风机变频改造建设可研报告

1、郏县科技计划项目可行性研究项目名称：风机变频改造项目申请单位:郏县中联天广水泥有限公司协作单位：北京合康亿盛变频科技股份有限公司编写时间：2013年05 月15 日 目录 TOC o 1-5 h z 第一章 项目概述 4项目背景 4项目概述 61.3 项目建设的必要性 . 71.4 项目可行性 . 91.5 环境影响 . 91.6 项目建设进度 . 91.7 投资估算和资金筹措 91.8 项目财务和经济评价 101.9 可行性研究及结论 . 10第二章 技术可行性分析 11项目范围 112采用的工艺技术 112.1 主要设备的来源 . 112.2 技术的可行性 . 12第三章 立项成熟程度 1

2、53.1 项目建设技术成熟度 15第四章 项目技术方案及风险分析 17工艺分析 174.1.1 调节进口阀门方式 184.1.2 调节液力偶合器方式 18变频调速技术 18节能原理 194.2.1 采用调节进口阀门 19调节液力偶合器 21郏县中联天广水泥有限公司水泥设备及运行状况分析 . 224.3.1 运行状况分析 . 224.3.2 主要技改内容 . 234.3.4 主要设备技术指标 25风险分析 . 27风险因素的识别 27风险分析和控制 274.4.2.1政策风险 274.4.2.2技术风险 284.4.2.3管理风险 284.4.2.4财务风险 284.4.2.5生产风险 294.

3、4.2.6其他风险 29第五章 经费概算和资金筹措 295.1 项目投资预算 . 295.2 资金筹措及来源 . 30第六章 经济、社会和环境效益预测 31、风机节电原理（如图 2所示）： 316.2 、节电效益估算公式 326.3 节能量计算 . 346.4 、间接效益： 34第七章 项目单位综合实力和基础 367.1 员工构成和基本素质 36协作单位概况及主要协作内容。 37第八章 项目实施进度计划 388.1 项目的组织、管理 388.2 项目的实施进度安排 398.3 项目的实施保障措施 39第九章 编制说明 42编制单位名称、地址、联系人、联系电话等基本情况 42编制人员姓名、年龄、

4、专业、工作单位、职务职称等基本情况 43 第十章 附件 4310.1 项目单位资质文件 4310.2 项目单位上年度财务审计报告 43第一章 项目概述项目背景郏县中联天广水泥有限公司位于河南省平顶山市郏县黄道镇， 该公司始建 1969年，投产于 1970年，原名平顶山市第二水泥厂。 1994年 6 月 18 日在平 顶市第二水泥厂的基础上组建为平顶山市天广集团总公司， 2003年 6 月 18日 改制而成为平顶山市天广水泥有限责任公司。后与香港浩万公司合资合作组建 成立河南天广水泥有限公司。 2008年 6 月，公司与中国联合水泥集团有限公司 进行了资产整合，加入中联水泥集团。企业先后获得河南

5、省“综合经济效益百佳企业”、“建材行业优胜 单”、“质量信得过企业”、“水泥质量全优单位”、“国有中小企业十佳单 位”等 5 0 多项省市荣誉称号， 1996年“七 一”天广集团党委被中共中央组 织部命名为“全国先进基层党组织”。 2001年 12 月企业“基准目标的临界管 理”模式被评为“全国建材行业企业现代化管理创新成果”三等奖， 2002 年 9 月又被评为“河南省企业管理现代化创新成果奖”。主导产品“天盾”牌普通 硅酸盐水泥，连续十多年达到富裕标号合格率、袋重合格率、安定性合格率三 个 100 的优异成绩， 获“中国名牌产品”称号； 2002年 7 月，被中国建材工 业协会评为“绿色建

6、材产品”； 2 0 0 3 年元月被河南省质量技术监督局授予 “河南省免检产品”。企业现有员工 620 人，其中工程技术人员 230 人，公司水泥厂现有2X2500t/d新型干法熟料生产线，1#生产线于2006年11月顺利投产，2#生产 线于 2007年 12月顺利投产，两条生产线顺利投产对集团公司发展多种经营起 到了举足轻重的促进作用。面对市场竞争的日益激烈， 不满足于现状的天广人把目标转向了资源， 提 出了“资源有限，创造无限”的发展理论。能源是人类进步和发展不可或缺的 资源，电的开发和利用大大推进了人类文明的进步， 随着当今工业的快速发展， 电力紧张在我国工业发达的地区时常出现，获取电能

7、的能源，如煤炭、石油、 天然气等不仅逐年减少，而且对我们赖以生存的自然环境危害很大。因此，如 何充分开发利用低品级能源已经成为我国和不少发达国家研究的热门课题之 一。在水泥行业，立窑、回转窑、篦冷段风机、磨机这样的设备，耗电量极大， 起动电流很高，电机的设计余量较大，就要求变压器有足够大的富余量，致使 电机变压器的工作效率较低；同时风机采用电动阀门、挡风板等装置来调节风 量，在风道系统设计时，为满足生产环境的最大要求，必须留有余量，索尼风 机的风量和压力往往偏大，而功率的偏大设计必然造成能量的浪费。在水泥生产过程中，电机是重要工艺设备，也是消耗电量最大的设备之一。 不过，电量消耗的绝对数字本身

8、并不重要。重要的是，该消耗量的相当部分并 没有用于生产需要，而是白白浪费掉了随着计算机技术和电力电子技术的发展， 通用变频器及高压变频器的应用 也得到了迅猛发展。由于交流电动机结构简单，坚固耐用、无需换向装置，可 适用于各种工作环境，所以以通用变频器为核心的交流调速系统得到了广泛应 用。采用变频器调速可以提高机械的控制精度、生产效率和产品质量，有利于 实现生产过程的自动化，使交流拖动系统具有优良的控制性能，而且在许多生 产场合具有显著的节能效果。实践证明在风机的系统中接入变频系统，利用变 频技术改变电机转速来调节风量和压力的变化用来取代阀门控制风量，能取得 明显的节能效果。本项目对水泥生产系统

9、中 1#、 2#生料磨循环风机系统进行变频器改造， 以替代传统的低效风量调节方式。用变频器对送风进行改造十分简单，不需将 原系统做进行任何改变，只需将原来的放风阀关闭，用变频器对鼓风机进行控 制，调节流量即可。且投资回报率极其乐观。在行业竞争日益激烈的时常条件 下，企业为了赢得市场，必须采取各种措施不断地提高企业在时常竞争中的竞 争能力。如果说节源节流是从管理角度提高企业竞争能力的方法，则提高生产 效率，降低产品单耗就是提高企业竞争力的重要保障。项目概述项目名称：郏县中联天广水泥有限公司水泥生产系统 1#、2#生料磨 循环风机变频改造项目项目建设单位：郏县中联天广水泥有限公司有限公司法定代表人

10、：任振河项目联系人：李俊周项目主管部门：中国联合水泥集团有限公司1.2.4 项目拟建地区、地点郏县中联天广水泥有限公司有限公司 1#、2#生料磨1.2.5 项目协作单位：北京合康亿盛变频科技股份有限公司项目建设的必要性十三届四中全会以来， 在党中央、国务院关于“资源开发与节约并举，把 节约放在首位”的方针指引下，我国节能工作取得了显著成绩。这些成绩的取 得，是党中央、国务院对节能工作高度重视的结果。 1991 年，江泽民总书记为 节能宣传周题词：“节约能源、保护环境、造福子孙” 。江总书记在全球环境基 金第二届成员全国大会上又指出： “合理利用资源保护环境，是实现可持续发 展的必然要求。只有走

11、以最有效利用资源和保护环境为基础的循环经济之路， 可持续发展才能得到实现。” 党的十六大确立在本世纪头二十年全面建设小康 社会的宏伟目标 , 充分认识我国能源消费将持续增长 ,节能的战略地位更加突 出，能源形势更加严竣 , 节能任务更加艰巨。以“三个代表”重要思想为指导， 节能增效，降低成本，提高资源利用效率，对全面建设小康社会，实现国民经 济持续、快速、健康发展具有重要意义。20世纪 80年代以来，面对改革开放带来的经济高速发展态势，能源供应 难以满足迅速增长的需求，节能受到必要的重视，节能取得了显著的成绩。市 场经济初步建立以来，能源供需关系出现了重大的变化。能源价格经过改革调 整，已基本

12、反应了市场的能源边际成本。能源相对价格水平已经不低，有效的 引导了市场条件下的能源消费， 盲目性生产基本消除。 企业竞争促使成本下降， 降低能源成本成为许多产品增强市场竞争力的重要内容，节能的微观经济性成 为关键驱动力；产业结构的调整和变化，以及市场对企业生产的硬约束，带来 了明显的节能效果。进行电机节能改造，在当前形势下节能具有重要意义： 首先，节能是保障国家经济安全的必然选择。 我国人口众多， 能源相对不 足, 人均拥有量远低于世界平均水平。由于我国正处在工业化和城镇化加快发 展阶段，能源消耗强度较高，消费规模不断扩大，特别是高投入、高消耗、高 污染的粗放型经济增长方式，加剧了能源供求矛盾

13、和环境污染状况。能源问题 已经成为经济和社会发展的重要因素，要从战略和全局的高度，充分认识做好 能源工作的重要性，高度重视能源安全，实现能源的可持续发展。解决我国能 源问题的根本出路是坚持开发与节约并举、节约优先的方针，大力推进节能降 耗，提高能源利用效率。节能是缓解能源约束， 减轻环境压力，保障经济安全， 实现全面目标和可持续发展的必然选择，体现了科学发展观的本质要求，是一 项长期的战略任务，必须把节能工作作为当前的紧迫任务。我国正处于经济高 速发展的工业阶段，一方面能源资源相对不足，另一方面能耗高浪费大效率低 下。我国要在 21 世纪中叶达到中等发达国家的水平，必须两条腿走路，一靠 开发，

14、二靠节约。其次，节能是治理污染改善环境的最有效的途径。 我们不仅要解决现实污 染问题，还要解决经济发展对能源需求的增长给环境带来的潜在的巨大压力。 第三，节能降耗是提高企业经济效益，增强企业竞争力的重要措施。随着加入 世贸组织后我国国际贸易的迅速发展，节能对产品进出口乃至国际贸易的影响 日益增加，能效标准、标识已成为国际贸易中的“绿色通行证” ，我国作为机 电产品出口大国，对市场的这种变化必须高度重视，及早研究和采取措施。在新形势下全面推进节能工作，大力宣传党和国家关于节能的方针， “资 源开发和节约并重，把节约放在首位” ，依法保护和合理使用资源，保护环境， 提高资源的利用效率，实现可持续必

15、展。1.4 项目可行性对风机设备采用变频调速技术进行节能改造， 不仅降低厂用电量， 节电率 可高达 30%左右，而且大大降低了生产成本。同时，更换低效的电气设备为高效节能电机和变频器，更新的工厂设备， 使生产装置平稳运行， 提高生产率，延长机泵使用寿命，降低机泵的维修费用， 直接和间接经济效益均十分明显。设备一次性投资通常可以在 23 年内的生 产中全部收回，且风险因素低。在能源如此稀缺的今天，进行节能改造，不仅有利于企业的自身发展，创 造良好的经济效益，而且也满足了社会可持续发展的时代要求，符合我国的基 本国策和发展规划，社会效益良好。环境影响本项目不存在环境影响，只有在大量使用变频器后可能

16、会产生的谐波， 会对电网造成污染，但合康变频器在设计时已经充分考虑谐波问题，且消除 谐波影响的技术现已非常成熟，设备可以完全符合国际及国内的标准。1.6 项目建设进度本项目自 2013年5月开工建设，将在 2013年 10月投入使用。投资估算和资金筹措本项目的工程总投资为 632.06 万人民币，拟采用自筹与财政拨款相结合 的模式项目财务和经济评价本项目的静态投资回收期仅 3.56 年，经济效益较好。可行性研究及结论鉴于水泥生产企业电能浪费严重的存在， 对水泥生产系统中电机控制系统 进行变频器改造，以替代传统的低效风量调节方式。用变频器对窑炉送风进行 改造十分简单，不需要对原系统进行任何改变，

17、只需将原来的放风阀关闭，用 变频器对鼓风机进行控制，调节流量即可。在能源如此稀缺的今天， 进行节能改造， 不仅有利于企业的自身发展， 创 造良好的经济效益，而且也满足了社会可持续发展的时代要求，符合我国的基 本国策和发展规划，社会效益良好。所以，本项目具有可行性。第二章 技术可行性分析1. 项目范围对郏县中联天广水泥有限公司的 1#、2 二条生产线的原料磨循环风机进行电机系统的节能改造，综合节电率可达到 30左右。2采用的工艺技术采用高效电机及变频器控制风量的电机系统的节能改造，代替现有的低 效电机及电动阀门和液励耦合器控制方式。每条生产线将在变频调速改造的基础上，建立一套能源监控系统和设备

18、管理系统，实时监控设备的运行状况及能耗，及时提供相关数据，提高企业 对设备的管理水平。2.1 主要设备的来源由北京合康亿盛变频科技股份有限公司提供设备。采用该公司生产的HIVERT- Y10高压变频器控制风机的风量。2.2 技术的可行性为落实节能中长期专项规划 ，实现规划目标，近日，国家发展改革委 启动规划提出的十大重点节能工程，并对实施工作进行具体部署。通过实施 十大重点节能工程，“十二五”期间要实现节能 6.7 亿吨标准煤节能目标，其 中通过实施节能改造和推广使用节能产品等技术手段需形成节能能力 3.3 亿 吨标准煤的节能目标。十大重点节能工程包括：节约和替代石油、燃煤工业 锅炉（窑炉）改

19、造、区域热电联产、余热余压利用、电机系统节能、能量系 统优化、建筑节能、绿色照明、政府机构节能以及节能监测和技术服务体系 建设工程等。其中余热余压利用、电机系统节能、节能监测和技术服务体系在水泥行 业尤其使用，本项目将致力于电机系统节能和节能监测和技术服务体系。电机系统节能工程，即电机系统节能改造，提高运行效率。合理匹配， 加快淘汰落后低效电机，推广高效节能电机；推广变频调速节能技术，风机、 水泵、压缩机等通用机械系统采用变频调速节能措施，工业机械采用交流电 动机变频工艺调速技术；制定相关经济激励政策和技术政策、完善电机能效 标准体系等配套措施。“十二五”期间，实现电机系统运行效率提高 2 个

20、百分 点，形成年节电能力 200 亿千瓦时。节能监测和技术服务体系建设工程：支持各地方节能监测（监察）中心 的能力建设，购置必要的节能监测仪器和设备，提高其节能执法和节能监测 （监察）的能力；建立以全国节能监测管理中心及各省级中心为主要依托的 节能监管体制和监管机制，为国家和各级地方政府依法行政提供组织保障； 推行合同能源管理等市场化节能服务新机制，不断拓展节能服务领域，提高 各级节能技术服务中心的服务水平；研究促进节能监测（监察） 、服务中心发 展的相关政策和管理体制。 “十二五”期间，实现通过强化省级和主要耗能行 业节能监测中心能力建设，依法开展节能执法和监测（监察） ；省级和主要耗 能行

21、业节能技术服务中心具备为企业、机关和学校等提供节能诊断、设计、 融资、改造、运行、管理“一条龙”服务的能力。高压变频调速技术是近年来各国著名电气公司竞相开发的高新技术，直 到目前，还在发展之中，还没有统一的拓朴结构，还没有达到如低压变频器 那样的技术成熟程度，但这并不影响它的应用。这项高新技术和其它高新技 术一样，不断的在应用中改进、提高和发展。水泥厂生料循环风机应用高压变频器的方案可由几种方案供选择1） 高 - 高式直接高压变频器 高压变频器具有运行稳定、调速范围广、输出波形正弦好、输入电流功率因数高、效率高等特点，对电网谐波污染小，总体谐波畸变THD、于4%直接满足IEEE519-1992

22、的谐波抑制标准，功率因数高，不必采用功率因数补 偿装置，输出波形好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、 输出 dv/dt 、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步 电机。主要有 5 种拓朴结构形式 :a）功率元件（scr、gto、sgct、igbt）串联式电流型高压变频器。b）采用 igbt 功率元件串联的电压型直接高压变频器。c）三电平高压变频器。d）三相输入单相输出的逆变器串联式的高压变频器。多电平高压变频器。2 )IDP 智能综合节电器IDP 系列智能节电器是集动态监控、瞬流抵制、谐波治理、稳定电压、 无功补偿、降低电流等六大功能单元于一体的高科技产品。该产品

23、集成了六 项关键技术：智能单元网络技术、SPW逆变软开关技术、均值PWM调制抑制 谐波技术、动态调功技术、动态转矩矢量控制技术、LC谐波抑制技术。该产品对复杂的工艺控制有明显的效果。典型厂商为江苏苏州汉风科技有限公司 生产的 IDP 综合智能节电器。3) 国内水泥厂应用高压变频器的概况 随着高压变频器的开发与发展，在水泥厂的应用也迅速发展，通过变频 调速装置调节高温风机风机转速，可以就地操作和在控制室遥控。并与压力 传感器配合，实现恒压闭环控制，确保高温风机安全可靠运行 ; 调速平稳，节 电显著，实现机组软起动和软停止。减少起制动的冲击，延长电机寿命，减 少阀门磨损，节约维修费用等。综上所述，

24、电机变频改造在技术上是可行的。第三章 立项成熟程度项目建设技术成熟度随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展，以变频调速为 代表的近代交流调速技术有了飞速的发展。交流变频调速传动克服了直流电 机的缺点，发挥了交流电机本身固有的优点（结构简单、坚固耐用、经济可 靠、动态响应好等），并且很好地解决了交流电机调速性能先天不足的问题。 交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以 及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及 优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速 方式。目前，在国内有大量的低压变频器厂商，其大部分为AC3

25、80V勺中小功率 产品，而能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商，在国内仅有少数 的具备科研能力或资金实力的个别企业（如：合康亿盛公司） 。随着国内高压 变频器行业的迅速发展，国产主流高压变频器在功能、可靠性等方面已经达 到国际水平，在成本和服务方面则占据很大优势，目前国产高压变频器占有 率超过 60%，极大的提高了我国工业的传动水平，促进了各个行业的变频节 能改造。在水泥制造行业一些功率大、连续运行的设备耗电量高，是水泥制造成 本高居不下的一个重要因素。据统计在水泥制造成本中，电费成本约占总成 本的 30%左右。因此，应用变频技术，对耗电大的设备做一些工艺上的节能 改造, 利用节能的效果

26、来降低水泥的制造成本 , 可提高经营上的利润空间和市 场竞争力。根据水泥制造工艺及对一些水泥厂生产设备进行的实际考察和分析可以 知道。在生产过程中，大部分水泥厂的设备，尤其是一些中高压大功率设备， 绝大部分时间都不是满负荷运行 , 设备运行的自动化程度相当低。 如回转窑的 生料磨循环风机、高温风机、窑头风机、窑尾废气风机、水泥磨收尘风机、 煤磨排风机等， 在这些设备和系统中， 存在着相当大的容量富裕和能量浪费， 为进行变频调速改造，节能形成了空间。第四章 项目技术方案及风险分析工艺分析在水泥生产过程中，电能消耗非常大，电费在水泥生产成本中占了很大 的比例。在水泥厂的工艺设备配置中，生料和熟料段

27、风机功率约占设备功率 的 30%40%左右，所以风机的电耗直接影响到水泥企业的生产成本。能控制 好风机的电耗 , 特别是大型风机的电耗，对降低水泥生产成本 ,提高企业的经 济效益是十分可观的。由于工况、产量的变化 , 系统所需的风量也随之变化 选择风量的调节方式对节能效果影响非常大。目前，风机风量的控制多采用调节进口阀门和调节液力偶合器方式。4.1.1 调节进口阀门方式水泥窑的生产过程是，燃料和水泥原料分别从窑的顶端送入窑中，在窑 的中部混合燃烧，燃烧所需的空气由鼓风机从窑的底部送入。燃烧过后产生 的熟料由窑的底部出口送出。在上述生产过程中，传统的送风系统由风机， 送风管道和放风阀组成。由于生

28、产过程中风的需求量取决于燃料质量，原材 料质量。另外，整个生产过程中不同的时间段对风的需求量也有很大不同。 因此，在整个生产过程中，送入窑炉的通风量需要经常调整。在传统的送风 系统中，风机时刻处于额定转速运转，即送风量是固定的。风量的调整是靠 放风阀的开度进行的。或者说，每当窑炉对风的需求量减少时，便是能量浪 费产生的时刻。窑炉需要的风量越小，能量浪费越严重。据在某一生产现场 统计，窑炉极少需要满风量，一半时间处于 80%的满风量，另一半时间风量 的需求约为 65%的满风量。这种情况下，不需要的那 20%和 35%的风量就白白 浪费掉了。前者的能量浪费约为 48%，而后者的能量浪费竟达到 65

29、%。4.1.2 调节液力偶合器方式液力偶合器是一种以液体 （多数是油 ）为工作介质 , 利用液体传递能量的 传动装置。通过改变液力偶合器工作腔内液体的充满度，就可以改变液力偶 合器所传递的转矩和输出轴的转速，使液力偶合器电机端和风机端的转速不 一致，从而在电动机速度不改变的条件下对风机调速， 实现调节风量的目的。变频调速技术变频调速技术是利用常用电源所供应的电力，变频调速设备通过变换电压和频率对电机进行供电，控制电机的转速，节能是变频调速设备的主要优 点，根据电机的实际负载情况适应的控制电机的转速，可使许多工艺过程得 到优化，改变电机速度来调整生产的节奏。增加产量和降低材料消耗、减少 电机的启

30、停漆树，适用电机的最大使用容量。目前，绝大部分企业都是电动 机全压运行，用挡板、阀门来控制介质流量。这样的风机、水泵的装机量相 当大，若酌情实施调速运行，其节能效果是很大的，特别是在大型风机、泵 组的节能效果更为可观。给料设备也消耗大量电能，很多企业安装了滑差电 机，解决了调节流量的作用，但增加了能耗。之所以这样说，道理很简单， 很多输送设备电机频繁启动，且经常处于高滑差状态运行，滑差功率白白地 消耗在二次电阻，一般其单机容量不一定很大，不十分引人注目，但是，他 的电能损耗与其自身容量相比是相当高的。若采用变频调速装置，不但实现 稳流供料，而且没有二次电阻耗电地问题，节电效果相当可观，交流变频

31、调 速技术地大量应用给工业生产自动化，对产量和质量地提高带来了极大地福 音。交流变频调速技术应用于水泥企业，其经济效益同样十分可观，节能原理4.2.1 采用调节进口阀门根据流体力学理论，电机轴功率 P和风量Q压力H之间的关系为:P=K*H*Q/n其中 K 为常数；n为效率。它们与转速N之间的关系为:Q1/Q2二N1/N2H1/H2=( N1/N2) 2P1/P2二(N1/N2) 3图中曲线1为风机在恒速下压力H和流量Q的特性曲线，曲线2是管网 风阻特性（阀门开度为100%。假设风机在设计时工作在 A点的效率最高， 输出风量Q1为100%此时的轴功率P仁Q1*H1与面积AH10Q1成正比。根据工

32、艺要求，当风量需从 Q1减少到Q2（例如70%时，如采用调节阀 门的方法相当于增加了管网阻力，使管网阻力特性变到为曲线3,系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行，由图中可以看出，风压反而增加了， 轴功率P2与面积BH20Q2成正比，减少不多。如果采用变频调速控制方式，将风机转速由N1降到N2,根据风机的比例 定律，可以画出在转速N2下压力H和流量Q特性如曲线4所示，可见在满足 同样风量Q2的情况下，风压H3将大幅度降低，功率P3（相等于面积CH30Q2 也随着显著减少，节省的功率 P=AHQ2与面积BH2H3C成正比，节能的效果是十分明显的由流体力学可知，风量 Q与转速的一次方成正比，风压

33、H与转速的平方 成正比，轴功率 P 与转速的立方成正比，当风量减少，风机转速下降时，起 功率下降很多。例如风量下降到 80%，转速也下降到 80%时，则轴功率下降到额定功率的 51%如风量下降到50%功率P可下降到额定功率的13%当然由于实际工 况的影响，节能的实际值不会有这么明显，即使这样，节能的效果也是十分 明显的。因此在有风机、水泵的机械设备中，采用变频调速的方式来调节风量和 流量，在节能上是一个最有效的方法。4.2.2 调节液力偶合器电机输出功率可用下式表示：P=Pj/ n +Ps (1)Pj2=Pj1 ( n2/n1 )3( 2)PS=Pe( 3%5%( 3)n =Nf/Nd ( 4

34、)P:电机输出功率Pe: 电机额定功率Pj :风机轴功率Pj1 :转速 n1 时风机轴功率Pj2 :转速n2时风机轴功率Ps：液力偶合器的各种损耗n :液力偶合器传动效率Nf :液力偶合器风机端转速Nd:液力偶合器电机端转速采用液力偶合器具有初期投资小、没有电磁干扰、占地面积小等优点。由于液力偶合器在调节过程中要产生转差功率损耗、容积损耗、机械损耗，这些损耗所产生的热量需要大量冷却介质来冷却。而液力偶合器传动效 率等于转速比，速度越低，液力偶合器效率越低。从式（1）（4）可以看出,液力偶合器节能效果不太理想。它主要有以下一些不足：1）效率低，损耗大。2）调速精度低，速度响应慢，转速不稳定，滑差

35、大，有时丢转。3）可靠性低，偶合器损坏后造成系统停车，无法启动设备，必须停车检修。从上述的分析中，不难得出现有控制方式存在着非常大的节能空间。4.3郏县中联天广水泥有限公司水泥设备及运行状况分析4.3.1运行状况分析经过对现有的水泥生产线的设备及控制方式的调查上看，同样存在着设 备能耗较大，控制方式不合理的情况，下表为该公司水泥生产线上的工艺设 备及控制方式的统计数据：设备名电机型号额定额定电功率效率风量控阀门称功率流因数(%)制开度(KW)(A)方式(%)一线生料磨循环风机Y RKK6301-61000700.87电动阀门70二线生料磨循环风机Y RKK630-6100069.30.878电

36、动阀门72从以上设备参数及运行状况上分析，完全符合上述的节能原理，二条水 泥线上的风机设备均采用了电动阀门控制风量，节能的效果较差，且电机长 时间工作在较低的效率范围，正如前面分析的那样，以上设备存在着较大的 节能空间。通过对风机设备采用变频调速技术进行节能改造，不仅降低厂用 电量，节电率可高达 30%左右，大大降低了生产成本，经济效益非常可观。 同时，更换低效的电气设备为高效节能电机和变频器，更新的工厂设备，使 生产装置平稳运行，提高生产率，延长机泵使用寿命，降低机泵的维修费用, 杜绝“滴、漏、跑、冒”现象发生。432主要技改内容在变频改造以前，风机均采用调节风板开度的方式控制风机进风量,

37、由于其电机裕量较大，因而电能的浪费特别严重，同时由于频繁的对风板进 行操作，导致风板的可靠性下降，影响机组的稳定运行。且电机工频起动特别困难，起动电流大，对电网冲击较大，并造成电机笼条松动、有开焊断条 的危险。一般起动后不允许停机。进行变频改造后，风机的风板开度保持全开，基本不需要改变，根据实 际所需的风压，由DCS系统通过PID调节计算，输出420mA模拟电流信号 发给变频器，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，达到调节送风量 的目的，满足运行工况的要求。同时，进行变频改造后电机在启动和调节过 程中，转速平稳变化，电流没有任何冲击，解决了电机启动时的大电流冲击 问题，消除了大启动电流对电

38、机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日 常的维护保养费用。考虑到变频器退出运行后，为了不影响生产，确保系统正常工作，配置 工频旁路，当变频器出现故障时，将电机投切到工频下运行。整个系统由1台高压变频柜、1台控制柜、1台变压器柜、一台旁路柜、原有的一台电机和 一台风机组成，下图为生料循环风机变频方案示意图。图中共有3个咼压隔离开关，为了确保不向变频器输出端反送电，QS2与QS3采用机械互锁，并采用S7-200PLC控制系统实现电气连锁，避免系统 误操作。当QS1 QS2闭合，QS3断开时，电机运行在变频状态；当 QS1 QS2 断开，QS3闭合时，电机工频运行，此时高压变频器从高压中隔离出来，

39、便 于检修、维护和调试。将上述列表中地风机电机采用交流变频调速设备进行控制，总装机容量为2000KW/采用北京合康亿盛变频科技股份有限公司提供的两套HIVERT-Y10高压变频器控制风机的风量。改造后，原采用电动风门控制的风机将风门打开到100%,介质流量完全采用变频器控制电机的转速进行控制；为了充分保证系统的可靠性，变频器 同时加装工频旁路装置，可在故障时将电机切换至工频状态下运行，且切换 方式为自动切换。变频器故障时，电机自动切换到工频运行，这时风机转速 会升高，风压会发生很大变化，影响窑内物料的煅烧质量，故此时应及时在 DCS!对高温风机等的风门进行及时调节，降低风机输出风量至工况要求值

40、。本次技改除加装两套变频装置外，还需要建造变频器房240平方米，动力电缆及控制电缆560米，增砌电缆沟65米。434主要设备技术指标型号HIVERT- Y10/023使用标准Q/SJHKY 001-2010变频器容量315(kVA)适配电机功率1000(kW)输入电压（kV）10输出电压（kV）10每相串联单元数8输入频率50 Hz/ 士 10%额定输入电压10kV (-20%15%调制技术空间矢量控制技术、异步无速度传感器矢量控制技 术控制电源380VAC（三相四线），5kVA输入功率因数额定负载下0.96效率（含变压器）额定负载下0.96输出频率范围0Hz到 120Hz输出频率分辨率0.0

41、1Hz过载能力120% 2min; 150% 3s ;模拟量输入两路，420mA模拟量输出兀路，420mA上位通讯隔离 RS485接 口，MODBUS约加减速时间5秒1600秒开关量输入输出12入/9出运行环境温度-5 到 45 C贮存/运输温度-40 到 70 C冷却方式强迫风冷环境湿度90%不结露安装海拔高度低于1000米防护等级IP304.4风险分析441风险因素的识别按工程项目标准风险分析法，该项目风险因素应包括:1)政策风险识别2)技术风险3)管理风险4)财务风险5)生产风险6)其他风险4.4.2风险分析和控制4.4.2.1 政策风险电机系统节能工程是符合国家关于节约资源、保护环境及

42、可持续发展的 方针政策的。 国家并且规定， 对于大容量电机采用变频器调速进行节能改造， 是国家发展改革委启动规划提出的十大重点节能工程之一。电机系统节能使 得水泥企业减少用电成本。4.4.2.2 技术风险由于合康亿盛变频器在全国已经有了大量的使用案例，这项技术对企业 及生产厂家来说，从应用到开发都是完全成熟的，不存在任何特殊的技术风 险。唯一可能的风险，在于在大量使用变频器后，可能会产生谐波，对电网 造成污染，但合康亿盛变频器在设计时已经充分考虑谐波问题，设备可以完 全符合国际及国内的标准；且消除谐波影响的技术现以非常成熟，不存在该 风险。4.4.2.3 管理风险大量使用高科技产品，可能在开始

43、阶段，对企业的技术管理能力是一种 考验。合康亿盛 公司将在工程实施过程中，及在设备验收后，给企业的技术 人员以足够的培训，使企业技术人员能够独立进行设备操作和维护；再者， 现变频器都已数字化、智能化，在其操作面板上，就已明确指示出操作步骤 和方法，所以在管理上也不存在风险。4.4.2.4 财务风险本项目投资的数额不大，资金投入后建设周期只有几个月，可以从第三 年开始就有回报，分五年偿还投资方的全部本息。其风险在于偿还期间如果 水电费价格有较大的下降，就可能出现还不了贷的情况。考虑到本项目的电费仅按每度电0.55元计算。这在全国电价中是偏低的数值。特别是随着今后 缺电的扩大，电费会趋向每度电0.

44、60.65元这个平均值，因而其风险是比较小的。442.5 生产风险本项目不存在明显的生产风险。可能的风险来之于设备的偶然的故障。 目前中、低变频调速设备及高效节能电机的技术已经非常的成熟，其可靠性 非常高。因此，本项目风险十分低。4.4.2.6 其他风险除了战争和天灾等不可抗力以外，本项目不存在其他风险。第五章经费概算和资金筹措5.1项目投资预算项目投资成本，包括项目竣工能够形成固定资产所发生的成本费用项目成本（万元）设备386.00设计费15.00施工费（材料费、土建工程费用）180.56能源审计费10.00财务费用22.0不可预见费用18.5合计632.06工程总投资为632.06万元人民

45、币5.2资金筹措及来源该项目资金由企业自筹332.06万元，申请财政拨款300万元，以减轻企 业资金运营压力。5.3项目经费使用计划。2013年6月8月完成土建及辅助材料采购工程、设计费，投资190万元2013年7月完成设备订货，支付设备预付款 115万元，2013年9月完成设备到货及安装，支付设备款 250万元2013年10月完成设备调试及验收工作，支付剩余款项。 式e； 第六章经济、社会和环境效益预测6.1、风机节电原理（如图2所示）：图中曲线L1为风机在转速N1工作时的特性曲线，曲线L2为风机在转速 N2工作时的特性曲线，曲线L3、L4为管网的阻力曲线。风机在转速N1工作时，风机运行在A

46、点，风量为Q1,压力为H1,风机 功率为PA=H1*Q1如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2（用挡板调节）， 风机仍然按照速度N1运行，风压将上升至H3,风机工作点移至B点，风机 功率为PB=H3*Q2由于挡板的截流作用，管网阻力曲线由L3变为L4。虽然Q2 H1,所以风机在A B两点的功率变化不大。如果风机风量不采用挡调节，这时管网阻力曲线保持 L3不变，用改变风 机转速来减少风量，风机按照速度 N2运行，工作特性曲线为L2，风机工作 在C点，风量仍然为Q2,压力为H2相比B、C两点，风机减少的轴功率为： P二PB-PC=（ H3-H2）X Q2在风道阻力特性不变的情况下，离心式风机的风

47、量Q压力H轴功率P和转速N之间满足以下关系(相似定理)：QN、古N2、PxN3,所以：Q1/Q2二N1/N2 H1/H2=(Q1/Q2)2, PA/PC=(Q1/Q2)3通过以上关系式可以看出：通过调速方式改变风机风量，当风机风量下降到一半时，在不考虑效率的情况下，风机轴功率将下降87.5%(PA/PC=0.53=0.125, 1-0.125=0.875 )，所以变频器在风机上的应用节能效果非常显著。6.2、节电效益估算公式工频状态下耗电量计算计算公式：P原二 x ux I x cos 其中：P原：电动机功率，U：电动机输入电压，I :电动机输入电流，cos :功率因数。假设电动机在实际工况下

48、的效率、功率因数与额定工况下的相同，即可 得工频状态下电机的实际功率：可表达为P原二(实际运行电流/额定电流)X额定功率变频调速状态下耗电量计算改造后，根据相似定律，输入功率为：P变二(Q变/Q定)3x P额/ n其中：P额为电机额定功率(KW , Q为流量(m3/h) , n为相应效率；变 频节电器效率取0.96，电机效率取0.98。nl, fl 在所需的压力H1下的风机的转速及供给电机电源的频率nu, fu 风机的额定转速和额定频率，fu=50HZ畀有：吧进単yM /忒中:论上冈机女际消耗的电艇；Q,各时段实际需耍的冈屋Gn7E）: Q（超定风量m7h）;P-最大风呈时消崔的功頸P厂0厠;

49、 J一各时段占用的时同.由于高温风机要求风压稳定，即恒压运行 i=1。另由于Qxn, n* f考虑到装置的系统效率 n二变频器效率*电机效率 则实际消耗的电能为：We二Wdn3即P变二（f变/f定）X P额/ n节电率=（P原 -P变）/P原X 100% 6.3 节能量计算排风机电机参数：额定功率1000KV，额定电压10000V额定电流70A额定转速 992r/min ，功率因数 0.88 ，风机电机在正常工频工作状态下的电流 为 55A。风机在工频状态下的功率：P阀门=1.732UI阀门COS)=1.732 x 10X 50X0.88=762.08KW风机在变频调速状态下的功率： 由转速与

50、频率的关系式 f/fe=n/ne ，转速 与功率的关系式 P/Pe=(n/ne) 3可得： P= PeX ( f/fe )3，变频器在正常工作时 输出频率为40HZ 工频为50HZ贝卩：P变频= 1000* (40/50 ) 3=512KW贝心P节二P 阀门 -P 变频 =762.08-512=250.08KW节约资金(每日)： 250.08X 24X 0.55 X 95%X 2=6272.01 元注：按照循环风机 95%的运转率进行计算， 每度电电费按照 0.55 元, 两台 循环风机计算。则年节约资金：6272.01元/天X 300天= 1881601.92元6 .4 、间接效益：循环风机

51、采用高压变频调速控制后，除实现节能降耗经济效益外， 其他 方面的效益也是明显的：( 1 )延长了电机等设备的使用寿命。变频改造后，高压电机实现了软起 动，起动电流大大减少，避免了起动电流对电网和电机的冲击，同时实现了 生产对风量的自动控制，提高了设备自动化控制程度和设备运行的安全性、 可靠性；（2）改善了工艺状况，调速精度得到保证，可以平滑稳定地调整风量风压，提高了生产效率，特别是使生产线设备利用率得到了保证，进一步提高（3）设备运行与维护费用下降，采用变频调节后维修费用减少近70%。（4）高压变频器输入电流谐波含量小于国家标准要求的限制要求，功率 因数可保证在 0.95 以上，再无需投资功率

52、补偿设备， 并可降低有关的设备投 资与维护费用。从上述的分析中，可以看出，该项目的工程总投资为 632.06 万人民币，企业自筹 332.06 万人民币， 用于基本建设设施的改造（如电力室、控制柜、线路改造等 ），申请技改财政 拨款 300 万元，用于购置变频设备。 通过该节能改造后，年可节电费成本 1881601.92 元，其静态投资回收期仅 3.36 年。1、经济性可行：循环风机变频自动调节运行的年平均节电率是30%，在循环风机上实现变频改造从经济上是可行的。2、工艺性可行：从高温风机高压变频调速系统的连续稳定运行来看，变频器 与孰料烧成的工艺特性和DCS勺控制模式配合是可行的。3、安全性

53、提高：减少了风机档板调节次数，另外大幅减小了启动时电机的冲 击电流，提高了设备的可靠性。风机类负载的系统设计一般都是按照最大流量来设计的并且有一定的设 计余量，用变频调节方式来替换节流调节，有很大的节能空间，根据实际使 用的情况来看，对风机系统来说，一般节电率一般为 15 45，变频调速在 这些系统中有广阔的应用空间。第七章 项目单位综合实力和基础员工构成和基本素质郏县中联天广水泥有限公司成立于 2008年 10月，是中国建筑材料集团 公司（简称中国建材集团）控股子公司之一，属中国联合水泥集团水泥生产 骨干企业。公司位于河南省平顶山市郏县，紧邻洛界高速（洛阳- 安徽界首）与郑尧高速（郑州 -

54、鲁山尧山）的交汇点，地理位置优越，交通便利。中国联合水泥集团有限公司是中国建材集团水泥板块核心企 业，是中央企业中最大的从事水泥生产制造的专业化公司。2006年 3 月，在香港成功上市。郏县中联天广水泥有限公司拥有资产 8 亿元，注册资本 1.2 亿元。 股权结构为：中国联合水泥集团有限公司占 75%，香港浩万有限公司占 25%。 公司占地面积 528亩，职工 600人，其中高级职称 3人，中级职称 9 人，初 级职称 34 人。现拥有一条日产 4500 吨水泥熟料新型干法生产线，年产 PO42.5R、PC32.5R PC32.5水泥 280 万吨。企业顺利通过 GB7T19001-2008

55、ISO9001:2008 质量管理体系、 GBT24001-2004ISO14001:2004 环境管理 体系、 GBT28001-2001 职业健康安全管理体系三认证。 2012年 8月，通过 国家安全生产标准化一级企业审核。主导产品“CUC”C 中联牌水泥具有较高的安定性，凝结时间适中，早、后期强度高，和易性、耐磨性、可塑性、均 匀性优良，色泽美观，实物质量达到国际先进水平，广泛适用于城市高层建 筑、大坝桥梁、大型厂房、高速公路等工程，并被广阔的民用市场青睐。郏县中联天广水泥有限公司的前身河南天广水泥有限公司始建于1969年。四十多年来，郏县中联天广水泥有限公司一直向客户提供优质的产 品和服务，产品先后被评为“全国绿色建材产品”、“河南省名牌产品”、 “河南省免检产品”等数十项全国及省市荣誉称号。 1996年 7 月 1 日，原公 司党委被中共中央组织部授予 “全国先进基层党组织” 荣誉称号。公司还 被评为 “全国建材行业重质量、守诚信示范单位”、“河南省节能减排显