000年7月由国家经济贸易委员会批复，并列入国家重点技术改造“双高一优”工程和20XX年国债专项资金国家重点技术改造项目（国债贴息1980万元），于20XX年7月投产。3、三期察右后旗基地日产2500吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线及215MW余热发电综合利用项目，由国家发改委复函授权内蒙古自治区计委审批建设，于20XX年11月投产。4、内蒙古通辽奈曼旗基地22500吨/日水泥熟料生产线、余热发电供热和中水回用综合利用项目，由自治区发改委核准，一期日产2500吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线将于20XX年年初投产。投产后相继余热发电项目开工。5、内蒙古赤峰市军团公司联合企业乌兰远航水泥有限责任公司日产2500吨新型干法水泥熟料生产线，于20XX年8月投产。6、内蒙古乌兰察布市循环经济实施项目集宁区基地日产5000吨水泥熟料；2150MW热电机组；日处理污水5万吨中水回用和城市集中供热综合利用工程项目，由自治区发改委于20XX年核准建设。目前2150MW热电厂、污水处理厂已建成投产。其中节水综合利用中水回用项目得到国家发改委20XX年国债补贴900万元；余热发电国债补贴1300万元，合计国债补贴2200万元。乌兰水泥集团续建和在建工程新增生产能力主要有：1、由自治区发改委核准建设的察右后旗基地四期（B线）日产5000吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线，预计年内投产。2、由自治区发改委于20XX年核准建设的蒙东奈曼旗基地二期日产2500吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线、余热发电供热和中水回用综合利用工程项目，预计在20XX年建成。3、内蒙古乌兰华峰水泥有限公司年产80万吨水泥粉磨改造项目工程，预计今年10月投产。4、内蒙古乌兰水泥集团集宁区基地150万吨水泥粉磨项目建设工程，预计在20XX年4月投产。5，正在筹建的内蒙古乌兰远航水泥有限责任公司二期日产2500吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线，预计在20XX年建成。6、集宁区基地日产5000吨新型干法窑外分解水泥熟料生产线，预计在20XX年建成。7、集宁区基地年产200万吨煤田开采项目和凉城县煤矿规划年产50万吨项目等。预期到20XX年年底乌兰水泥集团将达到年产水泥熟料540万吨，水泥700万吨，年发电30亿度，年处理污水生产中水1800万吨，年采煤250万吨的规模能力。面对市场竞争的日益激烈，不满足于现状的乌兰人把目标转向了资源，提出了“资源有限，创造无限”的发展理论。能源是人类进步和发展不可或缺的资源，电的开发和利用大大推进了人类文明的进步，随着当今工业的快速发展，电力紧张在我国工业发达的地区时常出现，获取电能的能源，如煤炭、石油、天然气等不仅逐年减少，而且对我们赖以生存的自然环境危害很大。因此，如何充分开发利用低品级能源已经成为我国和不少发达国家研究的热门课题之一。在水泥行业，立窑、回转窑、篦冷段风机、磨机这样的设备，耗电量极大，起动电流很高，电机的设计余量较大，就要求变压器有足够大的富余量，致使电机变压器的工作效率较低；同时风机采用电动阀门、挡风板等装置来调节风量，在风道系统设计时，为满足生产环境的最大要求，必须留有余量，索尼风机的风量和压力往往偏大，而功率的偏大设计必然造成能量的浪费。在水泥生产过程中，电机是重要工艺设备，也是消耗电量最大的设备之一。不过，电量消耗的绝对数字本身并不重要。重要的是，该消耗量的相当部分并没有用于生产需要，而是白白浪费掉了随着计算机技术和电力电子技术的发展，通用变频器及高压变频器的应用也得到了迅猛发展。由于交流电动机结构简单，坚固耐用、无需换向装置，可适用于各种工作环境，所以以通用变频器为核心的交流调速系统得到了广泛应用。采用变频器调速可以提高机械的控制精度、生产效率和产品质量，有利于实现生产过程的自动化，使交流拖动系统具有优良的控制性能，而且在许多生产场合具有显著的节能效果。实践证明在风机的系统中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节风量和压力的变化用来取代阀门控制风量，能取得明显的节能效果。本项目对水泥生产系统中电机控制系统进行变频器改造，以替代传统的低效风量调节方式。用变频器对窑炉送风进行改造十分简单，不需将原系统做进行任何改变，只需将原来的放风阀关闭，用变频器对鼓风机进行控制，调节流量即可。且投资回报率极其乐观。在行业竞争日益激烈的时常条件下，企业为了赢得市场，必须采取各种措施不断地提高企业在时常竞争中的竞争能力。如果说节源节流是从管理角度提高企业竞争能力的方法，则提高生产效率，降低产品单耗就是提高企业竞争力的重要保障。1.1.1 项目名称内蒙古乌兰水泥集团水泥生产系统风机变频节能项目1.1.2 项目建设单位内蒙古乌兰水泥集团有限公司法定代表人：赵风山项目联系人：牧原1.1.3 项目主管部门内蒙古乌兰水泥集团有限公司1.1.4 项目拟建地区、地点内蒙古乌兰水泥集团有限公司1#、2#、3#三条生产线1.1.5 承担可行性研究的单位和法人代表受托方：法人：项目联系人：1.1.6 研究工作概况1) 项目建设的必要性十三届四中全会以来，在党中央、国务院关于“资源开发与节约并举，把节约放在首位”的方针指引下，我国节能工作取得了显著成绩。这些成绩的取得，是党中央、国务院对节能工作高度重视的结果。1991年，江泽民总书记为节能宣传周题词：“节约能源、保护环境、造福子孙”。江总书记在全球环境基金第二届成员全国大会上又指出：“合理利用资源保护环境，是实现可持续发展的必然要求。只有走以最有效利用资源和保护环境为基础的循环经济之路，可持续发展才能得到实现。” 党的十六大确立在本世纪头二十年全面建设小康社会的宏伟目标,充分认识我国能源消费将持续增长,节能的战略地位更加突出，能源形势更加严竣,节能任务更加艰巨。以“三个代表”重要思想为指导，节能增效，降低成本，提高资源利用效率，对全面建设小康社会，实现国民经济持续、快速、健康发展具有重要意义。20世纪80年代以来，面对改革开放带来的经济高速发展态势，能源供应难以满足迅速增长的需求，节能受到必要的重视，节能取得了显著的成绩。市场经济初步建立以来，能源供需关系出现了重大的变化。能源价格经过改革调整，已基本反应了市场的能源边际成本。能源相对价格水平已经不低，有效的引导了市场条件下的能源消费，盲目性生产基本消除。企业竞争促使成本下降，降低能源成本成为许多产品增强市场竞争力的重要内容，节能的微观经济性成为关键驱动力；产业结构的调整和变化，以及市场对企业生产的硬约束，带来了明显的节能效果。在当前形势下节能具有重要意义：首先，节能是保障国家经济安全的必然选择。我国人口众多，能源相对不足,人均拥有量远低于世界平均水平。由于我国正处在工业化和城镇化加快发展阶段，能源消耗强度较高，消费规模不断扩大，特别是高投入、高消耗、高污染的粗放型经济增长方式，加剧了能源供求矛盾和环境污染状况。能源问题已经成为经济和社会发展的重要因素，要从战略和全局的高度，充分认识做好能源工作的重要性，高度重视能源安全，实现能源的可持续发展。解决我国能源问题的根本出路是坚持开发与节约并举、节约优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。节能是缓解能源约束，减轻环境压力，保障经济安全，实现全面目标和可持续发展的必然选择，体现了科学发展观的本质要求，是一项长期的战略任务，必须把节能工作作为当前的紧迫任务。我国正处于经济高速发展的工业阶段，一方面能源资源相对不足，另一方面能耗高浪费大效率低下。我国要在21世纪中叶达到中等发达国家的水平，必须两条腿走路，一靠开发，二靠节约。其次，节能是治理污染改善环境的最有效的途径。我们不仅要解决现实污染问题，还要解决经济发展对能源需求的增长给环境带来的潜在的巨大压力。第三，节能降耗是提高企业经济效益，增强企业竞争力的重要措施。随着加入世贸组织后我国国际贸易的迅速发展，节能对产品进出口乃至国际贸易的影响日益增加，能效标准、标识已成为国际贸易中的“绿色通行证”，我国作为机电产品出口大国，对市场的这种变化必须高度重视，及早研究和采取措施。在新形势下全面推进节能工作，大力宣传党和国家关于节能的方针，“资源开发和节约并重，把节约放在首位”，依法保护和合理使用资源，保护环境，提高资源的利用效率，实现可持续必展。2) 项目发展及可行性研究工作概念 设计原则a) 在传统的水泥生产过程中，风机风量的控制多采用调节进口阀门和调节液力偶合器方式。b) 通过采用变频调速的方式来调节风量和流量，以达到节能的效果。 环境影响本项目不存在环境影响。1.2 可行性研究及结论对风机设备采用变频调速技术进行节能改造，不仅降低厂用电量，节电率可高达20%左右，而且大大降低了生产成本。同时，更换低效的电气设备为高效节能电机和变频器，更新的工厂设备，使生产装置平稳运行，提高生产率，延长机泵使用寿命，降低机泵的维修费用，直接和间接经济效益均十分明显。设备一次性投资通常可以在23年内的生产中全部收回，且风险因素低。在能源如此稀缺的今天，进行节能改造，不仅有利于企业的自身发展，创造良好的经济效益，而且也满足了社会可持续发展的时代要求，符合我国的基本国策和发展规划，社会效益良好。所以，本项目具有可行性。1.2.1 项目工程技术方案1) 项目范围对内蒙古乌兰水泥有限公司的1#、2#、3#三条生产线（总装机容量为16327KW，占全厂总装机容量的51%）进行电机系统的节能改造，综合节电率可达到20左右。2) 采用的工艺技术a) 采用高效电机及变频器控制风量的电机系统的节能改造，代替现有的低效电机及电动阀门和液励耦合器控制方式。b) 每条生产线将在变频调速改造的基础上，建立一套能源监控系统和设备管理系统，实时监控设备的运行状况及能耗，及时提供相关数据，提高企业对设备的管理水平。3) 主要设备的来源由上海西门子工业自动化有限公司提供设备。低压电机采用Siemens公司生产的MasterDrive低压变频器控制风机的风量；容量在630KW以下高压电机同样采用Siemens公司生产的MasterDrive低压变频器控制风机的风量，其电机也更换为Siemens公司生产1LA1高效节能电机，提高系统的整体效率；容量在630KW以上高压电机同样采用Siemens公司生产的SIMOVERT_MV高压变频器控制风机的风量。1.2.2 环境保护本项目不存在环境影响，只有在大量使用变频器后可能会产生的谐波，会对电网造成污染，但siemens变频器在设计时已经充分考虑谐波问题，且消除谐波影响的技术现已非常成熟，设备可以完全符合国际及国内的标准。1.2.3 项目建设进度本项目20XX年开工，将在20XX年投入使用。1.2.4 投资估算和资金筹措本项目的工程总投资为3600万人民币，拟采用融资租赁的模式。1.2.5 项目财务和经济评价本项目的静态投资回收期仅3.19年，经济效益好。第二章 项目背景2.1 项目提出的背景2.1.1 国家或行业发展规划为落实节能中长期专项规划，实现规划目标，近日，国家发展改革委启动规划提出的十大重点节能工程，并对实施工作进行具体部署。通过实施十大重点节能工程，“十一五”期间将实现节约2.4亿吨标准煤的节能目标。十大重点节能工程包括：节约和替代石油、燃煤工业锅炉（窑炉）改造、区域热电联产、余热余压利用、电机系统节能、能量系统优化、建筑节能、绿色照明、政府机构节能以及节能监测和技术服务体系建设工程等。其中余热余压利用、电机系统节能、节能监测和技术服务体系在水泥行业尤其使用，本项目将致力于电机系统节能和节能监测和技术服务体系。电机系统节能工程，即电机系统节能改造，提高运行效率。合理匹配，加快淘汰落后低效电机，推广高效节能电机；推广变频调速节能技术，风机、水泵、压缩机等通用机械系统采用变频调速节能措施，工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术；制定相关经济激励政策和技术政策、完善电机能效标准体系等配套措施。“十一五”期间，实现电机系统运行效率提高2个百分点，形成年节电能力200亿千瓦时。节能监测和技术服务体系建设工程：支持各地方节能监测（监察）中心的能力建设，购置必要的节能监测仪器和设备，提高其节能执法和节能监测（监察）的能力；建立以全国节能监测管理中心及各省级中心为主要依托的节能监管体制和监管机制，为国家和各级地方政府依法行政提供组织保障；推行合同能源管理等市场化节能服务新机制，不断拓展节能服务领域，提高各级节能技术服务中心的服务水平；研究促进节能监测（监察）、服务中心发展的相关政策和管理体制。“十一五”期间，实现通过强化省级和主要耗能行业节能监测中心能力建设，依法开展节能执法和监测（监察）；省级和主要耗能行业节能技术服务中心具备为企业、机关和学校等提供节能诊断、设计、融资、改造、运行、管理“一条龙”服务的能力。本项目符合国家和行业的发展规划，符合当前能源可持续发展原则。2.1.2 项目发起人和发起缘由1) 项目发起人本项目由内蒙古乌兰水泥有限责任公司发起，法定代表人为赵风山。2) 发起缘由在传统的情况中，都是采用阀门来调节风量的，有些也采用旁通阀或者回流阀来解决流量和压力余量过大的问题，这些方法都存在着很大的能量消耗，很多的风机有3070%的能量是消耗在调节阀的压降上的，不仅造成电能的浪费，工作效率低，而且开动阀门时，还发出啸声和振动，经常发生事故。鉴于上述浪费显现的存在，对水泥生产系统中电机控制系统进行变频器改造，以替代传统的低效风量调节方式。用变频器对窑炉送风进行改造十分简单，不需要对原系统进行任何改变，只需将原来的放风阀关闭，用变频器对鼓风机进行控制，调节流量即可。第三章 建设规模与资源3.1 建设规模此次进行节能改造的内蒙乌兰水泥厂，拥有2000吨/日 1条，2500吨/日 2条（不含采矿和制成系统），4000吨/日 1条（在建设中）和15MW火电厂2座。其中1#生产线，20XX年总耗电量76651601千瓦小时，20XX年总产量622551.39吨；2#生产线，20XX年总耗电量56145770千瓦小时，20XX年总产量750592.11吨；3#生产线，20XX年总耗电量47682640千瓦小时，20XX年总产量642643.20吨；全年用电75,801,605人民币。1#生产线平均生产1吨水泥需要花费51.71人民币成本，2#生产线平均生产1吨水泥需要花费31.42人民币成本，3#生产线平均生产1吨水泥需要花费31.16人民币成本。高压大功率电机及低压篦冷风机类负载机，占全厂用电量的80%左右，且风机仍停留在前风门挡板的控制方式。据统计，乌兰水泥3条水泥生产线年耗电高达190,480,011KW.h，经详细计算，上述设备进行变频控制改造后，年可节电约19,429,130KW.h。电费按0.42元/度计算，则在保持原有年产量不变的情况下，年可节电费成本高达8,160,234元。投资回报率极其乐观。3.2 建设资源评述内蒙古乌兰水泥集团地处美丽的乌兰察布大草原中部，是悠远的古察哈尔文化发祥地，成立于1996年，是国家“八五”重点建设项目，由内蒙古电力（集团）公司控股，注册资金52303万元，总资产18亿元，下设三个控股子公司，五个参股子公司，规模产量300万吨，是自治区60家重点企业之一，同时也是内蒙古最大水泥企业。乌兰水泥集团不但实现了快速发展，而且按照科学发展观创造了采用循环经济的发展模式。形成煤、电、热、水泥、中水回用、灰渣、垃圾处理的产业链，实现节能、环保、可持续发展。实现了企业效益和社会效益双赢。乌兰水泥集团用战略性的眼光把品牌与生态建设紧密结合起来，使现代化企业与草原自然景观融为一体，建设成了具有草原特色的花园式企业。形成了具有草原特色的品牌，建设中国最大绿色环保生态水泥生产基地，实现人与自然的和谐共处。近几年，乌兰水泥经历了艰难曲折的发展历程，锻炼了一支成熟的员工队伍和培育了具有核心竞争力的骨干队伍，并逐渐形成了“永争第一”的企业精神和是在定向的发展理念，推动企业不断发展和壮大。现在乌兰水泥发展更为广阔，我们要紧紧抓住国家宏观调控政策，坚定不移地发展循环经济，为建成全国最大的绿色环保生态水泥生产基地而奋斗。第四章 项目主要技术方案4.1 工艺分析在水泥生产过程中，电能消耗非常大，电费在水泥生产成本中占了很大的比例。在水泥厂的工艺设备配置中，生料和熟料段风机功率约占设备功率的30%40%左右，所以风机的电耗直接影响到水泥企业的生产成本。能控制好风机的电耗,特别是大型风机的电耗，对降低水泥生产成本,提高企业的经济效益是十分可观的。由于工况、产量的变化,系统所需的风量也随之变化,选择风量的调节方式对节能效果影响非常大。目前，风机风量的控制多采用调节进口阀门和调节液力偶合器方式。4.1.1 调节进口阀门方式水泥窑的生产过程是，燃料和水泥原料分别从窑的顶端送入窑中，在窑的中部混合燃烧，燃烧所需的空气由鼓风机从窑的底部送入。燃烧过后产生的熟料由窑的底部出口送出。在上述生产过程中，传统的送风系统由风机，送风管道和放风阀组成。由于生产过程中风的需求量取决于燃料质量，原材料质量。另外，整个生产过程中不同的时间段对风的需求量也有很大不同。因此，在整个生产过程中，送入窑炉的通风量需要经常调整。在传统的送风系统中，风机时刻处于额定转速运转，即送风量是固定的。风量的调整是靠放风阀的开度进行的。或者说，每当窑炉对风的需求量减少时，便是能量浪费产生的时刻。窑炉需要的风量越小，能量浪费越严重。据在某一生产现场统计，窑炉极少需要满风量，一半时间处于80%的满风量，另一半时间风量的需求约为65%的满风量。这种情况下，不需要的那20%和35%的风量就白白浪费掉了。前者的能量浪费约为48%，而后者的能量浪费竟达到65%。4.1.2 调节液力偶合器方式液力偶合器是一种以液体(多数是油)为工作介质,利用液体传递能量的传动装置。通过改变液力偶合器工作腔内液体的充满度，就可以改变液力偶合器所传递的转矩和输出轴的转速，使液力偶合器电机端和风机端的转速不一致，从而在电动机速度不改变的条件下对风机调速，实现调节风量的目的。4.1.3 变频调速技术变频调速技术是利用常用电源所供应的电力，变频调速设备通过变换电压和频率对电机进行供电，控制电机的转速，节能是变频调速设备的主要优点，根据电机的实际负载情况适应的控制电机的转速，可使许多工艺过程得到优化，改变电机速度来调整生产的节奏。增加产量和降低材料消耗、减少电机的启停漆树，适用电机的最大使用容量。目前，绝大部分企业都是电动机全压运行，用挡板、阀门来控制介质流量。这样的风机、水泵的装机量相当大，若酌情实施调速运行，其节能效果是很大的，特别是在大型风机、泵组的节能效果更为可观。给料设备也消耗大量电能，很多企业安装了滑差电机，解决了调节流量的作用，但增加了能耗。之所以这样说，道理很简单，很多输送设备电机频繁启动，且经常处于高滑差状态运行，滑差功率白白地消耗在二次电阻，一般其单机容量不一定很大，不十分引人注目，但是，他的电能损耗与其自身容量相比是相当高的。若采用变频调速装置，不但实现稳流供料，而且没有二次电阻耗电地问题，节电效果相当可观，交流变频调速技术地大量应用给工业生产自动化，对产量和质量地提高带来了极大地福音。交流变频调速技术应用于水泥企业，其经济效益同样十分可观，4.2 节能原理4.2.1 采用调节进口阀门根据流体力学理论，电机轴功率P和风量Q、压力H之间的关系为：P=K*H*Q/其中K为常数；为效率。它们与转速N之间的关系为：Q1/Q2=N1/N2H1/H2=（N1/N2）2P1/P2=（N1/N2）3图1.节能示意图图中曲线1为风机在恒速下压力H和流量Q的特性曲线，曲线2是管网风阻特性（阀门开度为100%）。假设风机在设计时工作在A点的效率最高，输出风量Q1为100%，此时的轴功率P1=Q1*H1与面积AH10Q1成正比。根据工艺要求，当风量需从Q1减少到Q2（例如70%）时，如采用调节阀门的方法相当于增加了管网阻力，使管网阻力特性变到为曲线3，系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行，由图中可以看出，风压反而增加了，轴功率P2与面积BH20Q2成正比，减少不多。如果采用变频调速控制方式，将风机转速由N1降到N2，根据风机的比例定律，可以画出在转速N2下压力H和流量Q特性如曲线4所示，可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3将大幅度降低，功率P3（相等于面积CH30Q2）也随着显著减少，节省的功率P=HQ2与面积BH2H3C成正比，节能的效果是十分明显的。由流体力学可知，风量Q与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率P与转速的立方成正比，当风量减少，风机转速下降时，起功率下降很多。例如风量下降到80%，转速也下降到80%时，则轴功率下降到额定功率的51%；如风量下降到50%，功率P可下降到额定功率的13%，当然由于实际工况的影响，节能的实际值不会有这么明显，即使这样，节能的效果也是十分明显的。因此在有风机、水泵的机械设备中，采用变频调速的方式来调节风量和流量，在节能上是一个最有效的方法。4.2.2 调节液力偶合器电机输出功率可用下式表示：P=Pj/+Ps（1）Pj2=Pj1（n2/n1）3（2）PS=Pe（3%5%）（3）=Nf/Nd（4）P：电机输出功率Pe: 电机额定功率Pj：风机轴功率Pj1：转速n1时风机轴功率Pj2：转速n2时风机轴功率Ps：液力偶合器的各种损耗：液力偶合器传动效率Nf：液力偶合器风机端转速Nd：液力偶合器电机端转速采用液力偶合器具有初期投资小、没有电磁干扰、占地面积小等优点。由于液力偶合器在调节过程中要产生转差功率损耗、容积损耗、机械损耗，这些损耗所产生的热量需要大量冷却介质来冷却。而液力偶合器传动效率等于转速比，速度越低，液力偶合器效率越低。从式（1）(4)可以看出,液力偶合器节能效果不太理想。它主要有以下一些不足：1)效率低，损耗大。2)调速精度低，速度响应慢，转速不稳定，滑差大，有时丢转。3)可靠性低，偶合器损坏后造成系统停车，无法启动设备，必须停车检修。从上述的分析中，不难得出现有控制方式存在着非常大的节能空间。 4.3 乌兰水泥设备及运行状况分析4.3.1 运行状况分析经过对乌兰水泥集团现有的水泥生产线的设备及控制方式的调查上看，同样存在着设备能耗较大，控制方式不合理的情况，下表为乌兰水泥集团水泥生产线上的工艺设备及控制方式的统计数据：高压6000V系统设备名称电机型号额定功率(KW)额定电流(A)功率因数效率(%)风量控制方式阀门开度(%)一线大布袋风机Y400-10630640.87电动阀门90窑头引风机Y450-1035545.50.79电动阀门90循环风机WP217001990.81电动阀门90窑尾风机Y5002-1045057.40.81电动阀门100高温风机YR630-61600178.90.81液力耦合器100二线循环风机YRKK710-620502560.83电动阀门80高温风机YRKK710-71600188.10.85液力耦合器98窑尾风机YKK560-10355540.76电动阀门60-90窑头引风机YKK450-1028035.60.81电动阀门80三线窑头引风机YKK450-1028035.60.81电动阀门90高温风机YRKK710-61600188.10.85液力耦合器100窑尾排风机YKK500-1035542.90.846电动阀门100循环风机YRKK710-62050240.50.859电动阀门90布袋风机YKK400-635545.470.901电动阀门80低压380V系统设备名称电 机 电 机 参 数阀门开度电机型号额定功率(KW)额定电压(V)额定电流(A)电机效率(%)功率因数夏季冬季一线七室风机Y280S-475380139.75060一线六室风机Y280M-490380164.35070一线五室风机Y280S-475380139.75070一线四室风机Y315S-41323802357080一线三室风机Y315S-41103802007090一线二室风机Y280M-490380164.3一线一室风机Y250M-255380102.6一线一室风机(备用)Y250M-255380102.6篦板冷却风机Y280S-275380139篦板冷却风机Y280S-275380139水泥磨布袋风机Y315S-675380140一线煤磨高温风机Y280M-655380104.4一线煤粉风机Y160L-42238042.5二线4mY225M-24538083.97090二线5mY280S-275380159.97090二线6mY280S-275380139.96090二线7mY280S-275380159.96090二线8mY280M-255380102.66090二线9mY280M-255380102.66090二线10mY315-41323802356090二线11mY315-41323802355080二线12mY280S-275380139.74080二线13mY280S-275380139.73070二线14mY225M-44538084.23070三线F6Y250M-455380102.53050三线F5Y280S-475380139.76070三线F4Y280M-490380163.76070三线F3Y315M-41323802418080三线F2Y315M-41323802358090三线F1B1Y250M-255380102.6三线F1B2Y250M-255380102.6三线F1C1Y250M-24538083.9三线F1A1Y250M-255380102.6三线F1A2Y280S-275380139.9三线F1A3Y280S-275380139.9从以上设备参数及运行状况上分析，完全符合上述的节能原理，三条水泥线上的风机设备大多数采用了电动阀门控制风量，只有3台高温风机采用了节能效果较差的液励耦合器的风量控制方式，节能的效果较差，且电机长时间工作在较低的效率范围，正如前面分析的那样，以上设备存在着较大的节能空间。4.3.2 技术改造前景根据现场实测和数据分析计算，采用高效电机及变频器控制风量的电机系统的节能改造，代替现有的低效电机及电动阀门和液力耦合器控制方式后，不同风机设备的节电率分别在15% - 50%之间，综合节电率可达到20左右。以上设备的总装机容量高达16327KW，占全厂总装机容量的51。据统计，乌兰水泥3条水泥生产线年耗电高达190,480,011KW.h，经详细计算，上述设备进行变频控制改造后，年可节电约19,429,130KW.h。电费按0.42元/度计算，则在保持原有年产量不变的情况下，年可节电费成本高达8,160,234元。节能减排效果, （节能量 标准煤，减排 碳）节能量和减排量的计算。节能量统一折算为吨标准煤，减排量统一折算为吨煤；Eenergy = Eelectricity x e2ccarbon = Eelectricity x c2Eenergy 项目的年节电能量（折算成标准当量），单位：tce/a；ccarbon 项目的年减排量，单位：tce/a；e2 = 0.399 tce/MWh，c2 0.2268 t c/MWh节能量Eenergy = 3255.93 吨标准煤减排量 ccarbon = 1850.74 吨煤通过以上分析，以上风机设备采用变频调速技术进行节能改造，不仅降低厂用电量，节电率可高达20%左右，大大降低了生产成本，经济效益非常可观。同时，更换低效的电气设备为高效节能电机和变频器，更新的工厂设备，使生产装置平稳运行，提高生产率，延长机泵使用寿命，降低机泵的维修费用，杜绝“滴、漏、跑、冒”现象发生。4.3.3主要技改内容上述列表中，经前期的数据采集及相关的数据分析计算，经过变频调速技术进行节能改造后，将会产生可观经济效益、生产效益及社会效益。1）将上述列表中地风机电机采用交流变频调速设备进行控制，总装机容量为16327KW。低压电机采用Siemens公司生产的MasterDrive低压变频器控制风机的风量；容量在630KW以下高压电机同样采用Siemens公司生产的MasterDrive低压变频器控制风机的风量，其电机也更换为Siemens公司生产1LA1高效节能电机，提高系统的整体效率；容量在630KW以上高压电机同样采用Siemens公司生产的SIMOVERT_MV高压变频器控制风机的风量。改造后，原采用电动风门控制的风机将风门打开到100，介质流量完全采用变频器控制电机的转速进行控制；原采用液励耦合器调速控制的分级系统，将液励耦合器拆除，同样介质流量完全采用变频器控制电机的转速进行控制。为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工频旁路装置，可在故障时将电机切换至工频状态下运行，且切换方式为自动切换。变频器故障时，电机自动切换到工频运行，这时风机转速会升高，风压会发生很大变化，影响窑内物料的煅烧质量，故此时应及时在DCS上对高温风机等的风门进行及时调节，降低风机输出风量至工况要求值。2）每条生产将在变频调速改造的基础上，利用其强大的通讯功能，建立一套能源监控系统和设备管理系统，实时监控设备的运行状况及能耗，及时提供相关数据，提高企业对设备的管理水平。4.3.4主要设备技术指标SIMOVERT_MV高压变频器主要技术特性功率元件二极管、 HV-IGBT电源电压对于额定电机电压，2.3KV, 3.3KV, 4.16KV, 6KV电源电压偏差10 - -10%电网侧变换器12脉冲二极管整流其（标准型）24脉冲二极管整流其（任选型）有源前端（任选型）电机侧逆变器3电平传动变频器（PWM）最高输出频率150Hz频率调节范围1:1000速度调节范围1:1000频率稳定精度0.01%效率在额定工作点98.5%闭环控制TRANSVEKTOR _ _ SIMADYN D(32)位全数字化传动象限12脉冲/24脉冲 双向转动、传动以及采用可选的制动电阻式制动斩波器进行制动（2象限）AFE 双向转动、电动和制动（4象限）环境温度运行时，040oC，如超过40oC,需降额使用防护等级IP20冷却方式强制空气冷却标准于规程IEC, EN, NEMA, UL, IEEEMasterDrive低压变频器的主要技术特性额定电压电网电压Vsupply3 AC 380V(-15%) 480V(+10%)直流母线电压VDDC 510V(-15%) 650V(+10%)输出电压（变频器）3 AC 0V电网电压逆变器3 AC 0V 0.75 VD额定频率（电网频率）50/60Hz( 6%)输出频率（-V/f = 常数）（-V= 常数）0Hz 200Hz8Hz 300Hz (与功率有关)脉冲频率(最小脉冲频率)1.7 kHz工厂设定频率2.5 kHz最大设定频率与功率有关，最大16 kHz基本负载电0.91 额定输出电流周期时间300 s功率因数 基波 综合0.980.93 0.96效率0.96 0.98第五章 项目的组织、管理和实施进度5.1 项目的组织、管理该项目将由乌兰水泥集团进行组织，由租赁公司提供资金支持，由工程经验丰富的上海西门子工业自动化有限公司进行项目管理和具体实施。以下为上海西门子工业自动化有限公司的简介：上海西门子工业自动化有限公司Siemens Industrial Automation Ltd., Shanghai (简称SIAS)是西门子(中国)有限公司(SLC)于1994年组建的企业， 也是上海市外商投资先进技术企业，并已获得ISO9001质量体系认证。发展至今，SIAS在化工、石化、制药、半导体，玻璃、市政环保以及工程OEM等领域创立了很好的工程服务业绩，并已成为西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团在过程控制领域的系统工程成套集成商与服务供应商。SIAS拥有高素质且具有丰富经验的工程技术及销售人员。我们熟练掌握西门子全集成自动化(TIA)家族中的SIMATIC S7/S5系列可编程序控制器、PCS7过程控制系统、基于PC的控制系统、WinCC人机界面产品、工业以太网、Profibus现场总线技术、过程仪表、工业变频、低压配电系统等。我们产品供货范围涉及自动化（包括PLC，DCS，ESD）产品及系统，变频与传动装置以及各种仪表，电气（如低压开关及配电系统）。 包括向国内外客户提供工程项目咨询、实施与管理，包括工程设计，软件编程，控制柜及系统测试，现场仪表及系统安装，调试及开车，用户培训，售后服务等一系列个性化客户服务。设有华东、华南地区唯一的备品