节电技术与节能管理+【福建福人木业有限公司+郭森民】++.ppt

节能培训班讲座 福建福人木业有限公司郭森民 第一部份企业能源管理工作 1 企业能源管理工作的主要内容 1 贯彻执行国家的能源方针 政策 法规和标准 2 制定和组织实施企业能源需求与节能的规划和年度计划 3 对企业能源消费进行统计 考核 分析和监测 4 组织开展节能宣传 教育和培训 5 对能耗设备 输能管网进行定期检查和维护 6 广泛收集节能技术 节能设备 产品等信息和情报 7 开展必要的能量平衡测试 组织节能技术改造 8 认真做好奖惩与激励 扎实有效地开展能源 资源节约与综合利用工作 2 常用的能耗统计分析表示方法和分类 2 1 单项能耗 1 总单项能耗如 煤 电 油 水 2 单位单项能耗 单位产量单项能耗 单位产值单项能耗 2 2 综合能耗 1 总综合能耗 2 单位综合能耗 单位产量综合能耗单位产值综合能耗 3 可比单位综合能耗 3 单位产品综合能耗的计算依据 标准煤 规定其发热量7000kcal kg 29307 6kj kg 原煤 规定其发热量5000kcal kg 折标煤 0 7143kg标煤 kg 原油 规定其发热量10000kcal kg 折标煤 1 4285kg标煤 kg 天然气 规定其发热量9310kcal m3 折标煤 1 33kg标煤 kg 电 通常规定1000kWh 0 404t标煤 若以当量计 规定其发热量860kcal kWh 折标煤 0 1229kg标煤 kWh 千卡kcal是属于应废除的计量单位 现在要求采用千焦kJ来表示 1kcal 4 1868kj 热功率换算如下 购买空调可用 1kW 3600kJ h 3 6MJ h 860kcal h 4 节能效果分析 T K LL Zj ST 回收期 K 投资指标 L 投资后所增加的利润额 Z 节能量 j 当时的能源价格 S 节能技改后维护费用和管理费用 5 管理节能和技术节能 5 1管理节能 科学管理 现代能源科学管理的特点是 定量化标准化系统化制度化因此 要在计量 成本核算管理 系统优化和管理制度方面下功夫 现代资源与能源管理的工具是 MRP 物料需求计划 MRP 制造资源计划 ERP 企业资源计划 现在比较趋于统一采用ERP 但成功率7 主要的问题是各种行业性质不同 ERP不可能共享 本行业相对好一些 5 2技术节能 工艺节能 节能型新工艺 如合成氨成以前需要锅炉 现在采用新工艺 免去了锅炉 如热铸连轧节约了能源 还间接节能的新工艺 通过提高投入产出比 使单位产品综合能耗下降等等 设备节能 通过技术改造达到节能的效果 采用节能型新设备 采用先进的科学的设备管理方法 使生产线达到高产 优质 安全 低耗的目的 保持生产设备完好率接近于100 保持设备运行于最佳的技术状态 实现设备动态管理 在技术状态监测的基础上 搞好预防性维修 或者 预知维修 实现设备的技术改造 使设备的 技术寿命 与 经济寿命 返老还童 采用系统节能的新方法 如热电联产 热能的梯级利用 保持优化运行等等 采用先进的生产过程控制系统离散型工业 机械加工制造型企业 在技术上采用 NC数控 数控中心 DNC直接数字控制 流程型工业 如 化工 造纸 人造板 在技术上采用 生产过程自动化检测 计量与计算机监控 典型的控制系统 DCS 集 散 式计算机监控系统 FCS 现场总路线型 计算机监控系统 集成化制造与管理技术 CIMS 现代化集成制造系统 我省有3家企业开展这方面的应用 厦门金龙客车 福建炼油厂与福州人造板厂 CIMS讲究TQCST 缩短产品开发周期和生产周期 适应多品种 小批量的生产经营方式 Q 实现最佳的质量控制 产品整体优质 而且不出现部件质量过剩 C 实现最低成本 争取最佳效益 S 满足客户各种不同的需求 实现产品个性化 第二部分工厂企业的合理用电 一次能源 煤100 发电 效率30 40 发电厂自用电 6 9 变电站 效率96 99 输变电网络损耗 8 左右 实际上 一次能源变成电 输到工厂企业的10kV中心配电所 只剩下33 左右 1 企业供配电系统的经济运行 1 1 企业合理用电的基本要求 1 选择先进的工艺 设备 强化质量和设备管理 努力实现安全 优质 高产和文明生产 实现单位产品最低电耗 2 调整负荷减少配电损耗 缩小峰谷差使日负荷曲线尽可能地平滑以减少配电损耗 尽可能使变压器处于经济运行的状态 3 合理选择电压 减少变压级次 4 精选变压器的位置 5 改善功率因数和电压质量 6 降低高次谐波对电网的影响 1 2企业用电技术参数的一般要求 1 配电损耗指标 一次变压的配电损耗不超过传输功率的3 5 两次变压的配电损耗不超过传输功率的5 5 三次变压的配电损耗不超过传输功率的7 2 提高用电负荷的填充系数p平均 平均负荷与最大负荷之比 Pmax 连续生产 0 95 三班生产 0 85 两班生产 0 6 单班生产 0 3 3 对功率因数要求 0 9 0 95 4 作到变压器安全合理运行 作好预防性试验 检查和维护 处于经济运行 5 提高整流效率 抑制谐波分量 6 降低自备电厂的用电指标 燃油电厂自用电率 7 燃煤电厂自用电率 9 2 变压器的合理选择与经济运行 2 1 注意选择节能型变压器目前新型的节能型变压器则有下列不同品种 油浸式变压器 S10 S11 干式环氧树脂真空浇铸变压器 简称 干式变压器 SCB9 SCB10 不可回收 美国缠绕式干式变压器 SCR9 不可回收 杜邦绝缘干式变压器 SHG B 10 早期的节能型变压器 如S7 S9 等 依然是可用的 并不一定要更新改造 无论如何 变压器更新改造应考虑是否具有经济效益 2 2单台变压器的最佳负荷率 j 10kVSL7型变压器的经济负荷率 j容量 kVA j1000 5552500 5373150 545000 5496300 548000 51210000 51716000 53总之 变压器负荷率在40 60 之间 是比较好的选择 2 3 多台变压器经济运行 并联运行变压器应满足下列条件 变压器接线组别相同 电压变比相同 允许有 0 5 的差值 变压器的短路电压要相等 允许有 10 的差值 两台并联运行的变压器的容量比一般不宜超过3 1 以两台变压器并联运行为例 怎么调度它们的运行有计算公式可依 简单的方法是 当两台并联运行的负荷低于额定值的30 时 改为单台运行 当单台运行超过70 时 可考虑两台并联运行 实际上 在具体的企业里 往往与生产安排有很大的关系 所以也不必过分强求节能 而忽略了生产调度的要求 3 注意做好电压调节工作 3 1 全国供用电规则 规定 用户受端电压变动幅度应不超过额定电压的要求为 35kV 5 10kV 7 低压照明220V 10 5 电动机端电压三相380V 10 5 3 2 电压偏移对电器的影响 1 对照明灯的影响电压高于额定值5 白炽灯寿命缩短45 电压高于额定值10 白炽灯寿命缩短70 电压降低10 白炽灯照度减少35 日光灯则减少10 而且寿命降低 水银灯则为20 2 电压偏移对于电机影响 三相电压不平衡 当不平衡度为2 时 电动机温升增加5 当不平衡度达3 5 时则增加15 电压过低 启动时电压过低 使启动转矩下降过多 电机启动缓慢 甚至无法启动 若运行中电压过低 如果负荷不变 最大转矩下降 转速降低 转子电流增大 从而导致定子电流增大 造成电机过热 温度超过允许值 缩短电机使用寿命 甚至烧毁电机 当电压下降到某一数值 可能出现电动机的最大转矩小于阻转矩 此时电机停转或在某些情况下 如 逆止门不严 有水压等 引起电机倒转 当电压降低20 时 电动机的机械转矩减少36 电流增加20 25 温度上升12 15 此时 一部分电机烧毁 而大部分电机因拖不动负载而停机 运行中电压过高 由于铁芯磁路进入饱和区 使激磁电流急剧增大 从而导致定子电流增大 造成电机过热 温度超过允许值 缩短电机寿命或烧毁 3 3用户低电压运行造成供电线路能损增加 电压降低 线损增加 122436 148 2510 310211532 32044 3 4调压 稳压方式 变压器调档方式 用户自行处理 变压器有载无级调压方式 通常由电业公司处理 特种装置技术处理 浪涌抑制器 MOV 稳压器等 其它调压 稳压和处理电压波形的技术产品 电力富 ElectorFlow U KNOW 节电器 磁平衡稳压器 雪崩型二极管 综合节电器 4 稳态负荷的功率因数自动调节 4 1 全国用电规则 关于用电力的规定 用户用电力率低于0 7时 不予供电 新建及扩建的电力用户 其力率一律不低于0 9 企业用电力率最好保持在0 9 0 95 4 2功率因数补偿原则 对较大用电设备最好采用就地无功补偿 如30kW以上的电动机 较小的零星的用电设备的无功功率则采用集中补偿 并由功率因数自动控制器控制 集中式无功补偿容量的计算 S2 P2 Q2cos P Stg Q P QC P tg 1 tg 2 kvar 其它方法 查表法 图形求取法 l电动机无功就地补偿容量的计算电动机就地补偿容量的计算可以根据下式计算 QC 1 732 UeI0Ue 电动机的额定线电压 kV I0 电动机空载电流 A 通常中小型电机可放宽15 25 电动机无功就地补偿的经济效益 降低总电流 减少线路损耗和变压器损耗 可以提高变压器和输电线路的利用率 可以提高线路末端的电压 与集中补偿相比 投资减少一半以上 典型的实例 如 空压机站 远程水泵 使用无功补偿电容应注意以下三点 干式电力电容器过电压能力差 10 集中补偿电容与高次谐波可能产生并联谐振 从而放大了谐波电流 对电网产生影响 因此 要严格控制电网的高次谐波含量 就地补偿电容应当避免自激 对频繁启动的电机 升降机电机不要安装就地补偿电容器 第三部分用电设备的节电技术 1 绕线式异步电机同步化运行与节电措施1 1同步化改造绕线式异步电机是感性负荷 定子中呈现滞后的功率因数 在转子串电阻起动以后 转速平稳时 接近同步转速 将转子通入直流电流 使它变成与定子同极数的电磁铁 由磁极吸力将转子牵入同步电动机运转机理工作 此措施叫做同步化运行 同步化运行的结果相当于对电源提供了大部分必要的无功功率 1 2采用 HP系列静止式进相器 对于大功率三相绕线式异步电动机的节电 还可以采用特殊的无功功率补偿装置 目前 国内已经有新型的配套设备 如 HP系列静止式进相器 采用交 交变频技术将380V 50Hz的交流电压转换成与转子频率相同 相位滞后转子电流90 的补偿电压 随着补偿电压的逐步升高 电机定子电流逐渐降低 定子侧的无功功率逐步下降 达到功率因数上升的目的 这种装置适用于高 低压绕线式电动机 主要功能 电动机的功率因数可提高到0 95以上 无功功率减少60 以上 降低定子电流达10 20 线路损耗及电机铜损下降20 30 电机温升明显降低 过载能力增强 使用寿命延长 装置具有过流 过载 超温等保护功能 自动检测故障并报警 2 电动机的经济运行 2 1 容量超过250kW 不要求调速的稳定负荷 可倾向于选择同步电机 2 2 容量大于200kW的电机 尽可能选择高压电机 目前西门子公司等推出了690V电压源型变频调速三相异步电动机 电机容量 250 1000 max 1910 kW 国内 如湘潭电机厂有生产6kV 10kV电压等级电机 6kV级中型容量 4极 220 1400kW 大型容量则可达9000kW 10kV级中型容量 4极 220 2240kW 大型容量则可达10000kW 注 大型电机启动电流很大 值得采用软启动设备 如 YDQ系列液体电阻起动器 GTR系列固态式交流电机软起动器 GYDQ系列高压电机液体电阻起动器 它们都具有一定的节电效果 2 3 电动机实际负荷小于其额定值的40 则应在考核确认后更换其容量 2 4 负荷重轻载交替变化 同时轻载时小于额定负荷的33 并持续一定的时间 则可以采用 Y变换的接线方式 2 5 电机容量30kW以上者 即可以考虑采用就地无功补偿 2 6 电机时常空载达到5分钟以上者 可考虑及时停机 2 7 电机多台并列运行时 应根据负荷的性质和设备的特性 按经济运行方式确定运行台数 2 8 大力推广使用新型的节能型电动机 如年运行达2000小时以上者 可配YX系列高效电机 2 9 大力推广使用变频器调速技术 变频器简介 1 目前变频器技术 市场的变化首先 与5年前相比变频器的类型丰富了 综合各厂家 各种型号的变频器 大概可以分成四大类型 简单易用型 风机水泵适用型 多功能通用型 高性能型 现在 有变频器特别标注用于 注塑机 类型的增加给用户带来了更多的选择余地 可以提高变频器实际应用的性能价格比 实际上变频器所具有的丰富的功能对使用者来说往往是过剩的 用户并不期望变频器功能越多越好 而是适用最好 其次 变频器的价格正处在回落之中 投资回收期可以进一步缩短 其三 国产变频器的厂家 产品类型越来越多 产品价格比进口货仍具有较大的优势 而产品性能与质量越来越好 与进口产品相比并无明显的差距 2 目前市场上行销的变频器在技术方面提供下列功能 2 1 额定输入的交流电压及频率允许波动范围更广 以我国通用三相380V 50Hz通用电动机变速运行为目的 变频器的介入可使通用电机运行能够接受更大的电压和频率的波动范围 下例为3个厂家变频器的适应范围 日本三菱 323 528V50 60Hz 5 深圳康沃 340 460V西门子 380 500V 10 342 550V 48 63Hz 2 2 变频器已具有低频过载能力 有的甚至能够取代直流调速系统 与5年前产品相比 变频器在低频运行时的过载能力已有较大的提高 低速运转时 机械硬特性指标普遍上升 如FR S500 6Hz时150 转矩输出 FR E500 1Hz时150 转矩输出 V系列 深圳康沃 1Hz时150 转矩输出 这方面的能力 使变频器能够应用于生产线的计量跟踪变速系统 高精度调速运输系统及随动跟踪调速系统 2 3 具有更宽的频率范围输出 便于实现更大的调速比 如 FR A540 L 系列输出频率范围0 2 400Hz 采用磁通矢量控制方式 调速比可达1 120 0 5 60Hz 特种情况下 可达到1 1000调速范围 速度变动率 0 02 这对简化机械传动机构 提高系统效率是有益的 2 4 与5年前老型号变频器相比具有更高的节电效果电动机变频调速运行 取得节电功能主要有两个方面 一是实现软起动功能 降低起动能耗 二是通过变频调速使电动机降低能耗 风机 水泵 空压机等使用变频调速取得节能的效益已是国内众所周知的事情 最近 一些变频器厂家又开发了专门用于风机水泵的新型变频器 具有更好的节能效果 其改进是 对励磁电流进行最佳的调整 使电机效率得到最大幅度的提高 更进一步实现节能运行 例如 专用于风机水泵的新型变频器 电机负载为10 时 比以前的V F控制提高电机效率15 比省功率模式也提高电机效率5 当变频器运行于20Hz时 通过最佳励磁控制比以前的V F控制方式减少45 的电力消耗 也比省电方式减少电力消耗5 国内有的产品根据输出电流适时调整输出电压及转差补偿 使电机一直在最高效率下工作 也达到了自动节能运行的效果 2 5可为实现自动化控制提供各种方便2 5 1 频率设定信号可有多种方式 采用模拟量输入 0 5V 0 10V 4 20mA 这些信号可来自人工调节 监控计算机 自控仪表或其它变频器等 通过PLC指令 计算机指令或模拟量随动跟踪信号可实现各种方式的设定 频率设定也可采用数字设定 面版操作 或脉冲输入等 2 5 2 变频器内藏PID控制可方便地构成简易的控制系统而不需附加PID控制器 如 MDF生产线的计量施胶泵转速与磨盘进料螺旋转速的跟踪控制 可以通过内置PID来实现 当然 也可配合系统实现更复杂的控制功能 2 5 3 提供多种运行功能如 可编程多段速度控制 加减速时间设定 上下限频率设定 反转运行限制 再生制动或直流制动等等 这些功能对实现板坯输送的准确定位具有优越性 如装板机单层进板或多层进板 可分别实现 快 慢 准确定位 和 慢 快 慢 准确定位 既加快板坯输送速度 又达到准确定位的目的 又如 板坯剔除回收风机可通过控制系统的指令实现多种运行方式 如 停机冷备用 20Hz低频运转热备用 应注意频率过低 将造成电机散热不良 和 35 45Hz低频运行 等不同方式 从而达到平均节电60 以上的效果 制胶搅拌器也可根据不同的技术要求实现多段变速搅拌 使制胶的反应过程达到最佳等等 2 5 4 新型变频器具有RS485通讯口可实现变频器运行控制与上位监控计算机联网的目的 为实现 集 散式计算机监控系统 TDCS或DCS 提供了良好的基础条件 当然对于实现 计算机集成制造系统 CIMS 也是很有用的 2 5 5 可提供多种输出信号第一类是各种运行状态信号 如 运转 频率到达 频率水平检测 过载 欠压 零速运转 可编程多段速运行结束等 第二类是各种模拟量显示输出 如 输出频率 输出电流 输出电压和外接的模拟信号 这些输出信号均是监控系统所必需的基本参数 对保证生产工艺过程的准确性是十分必要的 2 6 提供更完善的自动保护与报警显示变频器具有 自动限流 电压失速防止 检速再启动 运转中平滑再启动 瞬时停再启动 并具有故障记录和运行记录 及报警显示功能 对系统的安全运行起到良好的保证作用 第四部份风机水泵节能技术 全国风机 水泵电机的总用电量约占全国总用电量的31 将近工业用电量的一半 通常的节电措施 改造或更换低效率设备 推广新型的高效风机 水泵 设计时注意合理的选型和配套 通过调节电动机的转速来调节流量 避免采用档板 阀门来调节流量 合理地设计管网 降低管道阻力 在管道中或叶轮上涂复XCA复合材料 提高光洁度 减轻阻力 降低消耗 选用节能计量仪表目前常用仪表有文氏水表 孔板流量计 弯头流量计 电磁流量计和超声波流量计 在设计流量下 孔板流量计损失扬程最大 文氏管次之 弯头流量计虽然扬程损失小 但测量精度低 不受欢迎 电磁流量计几乎无扬程损失 超声波流量计扬程损失也极小 后两者价格较高 但长期运行经济上还是优越的 减少叶轮直径节能当所需的流量和扬程 风压 远小于额定值时 可以切削叶轮直径以降低输入功率 实现节能的目的 此方法最简单 但它不适于扬程经常变化的运行环境 切削量也不宜过大 调节入口导向叶片这是离心式风机 水泵流量调节的基本方法 轴流式也可用 调节入口侧的可调导向叶片 可改变压力和流量特性曲线 使同流量的轴功率比用阀门或档板调节时低得多 2 风机 水泵 的调速节电 2 1各种风量控制方法与电动机综合效率比较 当风量只为额定风机额定风量的50 时 电机的综合效率如下 采用控制出风口风门的方法 效率为14 9 采用控制进风口风门的方法 效率为20 8 采用转子串电阻的方法 效率为43 1 采用VVVF变频调速的方法 效率为83 3 采用变极调速的方法 效率为89 3 当风量只为额定风机额定风量的70 时 电机的综合效率如下 采用控制出风口风门的方法 效率为36 1 采用控制进风口风门的方法 效率为50 4 采用转子串电阻的方法 效率为66 采用VVVF变频调速的方法 效率为90 3 2 2调速节电原理在风机效率不变的情况下 流