中原化肥厂节电工程技术方案

1、河南省中原化肥厂节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）威林（上海）能源科技有限公司二零零五年四月河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 2 页 共 15 页节节电电工工程程技技术术方方案案概概述述背景概述：背景概述：化肥厂在生产过程中会使用到大量的风机、水泵及空压机等大型用电设备，其所消耗的电能在总成本中占有较大的比例，然而实际上在这些用电设备使用过程中由于技术等因素有很大一部分的电能浪费。威林（上海）能源科技有限公司利用自身的技术优势，针对各种设备的实际使用情况研发出相关的节电产品，可以在不改变实际工况的情况下减少设备电能的浪费，使得企业的生产成本下降，在市场上更具有竞争优

2、势。节电效果：节电效果：空压机节电率20风机、水泵节电率35 售后服务：售后服务： 三年包换，十年保修服务提供商：服务提供商：威林（上海）能源科技有限公司服务商简介：服务商简介：中国节能协会理事会理事单位emca(中国节能协会节能服务产业委员会)会员单位中国 3.15 协会模范单位相关系列产品已通过国家权威机构测试，并获得行业优先推广资格相关品牌已成为中国节能协会颁发的首批节能创新公认知名品牌河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 3 页 共 15 页目目 录录一、前言一、前言.4二、空压机节电改造方案二、空压机节电改造方案.51节电空间.52、节电原理.53、节电效益.74

3、、设备选型及节电效果预测.8三、风机三、风机/水泵节电改造方案水泵节电改造方案.91节电空间.92、节电原理.93、节电效益.124、设备选型及节电效果预测.12四、工程进四、工程进度度安排安排.13五、售后服务五、售后服务.141、znr-kyj 系列空压机专用节电器售后服务条款.142、znr-zk/znr-sk 系列风机/水泵专用节电器售后服务条款.14河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 4 页 共 15 页一、前言一、前言企业最关心的是什么？我们通常认为是长期、稳定和持续地获取最大限度的利润。要实现这一目标，管理者都会注重于：提高产品的销量和市场占有率。提高产品的

4、销量和市场占有率。降低生产、销售等运营成本以提高生产效率降低生产、销售等运营成本以提高生产效率: :在降低成本这方面，大多数企业会注重生产设备的改善，以及提高管理的效率。然而却很少有企业去关注对电费的控制,而电费往往又是企业尚未有效控制的第二或第三大生产成本，对于商业企业而言，电费的开支更是占经营成本中相当大的比例。因为传统技术的局限性,对电费控制缺乏强有力的技术手段，导致大部分企业认为用电成本是难以被控制的。为满足企业节能降耗的需求，响应国务院及国家五部委关于节约能源的倡议，我公司不断地致力于节电产品的研发，将各种尖端技术引入节电产品，使控制用电成本成为可能。不仅为企业提供了全新的节电技术产

5、品，而且使得企业可长期、持续地享受到节电投资所带来的丰厚回报，有效帮助企业降低运营成本，成为企业新的利润增长点，达到开源节流的目的,为企业创造更多的财富。我公司研制、开发出十四大系列、一百多个品种的节电设备，是专门针对工矿企业、卖场、便利店、高档社区、高级商务楼及大型商场等用电负载的特性，推出的一系列专用节电设备，如：中央空调节电系统、照明及动力混合节电系统、恒压供水节电系统等，基本涵盖了所有用电领域，可针对各种复杂用电单元，提供整体节电改造方案，在市场营销方面也取得了很大成功。公司依靠自身的技术优势和独具特色的产品赢得国内外众多知名企业的信赖，先后服务过近百家知名企业集团，如：上海市市政府、

6、香港新鸿基房产、中国一汽、上海市市政府、香港新鸿基房产、中国一汽、浦东国际机场、上海宝钢集团、索尼上广电等浦东国际机场、上海宝钢集团、索尼上广电等。先进的技术、优良的设备、丰富的经验使我们公司能为越来越多的知名企业提供更加完善的服务，在贵司设备科的精心配合下，我们提供本方案，以供贵司参考。河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 5 页 共 15 页二、空压机节电改造方案二、空压机节电改造方案1节电空间节电空间空压机基本上属于恒转矩负载，其负载率较高，负载电流一般在电机额定电流的 70%左右，仅靠跟踪负载改变电机的实际输出功率，虽然可以有一定的节电，但节电率不会太高，从其运行方

7、式考虑节电方案，会有很好的节电效果。空压机的运行方式一般有如下两种：(1) 投入与退出和放气减压运行方式设定一个上限压力值和一个下限压力值，下限压力值为工艺实际需要的压力，当空压机运行达到上限时，小功率的压缩机停机，当压力下降到下限时，重新启动增压，大功率的压缩机由于存在启动问题，一般不采用停机的方式，而是当压力达到所设定的上限时，电动机卸载，空载运行；当压力下降到压力的下限值时，电机加载运行，继续增压，以此往复运行。也有部分空压机采取到压力上限放气减压，电机始终带载运行。采用这种运行方式，当气压趋近于上限时电机负载加大，造成电能浪费；电机卸载空转或放气卸压也存在很大的电能浪费。(2) 进气口

8、变化调节运行方式空压机设定一个压力区间（即上限、下限），空压机根据压力的变化改变进气口的开度，压力高，进气口小；压力低，进气口变大，以此来适应和满足压力的要求。采用这种运行方式，一部分电能浪费在了档板上。2、节电原理、节电原理(1)变频技术中融入节电技术利用变频器当中 igbt 功率器件的特性，调节优化功率输出，消除电压过高，负载率低而造成的浪费。在未变速情况下，使电机输出的力矩接近拖动负载所需的力矩，减少力矩过剩和功率因数过低造成的电能浪费。(2)采用闭环控制变频技术河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 6 页 共 15 页我们知道: n=60f(1-s)/p(式中 n

9、为电机转速； f 为电源频率； p 为电机极对数； s 为滑差率)式中可看出：电机转速 n 与电源频率 f 成正比,改变 f 则 n 同比例变化。在泵的高效区里，流量与转速成正比，那么流量与频率也成正比。根据流体力学知识可知： p1/p=n13/n3 (式中 p 为空压机的额定功率 , n为额定转速 , p1 为当转速变为 n1 时的功率)那么 p1= n13/n3p 即：轴功率与转速的三次方成正比 .当转速下降 10%时,流量减少 10%,这时 p1=(n-10n/100)3/ n3p=0.729p节电率=(p-p1)/ p100%=27.1%当转速下降 20%时,流量也下降 20%,这时

10、p1=(n-20n/100)3/ n3p=0.512p节电率=(pp1)/p100%=(p0.512p)/p100%=48.8%如下图所示：当转速下降时，轴功率以立方形式迅速下降，具体变化情况见图中曲线：根据以上规律，我们采用变频技术，以压力信号为控制依据，组成闭环控制系统，让空气压缩机始终工作在工艺所需的最佳压力点上。当压力有河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 7 页 共 15 页下降趋势时，频率上升，电机的转速随之上升；当压力有上升趋势时，频率下降，电机的转速随之下降，避免压力上升到上限时电机卸载空转造成的浪费。同时当空压机有 80%的充气能力时，功率下降接近 50%

11、，本身就有很好的节电效果。使用气门调节方式的空压机节电改造前后能耗关系如下图所示：上图中可以很明显看出：在电机转速基本不变时，单凭调整阀门开度控制流量是以牺牲效率为代价完成的，在流量减少时效率急速下降；而通过变频调速调整流量，在流量下降的同时电机拖动功率按正比下降保持原效率，是一种先进的节能控制方法。采用我公司的空压机专用节电器，同时具备了电机功率优化功能。3、节电效益、节电效益（1）有效节约电能 节电改造后，空压机一直在固定满足工况要求的较低压力下运行，不河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 8 页 共 15 页需要设置上下限压力，这就避免了以往空压机工作时随着压力的增加

12、电机负载率随之增大而多消耗的电能，同时在空压机处在空转状态下的所浪费的电能也可以节省下来。综合利用变频技术中压力与功率不成正比的关系，可以做到比较好的节电效果。 出气口释压阀全部关闭，取消用出气口释放阀调节供气量方式，避免压缩空气浪费，代之以利用变频器调整电动机转速控制方式，使电机功率与流量基本成正比变化，始终保持高效运转，达到明显的节电效果。利用变频器的节电模式，可使电机在轻载时以最高效率运转，减少不必要的损失。（2）有效保护设备 避免电机的频繁启动、投入与退出给设备带来的损害，同时可以减少因设备负载变化频繁引起的对设备的损害，从而延长设备使用寿命，为客户节省相当可观的设备维护费用。 减少因

13、电机频繁启动、频繁投入退出给电网造成的冲击。 根据严格的 ems 标准，高效的 pwm 采用高速低耗的 igbt 组件，可降低谐波失真和电动机损耗。（3）提高生产效率、确保工况安全 节能改造后的压缩机，可实现恒压供气稳定系统，消除压力上、下限给生产工艺造成的影响，压力始终保持稳定，提高生产效率和产品质量。 提高系统功率因素。 保证原有释压阀系统，不降低空压机总体安全性。4、设备选型及、设备选型及节电效果预测节电效果预测负载类型负载类型节电设备选型节电设备选型数量（台）数量（台）预估节电率预估节电率空压机znr-kyj 系列n20河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 9 页

14、共 15 页河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 10 页 共 15 页三、风机三、风机/水泵节电水泵节电改造方案改造方案1节电空间节电空间 风机、水泵是工、商业及日常生活设施常用的设备，在所有用电设备当中占有相当大的比例。众所周知，在通风、供水的实际应用当中，风机与水泵的功率是根据最大容量来选择的，但是在使用中，流量又需根据各种不同情况的变化而进行调节，通常都是使用档板与阀门进行调节，这时，大量的电能损失耗费在档板和阀门上，存在极大的能源浪费，因此具有很大的节能空间。2、节电原理、节电原理（1）使用变频技术改变转速节电风机、水泵属平方转矩负载，而风和水均属流体，根据流体力

15、学规律，那么轴功率、压力、转速、流量之间有以下关系： 流量与转速成正比 压力（扬程）与转速平方成正比 水泵轴功率与转速立方成正比也就是当频率变小时，转速和流量同比下降，它们之间的详细对比如下表：频率频率 hzhz5045403530252015转速转速 % %10090807060504030压力压力 % %1008164493625169扬程扬程 % %1008164493625169河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 11 页 共 15 页流量流量 % %10090807060504030功率功率 % %10072.951.234.321.612.56.42.7节电率

16、节电率 % %027.148.865.778.487.593.697.3扬程扬程 m m150121.59673.55437.52413.5流量流量 m m3 3200018001600140012001000800600 举举 例例功率功率 kwkw11080.1956.3237.7323.7613.757.042.97如表所示：假设电机转速由 100%降到 70%时，流量下降到 70%，此时电机功率却急速降到 34.3%。实际工况中工频运行与变频运行功率对比以及节电率如下图所示：（2）不改变电机的转速节电有些使用场合不允许改变电机的转速，那么在不改变电机频率（转速）的情况下，主要是针对电机

17、与负载的空间而节电。其主要原理是根据其功河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 12 页 共 15 页率因数和负载率的变化，优化其功率输出，使电机输出转矩接近风机、水泵实际需要的转矩（即电机输出功率接近轴功率），达到节电的目的。在相当多的情况下，电机在工作中负载在不断变化，表现在实际工作电流的波动，有时接近额定值（或过载），有时却很小，这就要求功率输出也要随负载变化而变化，才能有好的节电效果。通常采用控制晶闸管通断比的方法，电动机给负载的功率表示为：n1+n2式中 pn 为晶闸管全导通时负载所获得的功率，即电动机的额定功率，n1为晶闸管导通的周波数，n2为晶闸管未导通的周波数

18、。而电机的输出表示为p1.732iucos。i 工作电流，u 为实际工作电压。cos 为功率因数。那么 p n1/(n1+n2)pn n1 pn 1.732iu 1.732iu n1+n2 1.732iu从式中可看出当电机选定后，电机的额定功率 pn 确定了。cos（功率因数）只与运行电压与电流和 n2/n1+n2晶闸管通断比有关。而晶闸管的通断比即可决定电压 u。因此只要能够根据检测到的功率因数值动态调整通断比即可。对于风机、水泵来说即便是轻载大部分情况是恒定的轻载，根据负载率确定一个适合的功率输出即可。变频器采用 igbt 功率器件硬件可满足此要求。固化一个软件即可实现优化功率的功能。在变频技术的应用当中，融入节电技术而实现。p =pncos= n1 河南中原化肥厂 节电工程技术方案（风机、水泵、空压机）第 13 页 共 15 页3、节