變頻改造節(jié)能降耗

2009年4月蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD變頻改造節(jié)能降耗小組名稱動(dòng)供工段ＱＣ小組活動(dòng)課題變頻改造節(jié)能降耗小組成立日期2008年7月小組類型攻關(guān)型活動(dòng)時(shí)間08年7月~09年3月組長(zhǎng)李青凱職務(wù)工段長(zhǎng)副組長(zhǎng)詹守國(guó)職務(wù)電氣段長(zhǎng)技術(shù)組織邱明職務(wù)能源主管人數(shù)7一、QC小組概況韓蕾男電工班長(zhǎng)初中實(shí)施吳尚龍男電工高中實(shí)施陳俊男電工初中實(shí)施晉七英女沖渣班長(zhǎng)高中實(shí)施蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD經(jīng)濟(jì)效益選題生產(chǎn)現(xiàn)狀解決沖渣水能源浪費(fèi)，降低電耗，降低沖渣水運(yùn)行成本變頻改造節(jié)能降耗二、選題理由：公司要求水泵運(yùn)行方式及供求匹配不合理，造成沖渣水電能浪費(fèi)公司要求節(jié)能降耗，壓縮成本蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD高爐沖渣水工藝流程示意蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD三、現(xiàn)狀調(diào)查

1、高爐沖渣用水特點(diǎn)高爐出渣時(shí)，要求水壓0.25-0.30MPa，單次出渣約1小時(shí)。出渣間隙，可停水，約0.5h。日理論可停水時(shí)間8小時(shí)。2、目前配用沖渣水泵情況共計(jì)3臺(tái)水泵，正常一臺(tái)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，單臺(tái)水泵功率為160kw，額定電流249A，水泵揚(yáng)程49m。實(shí)際操作中根據(jù)用戶壓力需要，使用水泵出水閥門(mén)控制流量，降低電流在210-230A左右。水泵日平均耗電3400kwh。資料統(tǒng)計(jì)年耗電119萬(wàn)kwh。3、存在問(wèn)題

水泵能力偏大，由于使用出水閥控制壓力，局部水頭損失較大，設(shè)備及管道磨損嚴(yán)重。出渣間歇時(shí)，水泵仍在運(yùn)行，僅出鐵間隙理論日浪費(fèi)電量：3400kwh/24*8=1133kwh。四、目標(biāo)值確定小組經(jīng)過(guò)以上調(diào)查和分析研究，確定本次活動(dòng)的目標(biāo)值（見(jiàn)下圖表）：日節(jié)電按1200kwh，年運(yùn)行按350天計(jì)，年節(jié)電：1100kw.h*350天=38.5萬(wàn)kwh。蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD原年耗電與壓縮后目標(biāo)年耗電對(duì)比圖表下降38.5萬(wàn)kwhWUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）

小組經(jīng)過(guò)討論，將造成電量浪費(fèi)的因素從四個(gè)方面表述如下圖所示：

五、原因分析人、機(jī)、料、法蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTDWUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD沖渣水泵能源浪費(fèi)料人法出渣間歇能源浪費(fèi)崗位工操作技能蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD渣水含渣量大水泵能力過(guò)剩機(jī)結(jié)論：非要因崗位工上崗前都經(jīng)過(guò)崗位培訓(xùn)，在水泵運(yùn)行時(shí)，操作人員都能根據(jù)高爐沖渣水壓力需要及時(shí)調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行電流，出渣時(shí)電流控制230A左右，出渣間隙電流控制210A左右。蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因確認(rèn)一末端因素：崗位工操作技能確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)要求：對(duì)水泵電流隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以節(jié)電

末端因素：水泵能力過(guò)剩確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)和理論分析標(biāo)準(zhǔn)要求：設(shè)備按照需求合理匹配

現(xiàn)配用的水泵出水壓力可達(dá)到0.49MPa，實(shí)際沖渣時(shí)水壓僅需0.25-0.3MPa即可，運(yùn)行時(shí)通過(guò)水泵出水閥調(diào)節(jié)總管水壓，降低水泵電流，但控制能力有限，且造成局部水頭損失較大，部分做功浪費(fèi)。

蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因確認(rèn)二結(jié)論：要因末端因素：水泵運(yùn)行方式確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)考察分析研究標(biāo)準(zhǔn)要求：按照用戶需要進(jìn)行供應(yīng)單臺(tái)水泵24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，高爐出渣間隙不需用水時(shí)水泵仍在運(yùn)行，電能白白浪費(fèi)。結(jié)論：要因蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因確認(rèn)三末端因素：渣水含渣量大確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)考察標(biāo)準(zhǔn)要求：不含渣沖渣池濾渣定期清理，濾渣效果較好。渣水幾乎不含渣，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)論：非要因蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因確認(rèn)四1.水泵能力過(guò)剩2.沖渣水泵連續(xù)運(yùn)行方式不合理蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD要因：

從以上確認(rèn)中，得出造成沖渣水能源浪費(fèi)的主要原因有2個(gè)：

針對(duì)以上兩個(gè)要因，小組經(jīng)過(guò)不斷分析嘗試，共進(jìn)行了兩次試驗(yàn)，即：第一次：通過(guò)啟、停水泵節(jié)電，節(jié)電效果不明顯，且?guī)?lái)許多負(fù)面影響，試驗(yàn)失敗。第二次：通過(guò)變頻調(diào)速改造水泵，獲得成功。六、解決方案蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD經(jīng)過(guò)小組分析研究，決定改變水泵運(yùn)行方式：在高爐出渣時(shí)，啟泵向高爐供水。在不出渣時(shí)停泵。經(jīng)過(guò)一周試運(yùn)行，效果如下：

1、日節(jié)電700kwh左右，節(jié)電效果不明顯.2、崗位工勞動(dòng)強(qiáng)度增大，原一周啟、停泵一次，現(xiàn)日啟停泵15次左右。

3、水泵故障率明顯升高，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用增加。

4、設(shè)備及管道磨損嚴(yán)重依然沒(méi)有解決。

蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD試驗(yàn)一結(jié)果：方案失敗小組對(duì)試驗(yàn)一失敗主要原因進(jìn)行了分析總結(jié)：

1、由于水泵啟動(dòng)時(shí)，瞬間電流高達(dá)額定電流的4-7倍，增加電耗。再者，為保正生產(chǎn)安全，出渣前后，需提前啟泵，延后停泵，實(shí)際日停泵時(shí)間僅5h。導(dǎo)致了節(jié)電效果不明顯。

2、水泵水頭浪費(fèi)并未解決，部分做功浪費(fèi)依然存在。

3、頻繁啟、停水泵導(dǎo)致水泵故障率明顯升高，維護(hù)費(fèi)用增加。蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD試驗(yàn)二針對(duì)以上分析，需解決：第一、避免頻繁停水泵，減少由于閥門(mén)控制壓力導(dǎo)致的局部水頭損失過(guò)大水泵做功浪費(fèi)。第二、最大限度挖掘出渣間隙時(shí)節(jié)電潛力，即延長(zhǎng)水泵在出渣間隙時(shí)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。最終，小組確定，使用變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)水泵進(jìn)行變頻控制。即：出渣時(shí)，控制水泵高頻運(yùn)行。出渣間隙，控制水泵低頻運(yùn)行。

1、節(jié)能效果顯著

因?yàn)樗玫牧髁縌，揚(yáng)程H，功率P分別與水泵轉(zhuǎn)速n成一次方，二次方和三次方關(guān)系。因此，變頻控制水泵轉(zhuǎn)速下降，軸功率明顯下降，因而具有顯著的節(jié)能效果。

2、充分滿足生產(chǎn)要求

水量與轉(zhuǎn)速一次方成正比，水量大小可控，揚(yáng)程大小可控，可以充分滿足生產(chǎn)所需，節(jié)約用水，減少浪費(fèi)。

蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD變頻優(yōu)點(diǎn)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為水量，n為轉(zhuǎn)速，C1C2為常數(shù)）通過(guò)閥門(mén)控制水量時(shí)，因轉(zhuǎn)速n不變，而流量Q下降，故效率ηP下降。而通過(guò)轉(zhuǎn)速控制水量時(shí)，水量與轉(zhuǎn)速成正比，比值（Q/n）不變，故效率始終保持最佳狀態(tài)。4、出渣時(shí)，可通過(guò)對(duì)水泵高頻進(jìn)行設(shè)定，控制整個(gè)水系統(tǒng)壓力，代替使用閥門(mén)控制壓力而導(dǎo)致的局部水頭浪費(fèi)現(xiàn)象，且可降低設(shè)備、管道磨損。變頻節(jié)電預(yù)測(cè)：水泵以高速運(yùn)行40HZ，低速運(yùn)行30HZ為例，其工作時(shí)高速轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的80%，低速轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的60%。因水泵功率P與水泵轉(zhuǎn)速n成三次方關(guān)系，計(jì)算：水泵轉(zhuǎn)速高速時(shí)水泵消耗功率為Pz=0.83Pn=0.512Pn，低速時(shí)水泵消耗功率為Pz=0.63Pn=0.216Pn，日高速運(yùn)行18小時(shí)，低速運(yùn)行6個(gè)小時(shí)，考慮各種損耗以高速節(jié)電30%，低速節(jié)電節(jié)電60%。計(jì)算日節(jié)電：W=3400KWh/24×（18×0.4+6*0.7）=1275KWh經(jīng)過(guò)以上分析，小組決定對(duì)水泵進(jìn)行變頻改造，改造步驟如下：步驟一、投入變頻控制器一臺(tái)，將2#、3#、4#水泵改造為變頻控制。再者，為保安全，使用開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)變頻與工頻切換功能。

WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD七、實(shí)施步驟蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）步驟二、對(duì)變頻高低速頻率根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水壓需要進(jìn)行確定，高頻以確保正常沖渣水壓需要為依據(jù)。低頻以確保水泵及電機(jī)安全運(yùn)行為依據(jù)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試運(yùn)行，最終確定沖渣時(shí)水泵高頻運(yùn)行頻率為41HZ,低頻運(yùn)行頻率為30HZ。步驟三、為對(duì)水泵高低速控制及時(shí)，高低頻控制按鈕由高爐沖渣工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)。水泵倒換及相應(yīng)設(shè)備操作由水泵房崗位工負(fù)責(zé)。步驟四、由于水泵操作方式改變，制定《變頻操作相關(guān)規(guī)程》及《沖渣水高低速控制要求》等規(guī)定，下發(fā)水泵崗位工及高爐沖渣工，并組織培訓(xùn)，以確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行及節(jié)電的效果。WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）運(yùn)行電流水泵編號(hào)改造前（A）改造后（A）高頻（A）低頻（A）2#210-23016085八、效果驗(yàn)證1、改造后，水泵運(yùn)行電流比對(duì)（以實(shí)測(cè)2#泵為例）：2、實(shí)施前后日平均耗電比對(duì)：日節(jié)電1400kwhWUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）

九、取得的經(jīng)濟(jì)效益

蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司（動(dòng)力能源部）WUHUXINXINGDUCTILEIRONPIPESCO.,LTD實(shí)際運(yùn)行效果：日均節(jié)電1400kw.h，年節(jié)電：49萬(wàn)kwh，高