劉澎濤

（句容市供電公司，江蘇 句容 212400）

1 項(xiàng)目實(shí)施背景

江蘇建華管樁有限公司是全國最大的管樁制造商，成立于2002年，由香港湯始有限公司全額投資，隸屬于建華管樁集團(tuán)。目前共有管樁生產(chǎn)線10條，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為1800萬m，年產(chǎn)值約18億元。公司專業(yè)生產(chǎn)各種規(guī)格的高強(qiáng)管樁，總資產(chǎn)6.69億元人民幣，是句容市重點(diǎn)耗能單位，2008年消耗電量6300萬kWh。

隨著公司規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各類能源的消耗量也不斷增加，在生產(chǎn)成本中占了很大份額。為降低能源支出成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，公司從2008年開始，積極開展能效電廠項(xiàng)目建設(shè)工作，在電動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能改造、推廣綠色照明等方面，組織實(shí)施了空壓機(jī)變頻改造、離心機(jī)變頻改造、風(fēng)機(jī)水泵變頻改造、采用高效照明燈具等項(xiàng)目，取得了良好的效果。

2 項(xiàng)目實(shí)施

2.1 空壓機(jī)變頻改造工程

公司原有132 kW空氣壓縮機(jī)13臺(tái)，均采用Y系列普通電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，自耦降壓啟動(dòng)、全壓運(yùn)行。隨著供氣壓力的變化，空壓機(jī)交替工作在供氣、空載狀態(tài)，在空載時(shí)電動(dòng)機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)，浪費(fèi)大量電能；負(fù)載時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)壓力過高現(xiàn)象，同樣會(huì)造成電能的浪費(fèi)。在滿足同樣生產(chǎn)需求的前提下，公司投資130萬元對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行變頻改造，用富士160 kW的變頻器來拖動(dòng)，采用變頻器內(nèi)置PID（即比例、積分、微分）控制，根據(jù)所需的供氣壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，達(dá)到節(jié)電的目的。

（1）改造前空壓機(jī)的電能消耗情況

電動(dòng)機(jī)在負(fù)載時(shí)功率因數(shù)為0.8，空載時(shí)為0.3，每次負(fù)載時(shí)間平均為3.5 min，空載時(shí)間為30 s，折算到每小時(shí)內(nèi)，空壓機(jī)的負(fù)載時(shí)間為0.875 h，空載時(shí)間為0.125 h?？諌簷C(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為132 kW，負(fù)載時(shí)平均工作電流260 A，空載時(shí)工作電流100 A?？諌簷C(jī)采用380 V三相電源。可以算出每小時(shí)每臺(tái)空壓機(jī)的耗電量。

總用電量為122 kWh。

根據(jù)現(xiàn)場電能表計(jì)實(shí)測計(jì)算，加上管網(wǎng)的損失，每小時(shí)實(shí)際耗電量為130 kWh。

（2）空壓機(jī)變頻改造的能耗分析

空壓機(jī)在變頻改造后，由于采用了PID控制方式，系統(tǒng)的工作電流和工作頻率隨時(shí)在變化，因此采用按空壓機(jī)工作原理進(jìn)行計(jì)算的方法，所消耗的電功率與工作壓力的平方成正比。

改造前平均工作壓力按0.725 MPa，改造后的工作壓力按0.65 MPa計(jì)，通過相關(guān)的理論公式計(jì)算可知，空壓機(jī)在改造前帶負(fù)載時(shí)的平均功率為125 kW左右，改造后的電功率為0.65 MPa2/0.725 MPa2×125 kW=100.2 kW，因改造后空壓機(jī)工作時(shí)始終處于負(fù)載狀態(tài)，即1 h需耗電100.2 kWh。改造后通過電能表計(jì)量，實(shí)際耗電量約每小時(shí)102 kWh。

2.2 風(fēng)機(jī)水泵變頻改造工程

公司共有風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載100余臺(tái)，功率為11～90 kW，在改造前均采取工頻運(yùn)行、直接啟動(dòng)或降壓啟動(dòng)，通過管道上的閥門和擋風(fēng)板強(qiáng)制進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，以滿足生產(chǎn)所需的供水量和通風(fēng)量。

在調(diào)節(jié)過程中，電動(dòng)機(jī)所消耗的功率基本上是不變的，當(dāng)水流量或風(fēng)量較小時(shí)，大量的電能就消耗在管道和調(diào)節(jié)裝置上。根據(jù)風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的功耗計(jì)算原理，當(dāng)所需的流量一定時(shí)，如能降低原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，流量與轉(zhuǎn)速按線性關(guān)系成正比變化，所需的功率是按轉(zhuǎn)速的3次方變化的，例如：某臺(tái)風(fēng)機(jī)，實(shí)際所需的風(fēng)量為額定值的90%，可以利用變頻調(diào)速裝置把原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)為額定轉(zhuǎn)速的90%，消耗的電功率按轉(zhuǎn)速的3次方變化，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度降低10%時(shí)，電動(dòng)機(jī)所消耗的功率僅為額定功率的73%。

對(duì)供水泵，消耗功率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系也是一樣的。因此采用變頻調(diào)速對(duì)風(fēng)機(jī)泵類設(shè)備節(jié)能效果非常顯著，在風(fēng)量、流量為額定值的60%～90%時(shí)，節(jié)能可達(dá)30%～60%。公司投入210萬元對(duì)粉磨車間內(nèi)的引風(fēng)機(jī)和主供水管道系統(tǒng)中的管道泵進(jìn)行了變頻改造，取得了很好的節(jié)電效益。

2.3 離心機(jī)、滾焊機(jī)變頻改造工程

眾所周知，滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，轉(zhuǎn)速急劇下降，特性很軟。盡管可以通過速度負(fù)反饋來達(dá)到增加轉(zhuǎn)矩的目的，但故障率高，加上滑差部分存在傳遞效率及滑差電動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)較交流異步電動(dòng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)難度大、維修費(fèi)用高等問題，公司2008年年底對(duì)新M車間新上的離心機(jī)投資58萬元，采用變頻調(diào)速控制，改變以往的離心機(jī)通過滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速的慣例。對(duì)各車間的滾焊機(jī)因滑差電動(dòng)機(jī)故障率高的問題，也投資了18萬余元對(duì)16臺(tái)滾焊機(jī)進(jìn)行了變頻改造，取得了很好的節(jié)電效益。。

2.4 綠色照明改造工程

公司共有10條管樁生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線建筑面積達(dá)5000 m2，夜間生產(chǎn)需要大量的照明設(shè)施。此前大多使用自整流高壓汞燈及碘鎢燈照明，每年僅照明耗電達(dá)180萬kWh。公司結(jié)合實(shí)際情況，投入30萬元，將辦公樓和廠房的樓梯、走廊的25 W和40 W白熾燈更換為9 W高效節(jié)能熒光燈，并采用紅外開關(guān)，使所有樓梯和走廊的照明實(shí)現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅”，將廠房的250 kW高壓汞燈更換為25 W高效節(jié)能熒光燈，節(jié)電率為90%。將廠區(qū)道路照明用的250 W高壓汞燈改造為150 W高壓鈉燈，并安裝了照明節(jié)電器，在照明達(dá)到工藝及環(huán)境要求的前提下，節(jié)電率達(dá)到50%以上，且光色光效好、透霧能力強(qiáng)、成本低。

3 節(jié)電效果分析

（1）空壓機(jī)變頻改造工程：每臺(tái)空壓機(jī)每小時(shí)可節(jié)電28 kWh。正常工作時(shí)，按年實(shí)際運(yùn)行時(shí)間5000 h計(jì)算，則整個(gè)生產(chǎn)線每年可節(jié)電160萬kWh，年節(jié)約電費(fèi)110萬元。

（2）風(fēng)機(jī)水泵變頻改造工程：公司對(duì)100余臺(tái)風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻改造，平均節(jié)電率達(dá)30%，按年運(yùn)行時(shí)間5000 h計(jì)算，年節(jié)電200萬kWh，年節(jié)約電費(fèi)130萬元。

（3）離心機(jī)、滾焊機(jī)變頻改造工程：通過變頻器的調(diào)速功能，根據(jù)負(fù)荷需要自動(dòng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率，消除無功損耗和電動(dòng)機(jī)的附加損耗，在滿足生產(chǎn)需要的同時(shí)，大大降低了電能消耗。經(jīng)測算，改造后滾焊機(jī)、離心機(jī)用電負(fù)荷平均減少30%，以年均運(yùn)行時(shí)間5000 h計(jì)算，年節(jié)電100萬kWh，節(jié)約電費(fèi)65萬元。

（4）綠色照明改造工程：經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，推廣應(yīng)用綠色照明后，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，年可節(jié)電20萬kWh，節(jié)約電費(fèi)13萬元，還可獲得更好的照明效果。

通過上述4項(xiàng)節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目的實(shí)施，該公司整個(gè)能效電廠項(xiàng)目，年節(jié)約電量480萬kWh，平均節(jié)約電費(fèi)312萬元，項(xiàng)目總投資平均回收期為13個(gè)月。

［1］國家發(fā)展和改革委員會(huì)，國家電網(wǎng)公司.電力需求側(cè)管理工作指南［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］俞麗華.電氣照明（第2版）［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2001.

［3］張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［4］王占奎.交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用例集［M］.北京：科學(xué)出版社，1994.