变频改造节能降耗

2009年4月芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD变频改造节能降耗小组名称动供工段ＱＣ小组活动课题变频改造节能降耗小组成立日期2008年7月小组类型攻关型活动时间08年7月~09年3月组长李青凯职务工段长副组长詹守国职务电气段长技术组织邱明职务能源主管人数7一、QC小组概况韩蕾男电工班长初中实施吴尚龙男电工高中实施陈俊男电工初中实施晋七英女冲渣班长高中实施芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD经济效益选题生产现状解决冲渣水能源浪费，降低电耗，降低冲渣水运行成本变频改造节能降耗二、选题理由：公司要求水泵运行方式及供求匹配不合理，造成冲渣水电能浪费公司要求节能降耗，压缩成本芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD高炉冲渣水工艺流程示意芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD三、现状调查

1、高炉冲渣用水特点高炉出渣时，要求水压0.25-0.30MPa，单次出渣约1小时。出渣间隙，可停水，约0.5h。日理论可停水时间8小时。2、目前配用冲渣水泵情况共计3台水泵，正常一台24小时连续运行，单台水泵功率为160kw，额定电流249A，水泵扬程49m。实际操作中根据用户压力需要，使用水泵出水阀门控制流量，降低电流在210-230A左右。水泵日平均耗电3400kwh。资料统计年耗电119万kwh。3、存在问题

水泵能力偏大，由于使用出水阀控制压力，局部水头损失较大，设备及管道磨损严重。出渣间歇时，水泵仍在运行，仅出铁间隙理论日浪费电量：3400kwh/24*8=1133kwh。四、目标值确定小组经过以上调查和分析研究，确定本次活动的目标值（见下图表）：日节电按1200kwh，年运行按350天计，年节电：1100kw.h*350天=38.5万kwh。芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD原年耗电与压缩后目标年耗电对比图表下降38.5万kwhWUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）

小组经过讨论，将造成电量浪费的因素从四个方面表述如下图所示：

五、原因分析人、机、料、法芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTDWUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD冲渣水泵能源浪费料人法出渣间歇能源浪费岗位工操作技能芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD渣水含渣量大水泵能力过剩机结论：非要因岗位工上岗前都经过岗位培训，在水泵运行时，操作人员都能根据高炉冲渣水压力需要及时调节水泵运行电流，出渣时电流控制230A左右，出渣间隙电流控制210A左右。芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因确认一末端因素：岗位工操作技能确认方法：现场确认标准要求：对水泵电流随时进行调节，以节电

末端因素：水泵能力过剩确认方法：现场确认和理论分析标准要求：设备按照需求合理匹配

现配用的水泵出水压力可达到0.49MPa，实际冲渣时水压仅需0.25-0.3MPa即可，运行时通过水泵出水阀调节总管水压，降低水泵电流，但控制能力有限，且造成局部水头损失较大，部分做功浪费。

芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因确认二结论：要因末端因素：水泵运行方式确认方法：现场考察分析研究标准要求：按照用户需要进行供应单台水泵24小时连续运行，高炉出渣间隙不需用水时水泵仍在运行，电能白白浪费。结论：要因芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因确认三末端因素：渣水含渣量大确认方法：现场考察标准要求：不含渣冲渣池滤渣定期清理，滤渣效果较好。渣水几乎不含渣，符合标准要求。结论：非要因芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因确认四1.水泵能力过剩2.冲渣水泵连续运行方式不合理芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因：

从以上确认中，得出造成冲渣水能源浪费的主要原因有2个：

针对以上两个要因，小组经过不断分析尝试，共进行了两次试验，即：第一次：通过启、停水泵节电，节电效果不明显，且带来许多负面影响，试验失败。第二次：通过变频调速改造水泵，获得成功。六、解决方案芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD经过小组分析研究，决定改变水泵运行方式：在高炉出渣时，启泵向高炉供水。在不出渣时停泵。经过一周试运行，效果如下：

1、日节电700kwh左右，节电效果不明显.2、岗位工劳动强度增大，原一周启、停泵一次，现日启停泵15次左右。

3、水泵故障率明显升高，设备维护费用增加。

4、设备及管道磨损严重依然没有解决。

芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD试验一结果：方案失败小组对试验一失败主要原因进行了分析总结：

1、由于水泵启动时，瞬间电流高达额定电流的4-7倍，增加电耗。再者，为保正生产安全，出渣前后，需提前启泵，延后停泵，实际日停泵时间仅5h。导致了节电效果不明显。

2、水泵水头浪费并未解决，部分做功浪费依然存在。

3、频繁启、停水泵导致水泵故障率明显升高，维护费用增加。芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD试验二针对以上分析，需解决：第一、避免频繁停水泵，减少由于阀门控制压力导致的局部水头损失过大水泵做功浪费。第二、最大限度挖掘出渣间隙时节电潜力，即延长水泵在出渣间隙时低负荷运行时间。最终，小组确定，使用变频调速系统对水泵进行变频控制。即：出渣时，控制水泵高频运行。出渣间隙，控制水泵低频运行。

1、节能效果显著

因为水泵的流量Q，扬程H，功率P分别与水泵转速n成一次方，二次方和三次方关系。因此，变频控制水泵转速下降，轴功率明显下降，因而具有显著的节能效果。

2、充分满足生产要求

水量与转速一次方成正比，水量大小可控，扬程大小可控，可以充分满足生产所需，节约用水，减少浪费。

芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD变频优点分析：3、水泵效率提高

水泵的工作效率：ηP=C1（Q/n）-C2（Q/n）²

（式中Q为水量，n为转速，C1C2为常数）通过阀门控制水量时，因转速n不变，而流量Q下降，故效率ηP下降。而通过转速控制水量时，水量与转速成正比，比值（Q/n）不变，故效率始终保持最佳状态。4、出渣时，可通过对水泵高频进行设定，控制整个水系统压力，代替使用阀门控制压力而导致的局部水头浪费现象，且可降低设备、管道磨损。变频节电预测：水泵以高速运行40HZ，低速运行30HZ为例，其工作时高速转速为额定转速的80%，低速转速为额定转速的60%。因水泵功率P与水泵转速n成三次方关系，计算：水泵转速高速时水泵消耗功率为Pz=0.8³Pn=0.512Pn，低速时水泵消耗功率为Pz=0.6³Pn=0.216Pn，日高速运行18小时，低速运行6个小时，考虑各种损耗以高速节电30%，低速节电节电60%。计算日节电：W=3400KWh/24×（18×0.4+6*0.7）=1275KWh经过以上分析，小组决定对水泵进行变频改造，改造步骤如下：步骤一、投入变频控制器一台，将2#、3#、4#水泵改造为变频控制。再者，为保安全，使用开关控制实现变频与工频切换功能。

WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD七、实施步骤芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）步骤二、对变频高低速频率根据现场实际水压需要进行确定，高频以确保正常冲渣水压需要为依据。低频以确保水泵及电机安全运行为依据。经过反复试运行，最终确定冲渣时水泵高频运行频率为41HZ,低频运行频率为30HZ。步骤三、为对水泵高低速控制及时，高低频控制按钮由高炉冲渣工现场负责。水泵倒换及相应设备操作由水泵房岗位工负责。步骤四、由于水泵操作方式改变，制定《变频操作相关规程》及《冲渣水高低速控制要求》等规定，下发水泵岗位工及高炉冲渣工，并组织培训，以确保生产的正常运行及节电的效果。WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）运行电流水泵编号改造前（A）改造后（A）高频（A）低频（A）2#210-23016085八、效果验证1、改造后，水泵运行电流比对（以实测2#泵为例）：2、实施前后日平均耗电比对：日节电1400kwhWUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）

九、取得的经济效益

芜湖新兴铸管有限责任公司（动力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD实际运行效果：日均节电1400kw.h，年节电：49万kwh，高