1、山東華魯恒升化工股份有限公司大氮肥一期水站節能改造項目建議書立項單位：生產部項目負責人：生產副總：立項日期：2010-8-11報送：總經理 財務部 投資部 設計院 工程技術部 采購部節電改造項目建議書一、背景（1）、國內用電環境分析能源的開發和控制是一個世界性的課題，它直接關系到人類的生存和發展，目前，我 國在用電方面正面臨著長期性的電力短缺和緊張局面，隨著中華人民共和國節約能源 法、節約用電管理辦法（國辦發200430號）、國務院辦公廳關于開展資源節約活 動的通知等相關政策、法規的相繼出臺，鼓勵各用電企業采用好的方式加大節能技術改 造，并且把節能列入政府工作范圍，作為政府職能考核的一項重要手

2、段。據世界能源研究 報告，中國目前電力缺口在 %到2010年將達到15%節電將成為最后一個國情產業，節 電成本是未被控制的最后一項成本。（2）、節電改造的必要性：節電對企業與用戶而言最直接的收益就是節省電費開支，降低成本，提高經濟效益。 目前電費開支已成為許多商業企業位居第三或第四位的經營性支出，過去企業對電費的控 制顯得力不從心，交納電費似乎天經地義。節電設備的應用，使電費開支不可控變為可控, 為企業開發最后一項成本控制提供了條件。而且由于節電器投資回收期較短，企業由此將 得到長期豐厚的節支回報，其次，節電器的投用，可以延長設備（電機、燈具、其它負載） 壽命，大大減少設備損壞率及其設備更換和

3、維護費用，避免了因設備故障停機而直接影響 到停產所造成的巨大損失，同時減少電力擴容的投資，其綜合經濟效益十分顯著。二、風機、水泵節電原理高壓變頻器節電原理：風機、水泵是各行各業中普便使用的設備，在實際的使用過程 中，因工藝的需要經常調節風機、水泵的流量、壓力、溫度等。目前大多數風機、水泵采 用傳統的檔板或閥門進行調節，即在需要降低流量時以增加阻力的方式部分關閉檔板或閥 門，使大量能量消耗在檔板或閥門上。采用變頻調速技術后可以隨工藝的要求實現動態調 節，大幅減少能耗，達到節電的效果1、風機節電原理：0Q2 QI2、水泵的節能原理:圖中曲線（1）為風機在恒定轉速n1下的風壓 一風量（HHQ特性，曲

4、線（2）為管網風阻 特性（風門全開）。假設風機工作在A點效率最高，此時風壓為H2, 風量為Q1，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正 比，在圖中可用面積AH2OQ表示。如果生產工 藝要求，風量需要從 Q1減至Q2,這時用調節 風門的方法相當于增加管網阻力，使管網阻力 特性變到曲線（3），系統由原來的工況點 A變 到新的工況點B運行。從圖中看出，風壓反而增加，軸功率與面積 BH1OQ2成正比。顯然，軸功率下降不 大。如果采用變頻器調速控制方式，風 機轉速由n1降到n2，根據風機參數的 比例定律，畫出在轉速n2風量（Q- H） 特性，如曲線（4）所示。可見在滿足 同樣風量Q2的情況下，風壓H3大幅度

5、降低，軸功率N3隨著顯著減少，用面 積CH3OQ2表示。節省的功率 N= （H1-H3X Q2用面積BH1H3表示。 顯然，節能效果十分明顯。許多用泵場合都需在維持恒壓的情況下改變給 水量（流 量Q）從左圖可知：當流量 Q1降至 Q2若不改變水泵轉速,揚程將升至B工作點， 其功率可用H2X Q2來計算，對應面積BH20Q2 原A工作點功率Q1X HT圖上面積AHT0Q1兩 者所耗功率變化不大，如果我們降低轉速至（2） 即可節能 Q2X H2- Q2X HT=Q2（ H2- HT），圖 DBH2HT勺面積即是節能值。再如流量變至Q3 若仍以額定轉速運行，所需功率 Q3X H1,浪費能量為 FCH

6、1HT與風機 節能原理相同水泵電機輸出功率正比 于轉速三次方關系,用變頻器進行調 速,流量下降,可保持恒壓 HT 若轉速 下降至額定轉速的 80%,軸功率下降至 額定功率的，流量下降至Q3，若使揚程 恒定 , 可使轉速下降到額定轉速的 70%, 此時軸功率是額定值的 %,節能達 %。3、直接經濟效益 通過變頻調節電機轉速,使電機出力與需求相當,不會造成能量浪費。4、間接經濟效益?。汗ゎl啟動電機時,啟動電流是電機額定電流的 6-7 倍,對電機、電纜、開關沖擊大, 容易損壞；變頻器啟動,對電機、電纜、開關無沖擊電流,設備健康水平大大提高, 減少維護費用、停機損失。5、增強設備的可靠性 用高壓變頻器

7、后,啟動頻率低、轉速低,電流小且平穩,實現軟啟動。避免了用工頻 啟動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及機械設備的不利沖擊,不僅延長了電機 等設備的使用壽命,也減輕了軸承的磨損,提高了設備的可靠性,同時高壓變頻器具 備3秒的斷電運行功能,可抵制電網波動的影響。6、提高自動化水平 變頻調速裝置都配有計算機接口,可以很方便的與工業標準通訊系統、能源管理系統 和其它系統聯接,極大的提高了機組的自動控制水平。7、減輕操作人員的勞動強度 機組的負荷發生變化,改變引風機擋板來調節風量,控制比較困難,而變頻調速可以 通過增減頻率來調整,操作非常簡單、靈活。三、大氮肥一期水站現場工藝流程描述及現場設備運行情況

8、分析大氮肥一期水站的水泵分別采用并聯的方式使各泵出口管路并與系統供水總管路,水 泵進口閥門全開,出口閥門做為調節閥門。通過后臺儀表檢測總管壓力,通過調節出口閥門的大小來改變系統的水壓力和流量，滿足工藝生產用水的要求閥門調節方式為手動，所有水泵均采用直接啟動的方式，單機對單柜，各高壓柜均帶有綜合保護裝置。大氮肥的一期水站，供水水泵均為離心清水泵，配套電機為6KV 2240KW的三相交流異步電動機系統水流量的調節采用調節出口閥門的方式 ，出口調節閥門采用手動蝶閥.測量時閥門運行開度均在 25%左右，閥門前壓力為，閥門后壓力為，從而形成閥門前后 的極大的水壓差值，造成嚴重的節流損失，同時造成系統管路

9、的管阻加大由于管阻的加大，在水泵全速運行時易造成泵體，管路，閥門振動，影響設備使用壽命。且系統操作自 動化程度較低，耗能嚴重。若采用高壓變頻調速技術，替代傳統的閥門調節技術，理論上 能達到節能降耗和提高系統自動化操作的雙重目的。從目前測算看大氮肥一期水站理論上 節電率在35%左右。(一)大氮肥一期水站設備數據1、設備參數明細參數 設備、臺數 (臺)額定功率(KW配備情況啟動方式額定轉速(r/mi n)額定電壓(KV額定電流(A)接法1#水站循環 水泵42240三開 一備直啟5786284丫接2、大氮肥一期水站設備實測數據如下:1#水站：參數 設備、實供電 壓(KV運行電 流(A)出口壓力(Mp

10、a閥門 類型出口閥 門開度壓力要求(Mpa有用功 率(KW功率 因數備注1#循環水泵286蝶閥22%>25234臺水泵 三開一備，4臺全年交替運行2#循環水泵282蝶閥22%>25083#循環水泵287蝶閥23%>2540注：4#循環水泵沒開啟使用，開啟運行情況和1#，2#,3#循環水泵運行情況基本相同(二八節電率計算(1) 、節能計算理論依據系統當前采用的是水泵閥板調節，不論工況如何變化，電機均要運行在較高額定轉速 通過調節滿足水泵閥板實際工況需要的水量，這樣雖然滿足了實際工況的水量需要，但是 閥板調節時在節流裝置上產生了很大的節流損失，浪費了大量的能量，同時設備的啟、停

11、對電網和設備的沖擊，還會影響設備的使用壽命。根據水泵學的知識，在水泵類負載變流量、變壓力的運行狀況中，流量、揚程和消耗 的能量之間有下面的關系：Q1n1水泵的流量和電機轉速成正比；q2H12n_水泵的全壓/揚程和電機轉速的平方成正比;H2P3水泵消耗的軸功率跟電機轉速的立方成正比;F2當系統采用變頻調節時，直接通過改變頻率來改變電動機的轉速來滿足不同工況的需 求。此時電機消耗的能量將會以與電機轉速立方的關系下降，因此變頻調速的節電效果非 常顯著。變頻調速方式調速范圍寬，線性度很好，其本身的電子損耗很低，因而無論在輕 載還是滿載都有很高的效率。（2）、節能估算：以1#水站1#循環水泵（為例）：實

12、際測量工頻運行：1#循環水泵，P工頻=2523kW 節電率估算n節：1#循環水泵運行時閥板開度在 25流右，實際的流量約為額定流量的80%節電改造前后功率比為n P=（流量比）3/ n 1/ n 2節電裝置效率n 1=,在理論上水泵的節電率計算應考慮水泵實際運行在低速時效率 會下降很多，所以在計算中取水泵的低頻運轉損耗為n2=。則n P= （80%）3/70%,則改造后系統消耗功率約為：Pb=PXn P =2240kW< 70% 1568kW改造后相對于工頻閥板運行時的節電量約為：P = P工頻一Pb =2523W- 1568 kW=955KW則1#循環水泵節電改造后節電率為：n= （

13、P/ P工頻）X 100%= （955kW/2523kWX 100%" 37%以上計算均應采用國際單位制進行計算，計算中不包含輸送管道的損耗情況，數據計 算采用現場測量值和理論推導值得出 1#循環水泵理論節電率， 考慮到系統在運行中的波動 以及節電設備自身的消耗等因素，節電率會低于理論的計算值，一般在35%左右， 保守期間，暫按 30%計算。四、風機、水泵實施方案A、配置變頻器1 、一次回路由進線柜、旁路柜、變頻器、電機組成。2、旁路柜的作用是在變頻器維護或變頻器出現故障時，將電機投入到工頻電網運行，保 證生產不受影響。3、旁路柜使用自動旁路柜 ,充分發揮變頻器飛車啟動功能 , 實現

14、工頻、變頻的雙向無擾動 自由切換。4、進線柜為工頻運行的電機和變頻運行時的變頻器提供電氣保護，整定值以保護電機為準。5、變頻運行時，變頻器為電機提供全面的保護，但變頻器本身的保護（主要是過電壓保 護、速斷保護）由進線柜負責，其整定值保持電機保護整定值不變。6、一次回路帶隔離刀閘的自動旁路柜一次回路圖B、安裝方案1、在 302配電室西側空地建高壓變頻器室2、與投資方簽訂投資實施合同3、變頻器安裝、電纜敷設到位4、逐臺改造接線，投入運行，不影響生產。5、改造工期 60天左右。五、大氮肥一期水站節電估算目前，大氮肥一期水站共有四臺 2240KW水泵，三開一備，三臺泵都滿載或超載運行， 節電率按 30

15、%計算，則年節電 2240*3*8760=KWT 電費按元 / 千瓦時計算，則年節省電費 *=元=萬元。降低主變負荷： 2240*3*=2016KW六、投資回收期設備、土建、電纜總投資約 860 萬元，投資回收期 14個月左右。七、經過節電改造后間接效益：（1）真正實現了電機軟啟動，啟動電流小于額定電流（用工頻啟動時啟動電流是電機 額定電流的 6-7 倍，經常造成電機、電纜、開關損壞，機組被迫減負或停機） ，啟動更平 滑。設備沖擊更小，故障率會明顯減少，間接減少的設備的維護費用，設備使用壽命大大（2）電機以及負載轉速下降，系統效率得到提高，取得節能效果。大大減少了對設備 的維護量，延長了電機壽

16、命，節約了人力物力資源。（3）由于電機以及負載采用工況適應性調節后，工作特性改變，設備工況得到改善， 延長設備使用壽命。（4）、功率因數提高到以上，不僅省去了功率因數補償裝置，而且減少了線路損耗，增 加了電網穩定系數。（5）、配有計算機接口，可以很方便的與工業標準通訊系統、能源管理系統和其他系統 連接，提高了整個系統的自動化水平和工藝水平。（6）、節能減排，減少了溫室氣體的排放，保護了環境。綜上所述，進行節電改造是“一次投資，終生受益” 。不僅節約了企業的用電成本， 降低了不必要的電力擴容，更帶來一系列良性循環和綜合經濟效益，無論從節能環保，還 是經濟、社會效益的角度看，此項投資都具有長遠而深刻的實際意義。八、合作模式由于高壓變頻器投資較大， 為減輕企業的負擔和風險， 建議采用 EMC 合同能源管理 模式進行合作，首先對大氮肥一期水站 4 臺高壓