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浅析使用条约能源治理在水泵节能上的应用分析_买球平台

发布时间:2021-06-04 人气:

本文摘要:摘要:本文联合日照钢铁有限公司2150带钢厂浊环高压水泵中HARSVERT-A10/120变频器的应用情况,重点先容了条约能源治理模式在日照钢铁的首次引进、变频系统的整体组成、结构特点以及典型应用方案,从条约能源治理角度对节能效果举行了分析。1前言日照钢铁有限公司2150热轧带钢生产线2008年底建成投产,年产种种规格及格热轧卷板460多万吨,该条生产线的浊环高压水泵接纳1600KW/10KV电念头传动,接纳母管制供水方式,接纳4用2备方式。

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摘要:本文联合日照钢铁有限公司2150带钢厂浊环高压水泵中HARSVERT-A10/120变频器的应用情况,重点先容了条约能源治理模式在日照钢铁的首次引进、变频系统的整体组成、结构特点以及典型应用方案,从条约能源治理角度对节能效果举行了分析。1前言日照钢铁有限公司2150热轧带钢生产线2008年底建成投产,年产种种规格及格热轧卷板460多万吨,该条生产线的浊环高压水泵接纳1600KW/10KV电念头传动,接纳母管制供水方式,接纳4用2备方式。浊环高压水泵是通过调整阀门开度、泄压泄流的方式来调治母管压力。

由于浊环水系统流量从6000m3/h到10500m3/h变化,母管压力流量变化大,运行时易泛起压力不稳定易造成母管破裂。无论工艺用水需求巨细,一直处于工频运行,以阀门泄压限流方式调治压力流量,致使能耗、损耗与成本增大,给公司造成极大的浪费,经公司各部门论证,举行节能技术革新已势在必行。条约能源治理(EMC——Energy Management Contracting)是一种新型的市场化节能机制。

其实质就是以淘汰的能源用度来支付节能项目全部成本的节能业务方式。这种节能投资方式允许客户用未来的节能收益为工厂和设备升级,以降低现在的运行成本;或者节能服务公司以答应节能项目的节能效益、或承包整体能源用度的方式为客户提供节能服务。

能源治理条约在实施节能项目的企业(用户)与节能服务公司之间签订,它有助于推动节能项目的开展。在传统节能投资方式下,节能项目的所有风险和所有盈利都由实施节能投资的企业负担;在条约能源治理方式中,一般不要求企业自身对节能项目举行大笔投资。利德华福(施耐德)HARSVERT-A10/120变频器很好的满足了现场设备的运行要求,且日照钢铁首次实验条约能源治理模式,经由双方友好协商,最终决议接纳条约能源治理模式的互助方式。

双方条约约定如下:1.1电效益分成年限、比例:思量到乙方(利德华福)负担了全部的节能革新的风险、提供革新所需资金、设备及工程安装;还免费提供五年内所有的备品备件与免费维护维修等技术服务诸多因素,且资金接纳期限又较长;根据效益共享、互助双赢、平等互利的原则,双方的整体分成比例为三比七,即甲方(日照钢铁)占三,乙方(利德华福)占七。详细分成措施如下:双方的节电收益第一年按七三分成,甲方占七成,乙方占三成(即甲方获得年节电收益的70%,乙方获得年节电收益的30%);第二年至第五年按二八分成(即甲方获得年节电收益的20%,乙方获得年节电收益的80%)。

1.2项目的验收:项目安装完毕后三日内,由甲方按设计方案检查安装情况;安装检查及格后,试运行72小时,试运行期间可对设备举行调试。试运行竣事后无异常发生,则甲方应出具试运行正常的项目验收证明文件并签字盖章确认。1.3节能付款方式及结算措施:以设备革新前168小时正常生产条件下的工频总耗电量与设备革新后168小时正常生产条件下的变频总耗电量相比力,以此盘算节约电量(此节约电量由双方配合确认后有效),并盘算出验收每小时节电量,联合设备月平均运行时间,运行时间颠簸修正系数,结算周期,当年分成比例等折算出每个结算周期应付款,严格按此执行。

各项参数详细界说如下:验收每小时节电量 =(技改前168小时工频耗电量 - 技改后168小时变频耗电量)÷168小时电费:0.60元/千瓦时年平均运行时间:300天运行时间颠簸修正系数:0.96月平均运行小时 = 350天×24小时×0.96÷12月结算周期:3个月每个结算周期应付款:=结算周期×月平均运行时间×每小时节电量×电费×当年分成比例2方案概述在该生产线原使用6台轧辊高压水泵,轧辊高压水泵供水主要是用来冷却轧机事情轧辊与卷取等设备冷却。浊环水泵单台额定供水流量为4200m3/h,正常生产时一般运行4台可满足轧机现场用水要求;运行4台水泵时,供水流量一般保持在10500m3/h,总供水管供水压力一般保持在1.14-1.18MPa之间,水泵供水位恒定稳定。而实际轧机用水一般具有间歇周期性,轧机轧钢时用水流量为10500m3/h、轧机非轧钢时用水流量为6000m3/h。

由于轧机供水水泵供水量是恒定的,而轧机现场工艺用水量又是变化的,且用水量始终小于水泵总供水量,所以在浊环水供水总管末了安装有三个泄压阀来平衡供水总管上的压力用来控制轧机的用水量,总管压力升高会对设备发生危害,这时就靠泄压阀开启将总管的水量排泄一部门,从而保证总管的压力正常。这种事情方式既增加了工序能耗又对设备发生了隐患,故通过接纳利德华福HARSVERT-A10/120变频器就很好地满足了工艺设备的运行要求。3典型方案先容3.1系统设置凭据浊环水系统运行要求保持恒压,供水流量变化较大,而且要求在很短时间内到达水泵额定流量值的变化,故设计接纳2台浊环泵接纳1台变频器一拖二控制方式,同时思量到系统瞬间需要大流量的要求,为了满足快速加速传动水泵设备,依据现场情况以及综合乙方设备现场使用履历,变频设备按传动不小于1800KW电念头设置。

3.2主回路系统方案思量到现场设备实际运行情况,现场设备接纳一拖二手动旁路,接纳一台变频器划分传动二台泵中的一台电机变频运行:电机可以变频运行也可以通过旁路方式工频运行,当一台泵检验时,可随时切换到另一台备用泵变频运行,确保始终有一台泵变频运行。选用变频器接纳若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。变频器具有对电网谐波污染极小,输入功率因数高,输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发烧、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性,不必加输出滤波器,就可以使用原来的异步电机,不需要更换电机。

一拖二手动旁路运行系统基本原理:它是由六个高压隔脱离关QS41~QS43、QS51~QS53组成(见下图1)。其中QS42和QS43,QS52和QS53安装机械互锁装置;QS42和QS52,QS41和QS51有电气互锁。如果两路电源同时供电,M1事情在变频状态,M2事情在工频状态时,QS43和QS51、QS52分闸,QS42、QS41和QS53处于合闸状态;M2事情在变频状态,M1事情在工频状态时,QS42和QS41、QS53分闸,QS51、QS52和QS43处于合闸状态;如果检验变频器,QS43和QS53可以处于任一状态,其它隔脱离关都分闸,两台负载可以同时工频运行;当一路电源检验时,可以通太过合隔脱离关使任一电机变频运行。

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图(1)一拖二手动旁路运行系统原理图特点:正常情况下,允许有一负载事情在变频状态,另一负载事情在工频状态,也可以两台都在工频状态。3.3控制系统方案变频系统控制方式可以接纳下述2种方式:A、变频设备内置PID调治实现闭环控制方式现场变频系统内置PID调治闭环控制方式,通过收罗母管实际压力的模拟量信号,与在变频设备监控界面上设定的实际要求压力值比力后,接纳变频设备内置PID调治系统,自动闭环控制调治变频设备输出转速以保证母管压力到达实际要求压力值和流量需求。同时在变频设备本体监控界面上完成变频设备的启动、运行及停机操作;变频调速系统还可以接纳变频配套的远方上位机控制系统,在监控室远方直接全方位控制变频运行,设定要求母管压力值,启动、停止变频设备,实时监控显示变频系统种种运行状态。

B、远控开环控制方式变频调速系统可由现场监控操作系统举行协调控制,凭据生产需要流量、压力等因素,给定对应负载需要的转速值,实现对负载设备电念头转速控制。变频系统和现场监控操作系统举行通讯毗连,从现场监控操作系统上发出变频器的启动、停机等信号。变频器反馈以下信号接入到现场监控操作系统上: (1)报警及故障信息:重故障报警、轻故障报警;(2)调速装置的状态信息:待机状态、正常运行状态、故障状态、系统旁路状态;(3)电机电流、转速、电压等。3.4高压变频调速系统参数及组成3.4.1高压变频调速系统参数3.4.2高压变频调速系统组成特点高压变频调速系统本体由变压器柜、功率柜及控制柜组成。

如下图2:图(2)高压变频调速系统示意图下面分述高压变频调速系统几大主要组成部门及其特点:(1)变压器柜输入移相变压器的作用是将输入的高压工频电变换成为多组相互间相互绝缘、电位独立的低压工频电输出,并划分送到各个变频单元中,各变频单元将输入的各组低压交流电划分经整流滤波变换成直流电然后再逆酿成单相交流电。1)、变压器配关闭强迫风冷系统,特点:风量大、能耗小、噪声低、外形雅观、安装轻便、运行可靠,通过该系统,操作人员可随时相识变压器运行温度,还可以设定控制器温度转折点,超温报警,超温跳闸等。2)、温度掩护接纳三路巡检温度控制器,可以输出温度轻渡过温和严重过热掩护。

具有就地和远方超温报警功效。温度控制原理示意图如下:3)、变压器柜内装设了电压、电流检测器件,乙方的高压变频调速系统把相关电压检测融入到了功率柜的功率单元中,极大限度的淘汰了日常维护的事情量和缩小了整个设备的体积。

变压器输入侧电压、电流检测原理如下图:(2)功率柜是高压变频调速系统中重要的执行部件,基本特点如下:1)、接纳功率单元模块化的设计理念,每一个功率单元可以从机架上很是利便的抽出,移动和更换,所有功率单元是完全一致的,如果某一单元由于故障而不能正常事情,可以在允许设备退出的时间用备用单元将其替换,更换一个单元的时间只需5分钟,无须专用工具。2)、接纳成熟的逆变技术,功率柜中每个功率单元划分由输入变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘,二次绕组接纳延边三角形接法,实现多重化,以到达降低输入谐波电流的目的。每个功率单元直接使用大功率功率器件,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压问题,结构上完全一致,可以交换,系统为基本的单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,IGBT逆变桥的控制方式为PWM控制。

功率单元原理如下图:3)、接纳单元串联多电平技术,凭据电压品级差别接纳级数差别的解决方案,通过每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM波形举行重组,获得很是好的PWM波形,dv/dt小,可淘汰对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以输出电缆长度很长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的革新;同时,电机的谐波损耗大大淘汰,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶轮的机械力。高压变频调速系统输出的相电压门路PWM波形如下图:(3)控制柜控制柜是整个高压变频调速系统的焦点,人机界面提供友好的全中文WIN CE监控和操作界面,同时可以实现远程监控和网络化控制。

控制器还包罗一台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处置惩罚,以及与现场种种操作信号和状态信号(支持DCS硬毗连/RS485/Profibus/Modbus/以太网等)的协调,而且可以凭据用户的需要扩展控制开关量,增强了系统的灵活性。控制器结构上接纳VME尺度箱体结构,各控制单元板接纳FPGA、CPLD等大规模集成电路和外貌焊接技术,系统具有极高的可靠性。控制器与功率单元之间接纳光纤通讯技术,低压部门和高压部门完全可靠隔离,系统具有极高的宁静性,同时具有很好的抗电磁滋扰性能。

接纳温度检测模块可以随时监控高压变频器各个部位温度。变频器控制系统各部件间的相互毗连关系如下图:(4)、变频器与现场控制系统的通讯变频器控制系统可编程控制器接纳西门子PLC,模拟量信号为4~20mA,4路输入2路输出,开关量的输入和输出接点全部为无源接点,24点输入16点输出,接受现场控制系统的控制信号,支持RS485、Modbus-RTU、Profibus-DP、TCP/IP、DeviceNet等通讯方式(详细通讯方式可在技术协议中明确),并反馈变频装置的主要状态信号和故障报警信号,实现与现场控制系统的闭环控制。4水泵变频革新节能效果分析4.1现场浊环泵设备数据:4.2工频状态下耗电盘算(年运行时间按7200h,电价0.60元/度)Pd:电念头功率 ;d:电念头效率 ; U:电念头输入电压 ;I:电念头实际运行电流 ;cosφ:功率因子。

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盘算公式:Pd =×U×I1×cosφ1×T1 +×U×I2×cosφ2×T2…①浊环泵平均工频功耗盘算如下:4.3变频状态下年耗电量盘算1)、泵类负载的运行性能曲线的绘制与盘算:Pd':电念头轴功率 ; P′:轴功率 ;:电念头效率 ;:变频器实际效率 ;Q:出口流量 ;H:出、入口压力差。凭据泵事情特性:系统接纳阀门调治时,泵事情点将由A沿曲线向B点移动;系统接纳转速调治时,泵转速由n0 调整为n'时负载设备事情点将由B点降至C点。

因此接纳高压变频器调速,其节电量如下图所示。尚有,电念头效率与电念头负荷率β之间的关系如图一所示。

变频器的效率与电念头负荷率β之间的关系如图二所示。油泵功率:P=…①代入泵的额定值,得出管网特性系数:λ=P÷(H×Q)将泵在差别负载下的、压力、流量值划分代入①,可以求得泵轴功率。

则在变频下的网侧功耗为: Pb=P' /ηd ×相应的节电率为:详细盘算效果如下:通过上述盘算,日钢2150带钢厂通过浊环泵高压变频革新年可节电300多万元(3套)。5、竣事语:通过对利德华福HARSVERT-A10/120系列变频器在2150热轧带钢生产线浊环泵控制系统中的应用与条约能源治理模式的联合,取得了显着的效益和效果:5.1革新后直接节电率(单台)=(1301.43-966.91)/1301.43*100%=25.7%,节能效果显着(注:1301.43KWh为技改前单元时间工频耗电量,966.91KWh为技改后单元时间变频耗电量);5.2变频泵电机功率因数较工频泵提高了,淘汰了系统的铜损和铁损等;5.3水泵出口压力不再大幅颠簸,不再憋泵,大大减小了叶轮汽蚀,消除了水锤打击,水泵运行在高效工况区,既提高了效率还降低了能耗,淘汰了叶轮、阀门等设备维护量;5.4由于变频泵的缓起缓停、自动稳压,淘汰了对电网、管网的打击。2150带钢生产线高压浊环泵变频节能技改项目为日照钢铁团体首次接纳条约能源治理模式,对于公司节能革新具有划时代的意义,停止2015年1月底,已支付乙方利德华福公司419.4723万元,已支付比例为48.55%,现在仍根据条约约定比例定期支付。有了这次乐成实施的履历,下一步,日照钢铁将继续挖掘水泵、风机变频节能技改项目,并将鼎力大举推行条约能源治理模式,为国家节能减排做出最大孝敬。


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