胜利油田供水公司滨南分公司永磁调速节能改造可行性分析资料

1、 （技改项目名称）可行性研究报告供水泵永磁调速可行性研究报告供水分公司2015年4月23日项目名称： 建设单位： 项目负责人： 编制单位： 编制单位负责人： 编制人员名单：审 核 人： 审 定 人： 目 录第一篇总论1第一章可行性研究的主要结论和建议1第一节 项目建设的依据和必要性1第二节 推荐方案1第三节 未推荐方案2第四节 结论与建议2第二章 项目范围、依托条件、实施计划及人力资源3第一节 项目范围3第二节 项目建设的依托条件3第三节 项目实施计划3第四节 组织机构与人力资源配置3第二篇 市场分析及预测3第三篇 工程技术方案研究3第一章 建设规模、总工艺流程3第一节 建设规模3第二节 总工

2、艺流程描述4第三节 产品方案选择4第二章 工艺技术、设备及自动化4第一节 工艺技术选择4第二节 技术方案选择4第三节 主要设备方案选择6第四节 自动化控制系统7第三章 建设地区条件及建址选择7第五章 储运系统、厂内外工艺及热力管网7第六章 公用工程7第七章 辅助生产设施7第四篇 生态环境影响与HSE分析7第一章 环境保护7第二章劳动安全卫生与消防7第三章 能源利用分析及节能措施7第一节 概 述7第二节 能耗构成分析7第三节 工艺装置节能方案研究8第四节 全厂用能综合技术方案研究8第四章 水资源利用分析及节水措施8第一节 现状分析8第二节 节水措施8第三节 水耗指标分析及结论8第五章 清洁生产8

3、第五篇 经济分析与社会评价8第一章 投资估算8第一节 投资估算的范围和依据8第二节 投资估算11第二章 融资方案12第一节 资金筹措12第三章 财务评价12第六篇 风险与竞争力分析12 （技改项目名称）可行性研究报告第一篇 总论第一章 可行性研究的主要结论和建议第一节 项目建设的依据和必要性（一）项目建设的依据 根据国务院办公厅关于印发2014-2015节能减排低碳发展行动方案的通知的精神，要加强工业节能降碳，要加强高效节能技术的推广。（二）项目建设的背景和必要性供水公司滨南分公司的供水泵功率为160kW，转速为1481rpm，电压380V，水泵的额定流量1250m³/h，扬程35m

4、，实际流量900m³/h，实际工作所需压力为0.33MPa，年运行时间8700h，实际工作功率143kW，实际工作通过阀门开度小，能耗较高，节能改造的潜力比较大。（三）指导思想和原则符合以下国家强制标准：1、节能技术监督导则DL/T1052-20072、中国节能技术政策大纲2006年第二节 推荐方案1、永磁调速永磁调速目前在全国还是一个新兴产业，目前该产品在全国各种企业节能项目中所占比例虽然还很少，但是其节能效果已经体现出来，调节执行器调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，以改变永磁转子和导体转子耦合的有效部分，即可改变两者之间传递的扭矩，能实现可重复的、可调整的、可控

5、制的输出扭矩和转速，实现调速节能的目的。其工作原理简单，节能效果明显，由于机械结构简单，安装调试成功之后维护费用大大低于其他节能产品。特别是在离心风机和离心水泵中节能效果特别明显。通过现场勘测和实际数据采集，证实供水公司滨南分公司供水泵具备上永磁调速所需的各种条件。第三节 未推荐方案1 液力偶合器，一是现场安装条件不具备；二是出现故障检修困难；三是调节精度不够，指令与反馈偏差较大。2变频器，一是对环境要求很高，而供水公司现场空气湿度大，直接安装到现场变频器的故障率会很高；二是现场需要单独修一个空调房或者寻找专门的空间，占地空间大。所有比选方案的对比表。推荐方案不推荐方案方案一方案一方案二项目名

6、称永磁调速改造液力偶合器改造变频器改造投资费用高中高节能效果好一般好安装条件具备具备具备运行优点精确控制制粉参数较精确控制制粉参数精确控制制粉参数后期维护基本不用偶尔出现偶尔出现维护难度低较低高维护费用低低高第四节 结论与建议1结论永磁调速工作原理十分简单，其安装场地要求不高，可以实现DCS自动控制，由于其整个设备没有十分复杂的构造，工作起来不容易出现故障。现场有循环水系统，不需要单独增加冷却装置。2建议永磁调速为一项新兴的节能产，全厂投资并使用该产品还属首例，产品的各种信息还不是很完善，车间和设备处首先需要派相关技术人员到厂外进行永磁调速调研，充分了解永磁调速的实际运行情况和节能效果，同时验

7、证永磁调速的可靠性。其次是详细了解永磁调速对环境和实际安装的特殊要求，现场条件是否完全具备。需要厂家派相关技术人员进行现场勘测，确定永磁调速选型以及后期土建施工方案，需要设计出最匹配现场排粉机型号的永磁磁调速器。技术协议需要写清楚各项附件的费用问题，土建、安装、后期维护等内容都要清楚写明责任方。第二章 项目范围该项目涉及一台永磁调速节能改造，待改造设备为外输泵房利滨线系统中的1台离心泵，项目工程需要将电机后移，重新浇筑基座。修改控制系统（DCS或PLC）监控画面相关参数和操作位号。项目建设的范围包括主体工程和配套工程，具体见下表.项目建设范围名称具体施工项目基础土建电机后移，重新根据实际图纸进

8、行基础浇筑永磁调速装置安装永磁调速装置以及配套附件控制系统监控画面增加和修改监控界面就地控制柜就地安装一个现场控制柜（可以不要改项目）第二篇 工程技术方案研究第一章 建设规模、总工艺流程第一节 建设规模外输泵房利滨线系统的1台离心泵增加永磁调速器。第二节 产品方案选择Ø 产品方案比选产品厂家美国MagnaDrive南京艾凌调节主要原理通过调节磁体和铜导体之间的间距来控制电机与被动设备的转速差通过调节磁体和铜导体之间的感应面积来控制电机与被动设备的转速差冷却方式500kw以下风冷，500kw以上水冷。500kw以下风冷，500kw以上水冷。噪声110-130dB80-95dB调速范围3

9、0-98%25-98%永磁工作温度-40-120-40-120调节灵敏度3%偏差（实际考察）1%偏差（实际考察）设备故障率低低Ø 产品方案推荐推荐南京艾凌节能有限公司生产的永磁调速器，改调速器主要有以下几个优点，一是永磁调速器性能好，运行噪声低，调速范围大，调节精度高；二是投资费用相对较低，回报周期短。第二章 技术方案的选择（一）工艺技术选择永磁驱动技术近年来国际上开发的一项突破性新技术，是专门针对风机、泵类离心式负载调速节能的适用技术。它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。尤其是其不产生高次谐波

10、且低速下不造成电机发热的优良调速特性更使其成为风机、泵类离心式负载节能技术改造的首选。三种常用调速技术比较序号描述变频调速液力耦合调速永磁调速器1总费用较高较高最低2对中要求激光对中，要求较高激光对中，要求较高较低（2mm）不需要激光对中3减振效果较好较好降低50-85%4维护工作量及成本很高很高最小（零件最少）5过载保护可靠。异常停机恢复时间长。可靠。异常停机恢复时间长。最好，可完全脱开。6对现有设备的影响高次谐波易破坏电机的绝缘，使电动机和负载的寿命降低，维护工作量增大。低速时，对于内冷电机散热变差。产生轴承电压和轴承电流，使轴承和密封件的寿命缩短。联轴器磨损问题较大最小。延长电动机系统现

11、有设备寿命的基础上，完全去除了轴向存在的附加载荷，使轴承负担更小，寿命更长。整个系统的可靠性更高。7设计寿命5-10年10年20-30年8电压波动对电机系统的影响影响大，可能导致变频器工作异常或者停机影响较小与调整气隙方式的永磁调速器一样。9节能效果最高损失较大，节能效果最低节能效果与变频器相当。在低速时，节能效果比变频器稍差。10软启动性能较高。启动时间较长。有较大的热量产生。性能较好，可以对电机和负载独立启动。电机和负载可以独立启动，能够实现0负载启动，对电网影响最小，启动时间较短，产生的热量最小，性能最好11精度最高很低很高12设备价格较高最低较高13调速范围最大（可超频）最小30-98

12、%14体积最大较大最小15结构最复杂较复杂最简单，元器件最少16对环境的影响产生大量的谐波，同时电网的质量又影响变频器的正常运行。对使用环境有较高的要求，包括不能用在腐蚀、爆炸、潮湿、粉尘较高的场合。同时对电机也有较高的要求。不产生谐波，液压油易污染环境。与调整气隙方式的永磁调速器一样17可控性最好较好较好18安装调试需要专门的房间，安装调试复杂，周期长安装调试复杂。比调整气隙方式的永磁调速器结构更简单，安装调试更方便19日常维护需要专门的技能和维护平台，对维护人员要求较高工作量大，由于振动问题，轴承磨损大，更换周期短。同时还存在漏油现象。不需要专门的技能和维护平台。结构最简单，维护工作量最小

13、，不需要专门的技能和专有维护平台。由于不存在轴向载荷，轴承使用寿命更长。（二）主要操作条件 永磁调速器可通过控制系统远程监控，也可通过就地显示柜监测以及手动调节。（三）推荐工艺方案的描述 永磁调速器本身不需要耗电。第一节 主要设备方案选择（一）设备方案比选1、永磁调速器的选型由于负载轴功率为160kW，所以选用风冷系列永磁调速器，其参数性能表如表1。表1 永磁调速器的基本参数型号ALT490S功率160kW额定转速1500rpm噪音80dB转速精度1%2、电动执行机构的选型ALT490S型的永磁调速器调节器的调节扭矩为1000Nm，安全系数2左右，对应型号为SND-QJT100，其基本参数见表

14、2。表2 电动执行机构SND-QJT100基本参数供电电源380V±10% 50Hz±1%环境温度-2060相对湿度95%（+25）输入信号420mA DC输出信号420mA DC死区1%9%可调工作制式S5制（间隙工作，有电制动）输出扭矩1000N.m备选品牌PS，备选型号PSQ1002-AMB，基本参数与SND-QJT100相同。3、联轴器可选联轴器有弹性柱销联轴器和膜片联轴器。弹性注销联轴器设备对中、设备安装方便快捷，传动效率高，膜片联轴器中途设备维护方便，但对中要求高，寿命低，传动效率低。综合起来选用弹性柱销联轴器较好，选用型号为LT9。公称转矩为1100Nm,材质

15、为钢，许用转速为2400r.min-1，重量为30kg以上。4、电机底座和永磁调速器底座电机底座和永磁调速器底座由我永磁厂商按设备配做。5、联轴器防护罩联轴器防护罩由我公司设计并配备。7、电气控制方案控制主要由现场DCS完成，由永磁调速厂商在现场配置接线箱，并将主要参数就地显示，我公司进行DCS改造。（二）设备方案描述表4 永磁调速器设备配置表产品规格数量单位性质用途永磁调速器ALT490S1个必配永磁调速器底座-1个选配安装调速器用永磁调速器底座地脚螺栓-1套电机底座-1个选配电机安装用电机底座地脚螺栓-1套电动执行机构SND-QJT1001套选配永磁调速用电动执行机构连接件-1套电动执行机

16、构安底座-1个选配电动执行机构安装用联轴器LT112套选配连接电机与永磁调速器用联轴器防护罩-2个选配联轴器防护用接线箱-1个选配外接线用接线箱支架-1个就地显示柜-1套选配显示温度、转速等信息第二节 自动化控制系统（一）自动控制方案1、永磁调速器的调速永磁调速器的转速通过安装与永磁调速器上的电动执行机构实现，电动执行机构的控制源信号取自引风机的风压，电动执行机构控制见说明书。我公司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系统中对控制系统作相应的程序设计和设置。要求如下：2、监测位置和监测点4个轴承的温度的监测、显示、告警和停机。每个轴承有两个监测点，两个监测点各自独立的

17、同时监测、显示一个轴承的温度。共3个轴承温度监测点。3、各监测点的设置值表1 温度监测设置值永磁调速器温度在DCS中设置值检测位置报警值停机值极限值一号轴承温度7595100二号轴承温度7595100三号轴承温度75951004详细要求（1） 一号轴承温度：任一监测点温度达到报警值时DCS控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当两个监测点温度都超过停机值或其中一个监测点超过极限值时DCS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：任一监测点温度达到报警值时DCS控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当两个监测点温度都超过停机值或其中一个监测点超过极限值时DCS控制蜂

18、鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。（3） 三号轴承温度：任一监测点温度达到报警值时DCS控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当两个监测点温度都超过停机值或其中一个监测点超过极限值时DCS控制蜂鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。（二）主要仪表设备每台永磁调速器对应控制有关的物料明细表2 电气控制相关的物料明细项目信号类型型号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4-20mA常州亿米基GA61-R+IW41台电源电缆：普通电缆ZRC-KVVP/四芯电源380V/AC,输入信号模拟量4-20mA，角行程90°，满行程执行时间30s。信号电缆：普通电缆ZRC-KV

19、VP/四芯一号轴承测温热电阻南京乐润WZPM2012套信号电缆：普通电缆ZRC-KVVP/三芯（两根）分度号PT100，实测温度范围0100，热响应时间10s。二号轴承测温热电阻南京乐润WZPM2012套信号电缆：普通电缆ZRC-KVVP/三芯（两根）分度号PT100，实测温度范围0100，热响应时间10s。三号轴承测温热电阻南京乐润WZPM2012套信号电缆：普通电缆ZRC-KVVP/三芯（两根）分度号PT100，实测温度范围0100，热响应时间10s。上表中智能一体化电动执行机构1台、测温探头3个由永磁调速器生产厂商提供，各仪表的功能及设置要求祥见说明书。除此永磁厂商还提供了一个接线箱。D

20、CS的所有线先连接到接线箱，接线箱再连接到永磁调速器相应位置。相互之间的连接电缆由我公司负责设计、购买并安排接线。第三章 公用工程本项目电动执行机构需要功率为400W电压为380的电源，除此无需其它公共工程。第三篇 节能预估第一章 节能估算方法胜利油田管理局安装有大量的三相异步电动机为动力的离心式风机和水泵为负载的装置。在设备的安装和设计过程中，这些离心水泵和离心风机均存在一定的设计余量，而且三相异步电动机相对于风机的需求功率也存在一定的设计余量，也就是对于现有的这些离心风机和水泵来说，即使全部设备都满负荷运作，这些三相异步电动机也不用达到额定功率运行就能提供足够的水量和风量，需要通过出口和入

21、口阀门来调节流量。通过阀门调节流量和风量存在能耗高的问题。这就需要通过一定的方式进行节能改造。电机节能有多种方式，通过调速节能就是一种高效的节能方式。电机调速的方式有很多种，永磁调速和变频调速是最主要的两种调速节能方式之一。但变频调速存在投资大、产生污染电源的谐波、后期运行维护成本高、对现场人员要求高及电机与设备之间硬联结导致振动大等缺点。新型永磁传动技术的出现，改变了人们对传统的电机与设备之间的联结和调速的认识。永磁技术采用磁力非接触传递扭矩，通过调节永磁场在导体转子中的啮合面积来实现转矩及转速的变化，对负载进行无级调速，并使设备运行稳定，极大降低设备故障率，安装对中及维修方便简单，而且没有

22、油污、谐波等对环境和电网的污染，并能很好的保护电机和负载设备。（二）编制方法及依据永磁调速器节能原理Ø 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，扬程H的关系为： 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，而扬程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

23、速的80，此时系统的扬程仅为原来的64%，此时所需功率将仅为原来的51.2，即： 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从泵的运行曲线来分析采用永磁调速后的节能效果：图3 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H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但泵的特性曲线