某钢厂能源管控项目结题报告

1、南钢中板厂能源管控项目结题报告福州三能节能技术有限责任公司2013 年 4 月、八前言“节约资源和环境保护”已成为我国的基本国策， “十二五”规划 明确提出单位能耗下降 16% 的目标。当前节能减排形势严峻、任道 重远。要节能，首先要只能；要减排，首先要查排；单项节能不是目 的，系统节能才是根本。南钢中板厂在本项目前能源管理的现状：1 由 80 万吨 / 年发展到 200 万吨/ 年，扩建过程中的不断增加 和改造，导致整个能源系统不清晰；2 能源中心对中板厂的能耗考核的总量每年按百分比下降的方 式，并无严格的科学依据和数据支撑；3 中板厂内部对各工段、各班组无法进行能耗分解和考核；4 电气点检

2、人员花费大量时间每日进行人工统计台账和日志， 疲 于奔命；5 与服务商签订合同能源管理模式时难以考核节能量， 存在分歧 和争议。三能节能科技作为专业致力于科技成果转化和应用的高新技术企 业，立足国家节能减排的具体要求和企业降耗提效的客观需求， 整合 多方先进技术和人才资源，精心开发出适合钢铁企业的“ DX 钢铁企 业能源智能管控系统” ，为高能耗企业量身打造集能耗采集终端化、 用能过程信息化、能源管理智能化“三位一体”的能源管控和优化诊 断综合解决方案，通过“知能所用、析能所耗、用能所长”三个紧密相关的环节节约能源、提升效益。一、项目的必要性1. 客观上是大势所趋，政策要求；2. 主观上是必由

3、之路，企业所需；3. 管理上是技术可行，实用高效。二、项目基本方法1. 终端数据采集项目对中板厂所有高压点与部分低压点安装计量模块，共计114个监测点，监测点统计表如下表所示。终端监测点统计表序号监测点序号监测点序号监测点序号监测点352#加热炉变812#轧前变02#电气室9进线柜8小机修粗轧磨辊间2#轧前照明363#加热炉变82变11#辅传动变0进线柜9吊车供电电源水处理1#电361#加热炉变9D-E原件3源2高压水电源1进线柜0跨吊车供电42#加热炉变3矫直机变6精整1#线变9水处理泵房32进线柜1低压供水泵P5-3水处理泵房3净环2#水处61#新精整变953#加热炉变4理变3进线柜2低压

4、供水泵P5-4水处理泵房362#新精整变96精轧上辊变5圆盘剪变4进线柜3浊环上塔泵P3-3漩流沉淀池36新精整吊车97精轧下辊变6预矫直机变5变进线柜4冲渣泵P1-3漩流沉淀池364#加热炉变98精轧励磁变7精轧动力变6进线柜5冲渣泵P1-2水处理泵房3浊环水处理6超快冷变压99精轧同步变8动力变1#7器进线柜6浊环上塔泵P3-2水处理泵房1精整1#线变3漩流池提升63#动力变进9浊环上塔泵09泵1#8线柜7P3-111#新精整变4漩流池提升62#动力变进9旋流池冲渣10泵3#9线柜8泵 P1-112新精整吊车变41中压供水泵1#701#动力变进线柜99水处理泵房浊环上塔泵P3-41水处理泵

5、房12#新精整变4中压供水泵7制冷站电源0低压水泵323#10P5-11水处理泵房1技校变压器4浊环水处理7净环1#水处0低压水泵43动力变2#2理进线柜1P5-21超快冷进线4漩流池提升7净环2#水处1层流冷却供05电源4泵2#3理进线柜2水泵1#泵111#加热炉变4漩流池提升72#电气室进0层流冷却供65泵4#4线柜3水泵2#泵111#轧前照明4中压供水泵7圆盘剪进线0层流冷却供7变62#5柜4水泵3#泵11轧前吊车变4中压供水泵71#辅传动变0层流冷却供874#6进线柜5水泵4#泵11#轧前动力4高压除鳞泵7预矫直机变1净环3#泵9变81#7进线柜06123#动力变4高压除鳞泵7矫直机变

6、进0净环7#泵092#8线柜7122#动力变5层流冷却1#7精轧动力变0净环1#泵10泵9812水处理2#电层流冷却2#82#炉2#助505#净环泵2源泵0燃风机91净环水冷却21#动力变5层流冷却3#82#炉1#助1泵2#泵32泵1燃风机0(110KW)25浊环1#变进81净环水6#粗轧整流变2#炉引风机143线柜21泵25浊环2#变进83#炉2#助1粗轧同步变1净环4#泵54线柜3燃风机22粗轧励磁变52#轧前变进83#炉1#助1小机修65线柜4燃风机1327粗轧下辊变562#轧前照明变进线柜853#炉引风机114粗轧磨辊吊车供电电源2粗轧上辊变51#轧前照明8软水站进线87变进线柜6电源

7、2净环1#水处5轧前吊车变8新出炉电气9理变8进线柜7室低压柜各监测点按下图系统结构，构建能源管控系统。采集器以配电室为单位，集中器以台区为单位，台区按照工艺与变压器划分。t*t III.1 jiiiZigb«BIIIIIIIIZIGBEE2. 用能实时监测对每个监测点的用能质量实时监测，监测参数如下表所示监测参数表序号监测参数序号监测参数1电压4功率因数2电流5谐波含量3功率6电度3、用能科学管理主要包括：智能抄表、产能能耗分析、能耗考核、用能质量实 时监测、设备电气运行状况的实时监测、用能同步管理六个方面。4、用能诊断及分析通过对海量采集数据分析，查找系统与设备在能源利用过程中

8、存在的问题。5、扩展到用能控制三、项目解决的问题3.1能源智能管理1、智能抄表wtr nte»IMCB±申 Ed -.JflCiTR” 2 r -E帕口之s正丹e：sl匡|£l?lE 呷Fg £R®.V4>*P iFMTfe- 回IMS臨上=擁g lM4LQt< E QeIOWH«罰 71日疋pry底-回裂ws于芦|_ |L屮广于¥何g iFFTTT-g g力逻B鉀我上电3 |切弹凳B正阿rme氏-7 S-i<画正we尊-回 FHIH回止丹£5电2 口讣心应 TWf-3R*就 L厂一,黑MHiRJ

9、SWlbWScKi沁斗笑3M3<n jtfllMlDsnsMB前甜乃L«t*l5£i>1間址畑列血刃hTTQ啊DMiMJi-fjatu加力畑"1t婕叭i曲如材血界。网0»i 迪 nq*i5:-W时加：WW昭amm/QCrtWanyn.jJQUJ=r； oi?Bi MH jrou护测删制>444*1行1】期血临JfOMO扣 lun jtotiJ|霊呵|ICIdlHdJF福i<njdii)2M3OJ JfCL-CD血泗町肚沽rij AMI seApidmsg 古N弑曲対SqiWTi-AMO也劇砒囱删删期叩?QHD31i<a 阴Q

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11、J ZiflMO加刈）sttiin.M./jiwi!询朗Ji,伽41J仙力曹血 Ml Jfflfrflp»iMn mq 田地jn禅歸MSVj|-：iLUW剧13NW-2713CH1D期汕“ MB:乃3UKSIQHJ芟ESJM士 ES1竝呼t还l*UU Yi1 电Q4Dsolub iratii脚比0M1MZ LUCi-' -HJ'泅03 L4>K'.hTSfilHH 叫:iU：岳1严用xni晅月_E*3MW?0IJ-IDwiMJ-Mae-15J5 T5?百疋敢MIO WKI4MMMM?Tfl(rflD301 MB iraH3L»I13«

12、MH：门”ii'UBStffi34WU-95Srtl?4lpM*MT4IIS 133晅R临產車飞主吗站SfOOfiDarnMiMOBM咖加】aoiMijlxi«i Jim13402?邹WlrVlilR酒汕Z OMDxnmiomMJflD日期产能（吨）能耗单位产品能耗（KWh/吨）t-*' -3 tflft :嚣"E MOM UAflilJ抄表管理界面如上图所示，操作人员只需选择所需时间段，就可瞬时统计出各 电气室、各班组对应时间段能耗数据，直接以报表形式打印，采用一 键点击方式替代了以前人工巡查抄表，统计台账、报表，层层上报带 来的繁琐工作，同时避免了人工抄

13、表带来的人为误差。2、产能能耗分析（1 ）单位产品能耗分析结合产能数据，可实现单位产品能耗统计分析。下表以中板 厂10KV高压室提供的产能数据结合系统采集的能耗数据作举例实 现一周内日单位产品能耗分析单位产品能耗分析(KWh)2013.03.21605632992054.4782013.03.22511329792058.2672013.03.23518929904057.6302013.03.24517728240055.1902013.03.25533432608061.1322013.03.26519429568056.9302013.03.26316723224073.331随着系统继

14、续运行，数据量的累计增加，可实现月、年单位产 品能耗分析。(2) 各型号产品单位耗能分析结合各型号产品的生产时间与产能数据，可统计分析出各个型 号产品的日、月、年单位产品能耗数据。(3) 工序能耗分析结合产品的生产时间与产能数据，可统计分析出各个型号产品 各工序段日、月、年能耗数据与各工序段日、月、年单位产品能耗数 据。(4) 能耗对标通过产能能耗数据分析，可实现钢铁行业国家标准单位产品能 耗、国内外先进单位产品能耗数对标，结合工序产能能耗分析，查找 各工序段能耗差距。3、能耗考核通过班组工作时间段选择，可实现各班组产能能耗数据考核，下表以中板厂10KV高压室提供的各班组产能数据结合系统采集的

15、能 耗数据作举例实现一周内各班组产能能耗数据对比。同一工作日各班次能耗对比日期班次能耗（KWh）产量（吨）单位产能能耗2013.03.26甲102400183055.9562013.03.26乙99040186853.0192013.03.26丙94240149660.995班次排名班次单位能耗差异率1乙0%2甲5.54%3丙15.04%一周内同一班次能耗对比日期班次能耗（KWh）产量（吨）单位产能能耗2013.03.21甲110960210152.8132013.03.22甲105200212649.4832013.03.23甲102960183456.1402013.03.24甲11336

16、0237847.6702013.03.25甲116480170068.5182013.03.26甲102400183055.9562013.03.27甲127600183169.689日期单位产能差异率2013.03.240%2013.03.223.80%2013.03.2110.79%2013.03.2617.38%2013.03.2317.77%2013.03.2543.73%2013.03.2746.19%4、用能质量实时监测通过对高低压变压器、高低压用电设备的电气参数实时监测， 可反映出各区域、各设备能源利用情况。下图为电气参数实时监控列表。i ttW i1嗣墓H1 1£S=

17、-：S需珊钢祇也也】公诵E常厂親样在Ft'嵐测51统儈d码汕睥晝：宾説吕Lacs : MAL JifISajHfT粤rvLi 叩 tn.l Ti-'Kr； hI 袖*fWJEQVUiiI uMaliAii riHHqiBiVi專iKili呵* irn-kflHa耳焯A禅*W刑2w耳ipr1心r r.,町二£-lHIT討303 Jajd'Q9? 11HQKAlHiaKm<NR34k3.11三口上木*t申Lu电总L0?7T?rmEWJ»LL»iMiaP哼工n;ajiKWU9ITMDLWD3DSD匸仝g呵植叹1加瑕炉赛Knuuifi社 14

18、1JIYJI3W jJJLWtLMmLLLIILU 二4JUJ1 口il.MISJjiliimMMI川moMJ巧It AN w &毗H抄“ins.-vUH, S妙,WOLMOLncwaiZE39 333an?¥ nJTKI4KM嗣胆JITJMinffij匚 flKJlLhhif样罠K）輕宣1 WJ7? JJJ Z7£2MM力IDQfi&OQE.-E.I9K03T31LM,LM.75q 厂|l 111 IK -| -弹井鼻4f - IfL肛两！血4UJM13 ffmuj»MLILL他阴U iff障舄龙fWi心4»仆1lOML ?卫询悶図彗t

19、ilt詡口甘平皐P<WSP#El P11 <T1111IOT?1ft SA>KOT利4»L4tbZDjCt!E啊1旳L3M：143UMIEMIjS血皱自iBMW 5?2I4MJLB'ID2S5L整血£15aa耐1说3XKMJliBS4tidsL45DOaion04IDOJJ 11xhikMHIIVB00ill4A4Ciraii jt3WWwnn»MTF1咖爲忖吏T3U 晞 ERLD如10341 JIHiHXBB3E »7SJ>43.0cam“炖lli坦射喪434P 他UPJKIl 4n画BKMlXPmm m39*its-3

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22、实时监测通过对高低压变压器、 高低压用电设备的电气参数实时监测， 可 反映出电气设备的运作状况。对缺相、过压、过流等异常情况实时报 警；对设备故障可通过后台软件查询故障前后电气参数变化情况， 起 到故障录波器作用。6、用能同步管理 通过权限分配，不同部门可查询到部门权限内的能耗数据，各部 门能耗数据同步一致。在外网连接的情况下，可实现用能的同步、远 程、异地管理。3.2 用能诊断1 、能源分布混乱 通过产能的不停扩容、设备的不断增加、零星的改造，导致中 板厂在本项目前能源分布比较混乱， 无能源分布图、电气设备单线图。在平时的检修过程中， 因为没有电气设备单线图， 点检人员全凭 平时经验，甚至出

23、现设备接错线的情况，例如： 2# 精整线，软件上 显示 2 台风机的功率不正常， 经现场排查发现设备接错， 功功率设备 接到了小功率设备上。通过本项目的实施，填补了中板厂无能源分布图、电气设备单线 图的空白。2、能源管理不科学 本项目前中板厂认识到了能源管理的重要性，但是对如何科学 的实现能源管理处于模糊状态， 能源管理工作仅仅停留在人工抄表层面上，对终端能源基本空白。通过本项目的实施，填补了终端能源数 据的空白，通过对能源数据的深度挖掘分析，实现了科学的能源管理。3、功率因数低irB lh%( ?flia-03 f 7 QD: -2D134B TE Oflifl町¥.*¥

24、«占亡<融 ,邮九ft.4,蜚如上厉M M 七t;带建V定* 丁石dm*JI 厳电S9¥* Erde-qiscl>$:# y-rlca上尹扈丘ld ?H工丸曲斗fl-a-rh s1* n >!¥/ 首F«?E.19°tIt post 買后運Uw sl-F m f i llrtw o:S*AS& T 则芳申詔Jr«n 4t:署占苗ffr屯l-l *R&FA<r041 M tis lrr |>*-心«右 H& 量*u4ft 腐wmlcl老伺m 聘冃鼻&冨44-* st

25、tgmJE nrTy碍4-frlH-iwF*?!F F*efIrll*" 買祟童悝出*rt*«r-l Mantrli: 弹t.I.PK 帛±«4丄僅运|*舉 Hl"or 踏 出-*!Ilti* KMIktN*J54.监测点平均功率因数曲线从上图可以看出，多数设备功率因数偏低。下表对功率因数偏 低的监测点进行了统计。功率因数偏低监测点统计表骨口' 序号监测点平均骨口， 序号监测点平均功率因数功率因数12#轧前变0.465231#净环水处理0.89122#轧前照明变0.723242#电气室0.4733水处理1#电源0.864251#辅传动变

26、0.32343#加热炉变0.51926高压水电源0.83651#整流变上主传动0.35827矫直机变0.6162#整流变下主传动0.362282#净环水处理0.8877精轧励磁变0.31329圆盘剪0.8298精整1#线变0.64230预矫直机变0.62691#新精整变0.31431精轧动力变0.58710新精整吊车变0.71632漩流池提升泵1#0.821112#新精整变0.52333水处理动力变2#0.75412超快冷进线电源0.8734高压除鳞泵1#0.533121#加热炉变0.85335D-E原件跨吊车供电0.4214轧前吊车变0.87836水处理泵房低压水泵P3-40.827153#

27、动力变0.71537水处理泵房低压水泵P5-10.883162#动力变0.614383#动力变进线柜0.82217水处理2#电源0.788392#动力变进线柜0.628181#动力变0.453401#动力变进线柜0.44817粗轧整流变0.58841制冷站电源0.74520粗轧励磁变0.32642层流冷却供水泵1#泵0.76821粗轧2#整流变下主传动0.43543层流冷却供水泵2#泵0.46922粗轧1#整流变上主传动0.45144新出炉电气室低压柜0.755功率因数的衡量电气设备能源利用率的重要指标。功率因数低能源利用率低，能源损耗大。功率因数低多是由于大量感性负载的不科学使用导致。功率因

28、数偏低的危害：电气设备不能被充分利用。变压器等设备输出能力均按照视在 功率计算，在功率因数偏低的情况下，设备输出无功功率高、 有功功率低，在承载同样负载的情况下，功率因数低，必须增 加变压器等设备输出容量。电能损耗增大和供电质量降低。功率因数降低，线路电流增大 时，势必造成线路中电压降增大，降低电能质量，同时增加线 损。高能耗企业功率因数偏低，对供电网络有总要影响，因此功率 因数低于国家规定值时，企业除有功电费外，还将加收一部分 罚款电费。功率因数偏低的主要原因：供电线路混乱，导致线路电感量增加，传输线路功率因数降低。 在功率因数偏低没治理的情况下，盲目增加变压器等设备容 量，导致变压器等设备

29、长期处于轻载情况，形成“大马拉小车” 与功率因数低的“死循环”。电机设备长期轻载、空转导致功率因数低。电机设备转动需要 无功建立交变励磁，在轻载或空转情况下，有功做工少，无功 功率所占比例升高。功率因数补偿措施：功率因数补偿原理主要是采用移相电容减小感性负载带来的 相角变化，补偿的方法主要由人工补偿和动态自动补偿两种方式， 补偿的方式主要有高压集中补偿、低压个别补偿、低压成组补偿。 各种补偿方式方式各有优缺点，需更具实际事情合理选择。人工补偿采用固定容量的移相电容，主要应用于系统运行过程 中负载变化缓慢，系统变化稳定的场合。动态自动补偿可根据负 载变化自动调节补偿电容容量，主要应用于负载极具变

30、化或重复 冲击的场合。在同样补偿容量情况下，动态自动补偿的成本远高 于人工补偿。高压集中补偿：高压集中补偿是将高压移相电容器集中安装 在高压母线上，这种补偿方式智能补偿母线前（电源方向）所有 线路上的无功功率，而此母线后的线路没有得到无功补偿。低压个别补偿：将移相电容器分散地安装在各车间或用电设 备附近。这种补偿方式能补偿安装部位前的所有高低压线路和高 压配电线以及前面电力系统的无功功率，其补偿范围较大。这种 补偿能使变压器的是在视在功率减小，从而变压器容量可选的小 些，比较经济，而且它安装在低压配电室内，运行维护方便。对 于厂内存在的谐波源，车间变压器也起到了隔离和衰减谐波的作 用，有利于低

31、压移相电容器的安全稳定运行。 低压个别补偿虽 然效果好，但是在每个设备旁均安装移相电容器，成本较高。低压成组补偿： 原理与低压个别补偿一致， 不同在于将多个车 间或用电设备分组，按组补偿。补偿效果稍逊于低压个别补偿， 但是减少了移相电容的数据，降低了成本。根据中板厂的实际情况，建议对电机、风机、精扎、粗扎等负 载变化剧烈的设备采用动态自动补偿，对加热等负载变化缓慢的 设备采用人工补偿。对大容量负载、分布零散的负载采用低压个 别补偿，对小容量负载、分布比较集中的负载采用低压分组补偿。4 、 谐波含量高丄出用曼绳10吐叶甘氏鬼上極零出iffirjE#414 T qf l呷KPWWflM杳;fi上邛

32、耳 t-M TCiCtH m i 11 e 型t vac iJi arr 才尺«- 1± VSF* H-4CS M hftr h* >3 # <JM<fi>Jr9rt 哥 g畀#FJi 自 时* *曹UW斫 gn rHN就 Um*刊噌L习HU 丹魯匸11 vHfll«寸坏 1 ® -T 1 甘孔 H.P 抽耳d-rmiGiejctAn： ! < ttirl-£«C 44i|i.WtH43* dl.H V-d!痔咆出厲卩山事i警図单破骨蹩4務墨由雅y fe4 J询Wnf电见堪¥戢工晝血整戢 叩1#

33、审JEK旦柠丐士 1塑E为_jb 2>r.to.ar-a >x质芝倉卜监测点平均谐波含量曲线从上图中可以看出部分监测点谐波含量明显偏高， 经过数据统计 分析，各监测点电压谐波含量基本正常，部分监测点电流谐波含量偏 高（大于10），下表对电流谐波含量偏高的监测点进行了统计。电力谐波含量大于10的监测点统计表骨口' 序号监测点A相电流谐波含量B相电流 谐波含量C相电流谐波含量11#净环水处理40.21443.38047.90921#水处理动力变10.14710.22111.9383浊环1#变进线柜11.69311.70512.16643#动力变进线柜30.35432.41435

34、.6645制冷站电源27.83229.01939.0416轧前吊车变进线柜41.42638.30943.66271#轧前动力变进线柜79.19769.17257.25182#加热炉变进线柜48.30848.01347.0749净环1#水处理进线柜52.48647.67242.154谐波含量偏高的危害：谐波使电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了电能转换、输电以及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中线时会导致线路过热甚至发生火灾。谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起 附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局 部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿

35、 命缩短以至损坏。谐波会引起电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大。谐波会导致继电器保护和自动装置的误操作， 并会使电气测量仪表计量不准确。谐波会对邻近的通信系统产生干扰。谐波含量偏高的主要原因：非线性负载：谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致， 当 电流流经负载时，与所加电压不呈线性关系，就形成了非正弦 电流，从而产生谐波。在大量使用感性负载（如：电机、非绿 色变频器）的钢铁企业尤为显著。系统的影响： 其一，系统中交流电机内部的定子和转子间的气 隙，由于受到铁芯齿、槽或工艺的影响，分布不均匀，虽然各 相电势的波形对称，但三相电势中含有一定数量的奇次谐波。 其二，系统中大量变压器的励磁电流还有奇次谐波成分， 当变 压器空载或过励磁时则更为严重， 并由此构成了主要的稳定谐 波源；其三，当大功率电机投切时，和合闸涌流主要电网也会 形成突发性的谐波源。谐波抑制的措施： 目前，国内普遍采用提高变压器质量、增大电缆截面积、特别 加大中性线电缆截面（等于线、相电缆截面的两倍）以及选用整 定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法，不但不能从根本 上消除谐波，反而降低了保护特性与功能，加大了投资浪费，增 加供电系统的