大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造可行性研究報(bào)告

1、目錄1 總論 11.1 項(xiàng)目概況 11.2 可行性研究報(bào)告編制依據(jù)、編制原則、編制范圍內(nèi)容 11.3 項(xiàng)目建設(shè)單位概況 31.4 項(xiàng)目建設(shè)背景 41.5 項(xiàng)目建設(shè)有利條件 51.6 主要原材料、燃料及動(dòng)力供應(yīng) 61.7 項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容 61.8 節(jié)能效果及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 72.電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造 82.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 82.2 概述 82.3 改造的必要性 102.4 電力負(fù)荷 112.5 變頻調(diào)速方案 122.6 軟起動(dòng) 192.7 總投資 213 設(shè)備改造 223.1 項(xiàng)目概況 223.2 改造內(nèi)容 234 節(jié)能 294.1 設(shè)計(jì)依據(jù) : 294.2 節(jié)能措施： 294.3 變頻器節(jié)能效

2、果分析 304.4 設(shè)備改造節(jié)能 364.5 總節(jié)能量 374.6 建立能源管理機(jī)構(gòu) 385.環(huán)境保護(hù) 395.1 設(shè)計(jì)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn) 395.2 概述 395.3 環(huán)境影響分析和治理 406.勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生 426.1 設(shè)計(jì)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn) 426.2 主要職業(yè)危害及因素 426.3 勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生的主要防范措施 427 投資估算 467.1 概況 467.2 編制依據(jù) 467.3 投資分析 477.4 投資估算 478 技術(shù)經(jīng)濟(jì) 498.1 資金來(lái)源 508.2 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 508.3 流動(dòng)資金 508.4 成本預(yù)測(cè) 508.5 計(jì)算說(shuō)明 508.6 利潤(rùn)分配 518.7 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算 5

3、18.8 盈虧平衡分析 518.9 敏感性分析 528.10 評(píng)價(jià)結(jié)論 521 總論1.1 項(xiàng)目概況項(xiàng)目名稱：大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造項(xiàng)目 建設(shè)單位：某集團(tuán)某分公司建設(shè)地點(diǎn)：某集團(tuán)某分公司下屬各煤礦 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：張賽庚；可行性研究編制單位：?jiǎn)挝毁Y質(zhì)：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：生產(chǎn)規(guī)模：節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 38300t/a1.2 可行性研究報(bào)告編制依據(jù)、編制原則、編制范圍內(nèi)容1.2.1 可行性研究報(bào)告編制依據(jù)（ 1） 國(guó)家有關(guān)法律、法規(guī)；（ 2） 某集團(tuán)某分公司提出的工程設(shè)計(jì)委托書(shū)；（3） 某集團(tuán)某分公司提供的有關(guān)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料。1.2.2 可行性研究報(bào)告編制范圍與內(nèi)容 某分公司現(xiàn)有井上、井下各類提升機(jī) 6

4、5 臺(tái)，某分公司于 2000 年開(kāi)始對(duì)提升系統(tǒng)的電控裝置進(jìn)行改造，至 2008 年 3 月，相繼改 造絞車及電控拖動(dòng)裝置 5 臺(tái)套，。其中有交流老式 TKD 系統(tǒng)改造 為可編程控制器控制的電控系統(tǒng)，拖動(dòng)方式由交流電動(dòng)機(jī)改造為直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。某分公司絞車電控系統(tǒng)沒(méi)有改造的電控裝置還有 60 臺(tái)套， 某分公司現(xiàn)有主排水泵 131 臺(tái)，均屬老舊雜水泵，運(yùn)行時(shí)間 長(zhǎng)、效率低、能耗高，噸水百米電耗達(dá)0.6kwh，超出能耗標(biāo)準(zhǔn)噸水百米電耗達(dá) 0 . 1kwh 。主排水泵控制方式為直接啟動(dòng)，在啟動(dòng)時(shí) 對(duì)電網(wǎng)沖擊大、電能損失大。某分公司現(xiàn)有壓風(fēng)機(jī) 66 臺(tái)，其中 60 臺(tái)老式活塞壓風(fēng)機(jī)，使 用時(shí)間較長(zhǎng)，氣

5、量調(diào)節(jié)采用機(jī)械調(diào)節(jié)方式，效率低、能耗大。電 機(jī)起動(dòng)方式采用直接起動(dòng)方式； 6 臺(tái)螺桿壓風(fēng)機(jī)，采用 6KV 高壓 交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，氣量調(diào)節(jié)采用機(jī)械調(diào)節(jié)方式。某分公司現(xiàn)有主扇風(fēng)機(jī) 36 臺(tái)，其中對(duì)旋主扇 12 臺(tái)，老式軸 流風(fēng)機(jī) 24 臺(tái)，對(duì)旋主扇采用高壓 6KV 交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，起動(dòng)方 式為直接起動(dòng)，老式軸流風(fēng)機(jī)采用同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，直接起動(dòng)方 式。兩種風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)均采用調(diào)節(jié)葉片角度的方法來(lái)進(jìn)行，即 不經(jīng)濟(jì)又不節(jié)能。將上述主要設(shè)備進(jìn)行電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)述改造 ,以達(dá)到節(jié)能的目 的.1.2.3 可行性研究報(bào)告編制原則（1）滿足生產(chǎn)要求；（2）在設(shè)計(jì)中采用先進(jìn)、適用的工藝技術(shù)（3）貫徹治理 “三廢 ”、防

6、止污染的原則，滿足國(guó)家有關(guān)環(huán)境 保護(hù)法規(guī)的要求； 4）在工藝流程和設(shè)備選擇方面，采用先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)能源的回收利用，以達(dá)到國(guó)家有關(guān)節(jié)能規(guī)定的要求。（5）充分利用現(xiàn)有設(shè)施，減少工程投資，縮短建設(shè)周期，提 高項(xiàng)目效益。1.3 項(xiàng)目建設(shè)單位概況某礦區(qū) 1917 年開(kāi)發(fā)， 1945 年建企， 2002 年改制為國(guó)有獨(dú)資 公司， 2004 年重組為某集團(tuán)所屬分（子）公司。礦區(qū)面積 252 平 方公里，現(xiàn)有煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量 15.7 億噸，可采儲(chǔ)量 8.8 億噸，按現(xiàn) 有產(chǎn)量規(guī)模計(jì)算服務(wù)年限 40 年。煤種以 1/3 焦煤和氣煤為主，兼 有部分主焦煤。煤質(zhì)低硫 （0.09-0.22%）、低磷 （0.

7、003-0.012%）、中灰 （20%左右）、高發(fā)熱量 （4430-6590 千卡/千克），是符合環(huán)保要求的 優(yōu)質(zhì)化工煤和動(dòng)力煤。產(chǎn)品有 3 大類、 12 個(gè)品種，主要銷往東北 三省的冶金、電力、化工、建材等行業(yè)，并有部分精煤出口?，F(xiàn) 有 9 個(gè)煤礦，核定年生產(chǎn)能力 1670 萬(wàn)噸； 6 個(gè)洗煤廠，設(shè)計(jì)年入洗 能力 885 萬(wàn)噸； 25 個(gè)非煤生產(chǎn)和費(fèi)用補(bǔ)貼單位。企業(yè)總資產(chǎn) 84.4 億元，注冊(cè)資本 27.9 億元，全部為國(guó)有。在冊(cè)職工 8.4 萬(wàn)人在崗 職工 7.4 萬(wàn)人，離退休人員 4.7 萬(wàn)人。建企 63 年累計(jì)生產(chǎn)原煤 6.3 億噸，上繳稅金 45 億元。在發(fā)展煤炭主業(yè)的同時(shí)，配套形成

8、熱電聯(lián)產(chǎn)、機(jī)械修造、建 筑建材、地質(zhì)勘探、鐵路運(yùn)輸、水電通訊、農(nóng)林牧業(yè)等多元產(chǎn)業(yè) 格局。熱電廠總裝機(jī)容量 15 萬(wàn)千瓦，年發(fā)電能力 9.7 億千瓦時(shí)，供熱能力 420 萬(wàn)平方米；斯達(dá)機(jī)電修造公司年產(chǎn)值 1.5 億元；鑫塔 水泥公司水泥年生產(chǎn)能力 40 萬(wàn)噸；煤層氣儲(chǔ)量豐富，建有日供氣 能力 4 萬(wàn)立方米民用燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)，供燃?xì)?3.74 萬(wàn)戶；有 7.8 萬(wàn) 畝可耕地和 22 萬(wàn)畝宜林地。1.4 項(xiàng)目建設(shè)背景資源開(kāi)發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)約放在首位。對(duì)保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)快 速發(fā)展提高經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)合理利用資源，減少環(huán)境污染，提高 人民生活水平起著重要作用。也是改變我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的主要 途徑和實(shí)施 “可持

9、續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 ”的必要措施。本次可行性研究的目的，是采用節(jié)能高效，環(huán)保效果好的變頻 調(diào)速控制裝置，降耗增效。節(jié)約能源，合理利用資源，提高經(jīng)濟(jì) 效益。目前，全世界正在為能源緊缺而困擾，我國(guó)的能源形勢(shì)尤其 嚴(yán)峻。拒統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電網(wǎng)的總負(fù)荷中動(dòng)力負(fù)荷約占60%，其中 85%左右為異步電動(dòng)機(jī)消耗。因此，使異步電動(dòng)機(jī)有效地利用，對(duì)于 節(jié)能具有非常重要的意義。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源成為 制約經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的瓶頸，節(jié)能降耗也就成為國(guó)家和企業(yè)嚴(yán)重關(guān)切的 焦點(diǎn)。節(jié)約電能已成為科研、設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)運(yùn)行等各條戰(zhàn)線上 的一個(gè)重大研究課題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力能源供應(yīng)緊張的局面越來(lái)越 嚴(yán)重，國(guó)家也隨之對(duì)電價(jià)作出相應(yīng)

10、調(diào)整。隨著電價(jià)的不斷上漲， 電費(fèi)支出在企業(yè)生產(chǎn)成本中占的比例越來(lái)越大，節(jié)約用電可以有 效降低企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可控成本。從 2006 年開(kāi)始，我國(guó)在鋼鐵、 有色、煤炭、電力、石油石化、化工、建材、紡織、造紙 9 個(gè)重 點(diǎn)耗能行業(yè)組織開(kāi)展千家企業(yè)節(jié)能行動(dòng)。 “十一五 ”期間有望實(shí)現(xiàn) 節(jié)能 1 億噸左右標(biāo)準(zhǔn)煤。國(guó)家在 “十一五 ”規(guī)劃中明確要求，到 2010 年單位 GDP 能耗比“十五”期末降低 20%左右，這意味著在 “十一 五 ”期間每年單位 GDP 能耗下降 4%左右。為此，國(guó)家出臺(tái)相關(guān)文 件，決心抓好重點(diǎn)耗能行業(yè)和企業(yè)節(jié)能，做好高耗能行業(yè)和企業(yè) 的節(jié)能工作。應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和方法，查找、分析

11、和預(yù)測(cè)節(jié)能工程，提 出合理可行的對(duì)策措施，指導(dǎo)、監(jiān)控節(jié)能工作，以達(dá)到最佳節(jié)能 效率。要節(jié)能降耗，降低提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、排水泵、壓風(fēng)機(jī)等用電率， 改善提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、排水泵、壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能。必需對(duì)提升機(jī)、 主扇風(fēng)機(jī)、排水泵、空壓機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)的改造。本項(xiàng)目不僅具有顯著的節(jié)能效益，同時(shí)也具有良好的環(huán)保效 益，可做到節(jié)約能源與環(huán)保并舉，實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能減排。1.5 項(xiàng)目建設(shè)有利條件本項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)在某集團(tuán)某分公司下屬各煤礦廠區(qū)內(nèi)，不用 新增建設(shè)用地；主要工程僅需對(duì)某分公司大型固定機(jī)械拖動(dòng)電動(dòng) 機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，根據(jù)各傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際工況和使用環(huán)境的 特點(diǎn)選用高壓變頻調(diào)速控制裝置對(duì)提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、礦井主扇進(jìn) 行

12、控制，采用軟啟動(dòng)器對(duì)排水泵進(jìn)行控制是最佳改造方案。本項(xiàng)目可以充分利用廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)輔助設(shè)施和生活福利 設(shè)施，減少建設(shè)投資，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益；某集團(tuán)某分公司擁有 一批高素質(zhì)的生產(chǎn)工人和技術(shù)人人員。以上都是本項(xiàng)目建設(shè)的有利條件。1.6 主要原材料、燃料及動(dòng)力供應(yīng)根據(jù)某分公司所提大型固定機(jī)械設(shè)備報(bào)表：提升機(jī)用交流電 動(dòng)機(jī)的有 60 臺(tái)，主排水泵 131 臺(tái)，壓風(fēng)機(jī) 66 臺(tái)，主扇風(fēng)機(jī) 36 臺(tái)， 共計(jì)大型固定機(jī)械設(shè)備 293 臺(tái)。提升機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)安裝容量 32735KW ，主排水泵 73590KW ，壓風(fēng)機(jī) 23293KW ，主扇風(fēng)機(jī) 23935KW ，總安裝容量 153553KW ，總計(jì)算負(fù)荷

13、 122800KW 。年 耗電量 51593.8*104KWh1.7 項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容本項(xiàng)目廠址在某集團(tuán)某分公司下屬各煤礦現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)，本項(xiàng) 目采暖、熱力、供排水及生活福利設(shè)施均利用公司現(xiàn)有設(shè)施，可 以滿足本項(xiàng)目要求，因此本項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容為對(duì)某分公司大型 固定機(jī)械拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，根據(jù)各傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際 工況和使用環(huán)境的特點(diǎn)選用高壓變頻調(diào)速控制裝置對(duì)提升機(jī)、壓 風(fēng)機(jī)、礦井主扇進(jìn)行控制，采用軟啟動(dòng)器對(duì)排水泵進(jìn)行控制是最佳改造方案 ,以達(dá)到節(jié)能的目的。1.8 節(jié)能效果及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)本項(xiàng)目主要對(duì)某分公司下屬九個(gè)煤礦的主提升系統(tǒng).主排水系統(tǒng).壓風(fēng)系統(tǒng) .主通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造 , 改造后年節(jié)約

14、電量 10930 萬(wàn)度, 折合標(biāo)準(zhǔn)煤 38300t/a.項(xiàng)目總投資為 1907.00 萬(wàn)元，全部為建設(shè)投資，不新增加流動(dòng) 資金，年均節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤為 271231年均新增銷售稅金及附加 16.43 萬(wàn)元，年均新增增值稅 205.39 萬(wàn)元，新增利潤(rùn)總額 1011.57 萬(wàn)元， 新增所得稅 252.89 萬(wàn)元，新增凈利潤(rùn) 758.68 萬(wàn)元，稅前投資回收 期 2.70 年，稅后投資回收期 3.18 年。2.電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1）某分公司大型固定機(jī)械及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告委托書(shū)。2）機(jī)械專業(yè)提供的設(shè)計(jì)委托資料。3）本設(shè)計(jì)執(zhí)行的節(jié)能法律法規(guī)（1）中華人民共和國(guó)節(jié)約能

15、源法（2）國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定（國(guó)務(wù)院令28 號(hào)）國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的資源節(jié)約綜合利用和環(huán)境保護(hù)技術(shù)（國(guó)家 發(fā)改委【 2005】 65 號(hào)令）（3）中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱（計(jì)交能【 1996】905 號(hào)）（ 4）企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法 GB/T 13234-912.2 概述企業(yè)的電能節(jié)約，就是在電能的變換、傳輸、使用過(guò)程中， 最大限度地降低電能損耗，提高用電效率，降低生產(chǎn)成本，獲得 最大效益。由于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速困難，以往很多傳動(dòng)設(shè)備都是以 固定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出往往過(guò)大，控制方式效率很低，其中以 鼓風(fēng)機(jī)、泵類等風(fēng)水力機(jī)械最為突出。某分公司現(xiàn)有井上、井下各類提升機(jī) 65 臺(tái)，某分公司于 2000 年

16、開(kāi)始對(duì)提升系統(tǒng)的電控裝置進(jìn)行改造，至2008 年 3 月，相繼改 造絞車及電控拖動(dòng)裝置 5 臺(tái)套，。其中有交流老式 TKD 系統(tǒng)改造 為可編程控制器控制的電控系統(tǒng)，拖動(dòng)方式由交流電動(dòng)機(jī)改造為 直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。某分公司絞車電控系統(tǒng)沒(méi)有改造的電控裝置還有 60 臺(tái)套， 某分公司現(xiàn)有主排水泵 131 臺(tái)，均屬老舊雜水泵，運(yùn)行時(shí)間 長(zhǎng)、效率低、能耗高，噸水百米電耗達(dá)0.6kwh，超出能耗標(biāo)準(zhǔn)噸水百米電耗達(dá) 0 . 1kwh 。主排水泵控制方式為直接啟動(dòng)，在啟動(dòng)時(shí) 對(duì)電網(wǎng)沖擊大、電能損失大。某分公司現(xiàn)有壓風(fēng)機(jī) 66 臺(tái)，其中 60 臺(tái)老式活塞壓風(fēng)機(jī)，使 用時(shí)間較長(zhǎng)，氣量調(diào)節(jié)采用機(jī)械調(diào)節(jié)方式，效率低、

17、能耗大。電 機(jī)起動(dòng)方式采用直接起動(dòng)方式； 6 臺(tái)螺桿壓風(fēng)機(jī)，采用 6KV 高壓 交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，氣量調(diào)節(jié)采用機(jī)械調(diào)節(jié)方式。某分公司現(xiàn)有主扇風(fēng)機(jī) 36 臺(tái)，其中對(duì)旋主扇 12 臺(tái)，老式軸 流風(fēng)機(jī) 24 臺(tái)，對(duì)旋主扇采用高壓 6KV 交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，起動(dòng)方 式為直接起動(dòng)，老式軸流風(fēng)機(jī)采用同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，直接起動(dòng)方 式。兩種風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)均采用調(diào)節(jié)葉片角度的方法來(lái)進(jìn)行，即 不經(jīng)濟(jì)又不節(jié)能。2.3 改造的必要性資源開(kāi)發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)約放在首位。對(duì)保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)快 速發(fā)展提高經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)合理利用資源，減少環(huán)境污染，提高 人民生活水平起著重要作用。也是改變我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的主要 途徑和實(shí)施 “可持續(xù)發(fā)展

18、戰(zhàn)略 ”的必要措施。本次可行性研究的目的，是采用節(jié)能高效，環(huán)保效果好的變 頻調(diào)速控制裝置，降耗增效。節(jié)約能源，合理利用資源，提高經(jīng) 濟(jì)效益。目前，全世界正在為能源緊缺而困擾，我國(guó)的能源形勢(shì)尤其 嚴(yán)峻。拒統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電網(wǎng)的總負(fù)荷中動(dòng)力負(fù)荷約占60%，其中 85%左右為異步電動(dòng)機(jī)消耗。因此，使異步電動(dòng)機(jī)有效地利用，對(duì)于 節(jié)能具有非常重要的意義。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源成為 制約經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的瓶頸，節(jié)能降耗也就成為國(guó)家和企業(yè)嚴(yán)重關(guān)切的 焦點(diǎn)。節(jié)約電能已成為科研、設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)運(yùn)行等各條戰(zhàn)線上的一個(gè)重大研究課題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力能源供應(yīng)緊張的局面越來(lái)越 嚴(yán)重，國(guó)家也隨之對(duì)電價(jià)作出相應(yīng)調(diào)整。隨

19、著電價(jià)的不斷上漲， 電費(fèi)支出在企業(yè)生產(chǎn)成本中占的比例越來(lái)越大，節(jié)約用電可以有 效降低企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可控成本。從 2006 年開(kāi)始，我國(guó)在鋼鐵、 有色、煤炭、電力、石油石化、化工、建材、紡織、造紙9 個(gè)重點(diǎn)耗能行業(yè)組織開(kāi)展千家企業(yè)節(jié)能行動(dòng)。 “十一五 ”期間有望實(shí)現(xiàn) 節(jié)能 1 億噸左右標(biāo)準(zhǔn)煤。國(guó)家在 “十一五 ”規(guī)劃中明確要求，到 2010 年單位 GDP 能耗比“十五”期末降低 20%左右，這意味著在 “十一 五 ”期間每年單位 GDP 能耗下降 4%左右。為此，國(guó)家出臺(tái)相關(guān)文 件，決心抓好重點(diǎn)耗能行業(yè)和企業(yè)節(jié)能，做好高耗能行業(yè)和企業(yè) 的節(jié)能工作。應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和方法，查找、分析和預(yù)測(cè)節(jié)能工

20、程，提 出合理可行的對(duì)策措施，指導(dǎo)、監(jiān)控節(jié)能工作，以達(dá)到最佳節(jié)能 效率。要節(jié)能降耗，降低提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、排水泵、壓風(fēng)機(jī)等用電率， 改善提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、排水泵、壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能。必需對(duì)提升機(jī)、 主扇風(fēng)機(jī)、排水泵、空壓機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)的改造。2.4 電力負(fù)荷根據(jù)某分公司所提大型固定機(jī)械設(shè)備報(bào)表：提升機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)的有 60 臺(tái)，主排水泵 131 臺(tái)，壓風(fēng)機(jī) 66 臺(tái)，主扇風(fēng)機(jī) 36 臺(tái)， 共計(jì)大型固定機(jī)械設(shè)備 293 臺(tái)。提升機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)安裝容量32735KW ，主排水泵 73590KW ，壓風(fēng)機(jī) 23293KW ，主扇風(fēng)機(jī)23935KW ，總安裝容量 153553KW ，總計(jì)算負(fù)荷 122800KW

21、。年 耗電量 51593.8*104KWh本次對(duì)某分公司大型固定機(jī)械拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改 造，根據(jù)各傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際工況和使用環(huán)境的特點(diǎn)選用高壓變頻 調(diào)速控制裝置對(duì)提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、礦井主扇進(jìn)行控制，采用軟啟 動(dòng)器對(duì)排水泵進(jìn)行控制是最佳改造方案。2.5 變頻調(diào)速方案2.5.1 異步電動(dòng)機(jī)1）異步電動(dòng)機(jī)的用處 在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，為了適應(yīng)不同設(shè)備的用電要求，需要 利用不同的設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換成光能、熱能、機(jī)械能、勢(shì)能、動(dòng)能 等，在企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中利用這些能量進(jìn)行正常的生產(chǎn)活動(dòng)。 而電動(dòng)機(jī)就是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電氣設(shè)備，應(yīng)用非常廣泛， 各種工業(yè)設(shè)備上到處可以看到異步電動(dòng)機(jī)，如在礦山采礦采煤上 它

22、被用來(lái)拖動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、排水泵、壓風(fēng)機(jī)等。2）異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 異步電動(dòng)機(jī)所以用得廣泛，主要原因是它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià) 低廉，而且堅(jiān)固耐用，維修方便。異步電動(dòng)機(jī)具有的一系列優(yōu)點(diǎn)， 成了工業(yè)驅(qū)動(dòng)方面的主要?jiǎng)恿?。但是，異步電?dòng)機(jī)也存在著不足， 最主要的不足是它的功率因數(shù)比較低，調(diào)速性能不夠好，浪費(fèi)電 能。同時(shí)，啟動(dòng)電流大，加快絕緣老化，對(duì)機(jī)械設(shè)備沖擊大，縮 短機(jī)械及電動(dòng)機(jī)使用壽命。3）異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)它是利用電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)制造而成。也就 是由一個(gè)固定不動(dòng)的叫做定子的部分和另一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的叫做轉(zhuǎn) 子的部分組成的。定子上裝有三相對(duì)稱繞組，通入三相交流電流 后，在電機(jī)起隙中產(chǎn)生一

23、個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1 和定子電流的頻率fi以及電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù) p有關(guān)，即ni=60fi/p由異 步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)近似地決定于電動(dòng)機(jī)的 極數(shù)和頻率。由于電動(dòng)機(jī)的工作原理決定電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是固定不 變的，頻率是電動(dòng)機(jī)供電電源的電信號(hào)，若設(shè)法連續(xù)改變供電電 源的頻率f,則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之連續(xù)變化。所以，頻率能夠在電動(dòng) 機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電動(dòng)機(jī)，這樣電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被 自由的控制。4）電動(dòng)機(jī)的損耗： 電動(dòng)機(jī)的損耗包括恒定損耗、負(fù)載損耗及雜散損耗。 恒定損耗是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的固有損耗，它與電動(dòng)機(jī)材料、 制造工藝、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。一般約占總損耗的20%25%。

24、負(fù)載損耗是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)電流 引起的電阻損耗，即稱為銅損，它與繞組的電阻和負(fù)載電流有關(guān)。 銅耗約占總損耗的 20%70% 。雜散損耗主要由定子漏磁通和定、轉(zhuǎn)子的高次諧波在導(dǎo)線、 鐵芯及其它金屬部件內(nèi)引起的損耗。一般約占總損耗的 10%15%對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、負(fù)載變化比較大的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，象排 水泵、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)容量要比實(shí)際需要高出許多，出現(xiàn)人們常說(shuō)的 “大馬拉小車 ”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。2.5.2 變頻器2.5.2.1 變頻器 -首選節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能改造有各種不同的方法，如加強(qiáng)廢物利用、利用可再生 能源、禁用耗能設(shè)備等。但是，某分公司各礦采選設(shè)備中如：拖 動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵

25、、空氣壓縮機(jī)、礦井提升機(jī)等負(fù)載，80%的耗電集中在高壓大功率電動(dòng)機(jī)上，功率大多在 1001000KW 之間，個(gè)別電 機(jī)的功率高達(dá) 3000KW 、3500KW 。利用高電壓大功率電動(dòng)機(jī)變頻 調(diào)速方式來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，無(wú)疑是潛力最大的節(jié)能方式。因此，具有 理想節(jié)能效果和調(diào)速性能的高壓變頻器引起政府主管部門和各高 耗能企業(yè)的高度關(guān)注，成為其首選的節(jié)能產(chǎn)品。2.5.2.2 變頻器技術(shù)隨著大功率電力電子技術(shù)、變流控制技術(shù)以及微電子技術(shù)的 進(jìn)步，大規(guī)模集成電路和微機(jī)控制技術(shù)的突飛猛進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī) 變頻技術(shù)已日趨完善，變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速范圍寬和軟起動(dòng) 性能，高效率、高精度、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范

26、 圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 近 10 年交流變頻技術(shù)在國(guó)內(nèi)也得到了迅速發(fā)展，利用變頻器對(duì)電 動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速將成為電氣調(diào)速傳動(dòng)的主流。變頻技術(shù)日新月異， 知識(shí)含量高， PWM 抑制諧波能力很強(qiáng)，優(yōu)化 PWM 可以實(shí)現(xiàn)電流 諧波畸變率最小，電壓利用率最高，效率最優(yōu)。脈寬調(diào)制技術(shù)一 直是變頻的核心技術(shù)之一，從模擬技術(shù)發(fā)展到全數(shù)字化方案完成 優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的 PWM 信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)變壓變頻。隨機(jī) PWM 可 以有效消除機(jī)械和電磁噪音，控制原理為隨機(jī)改變開(kāi)關(guān)頻率使電 機(jī)電磁噪音近似為白造音，有效消弱以固定開(kāi)關(guān)頻率為特征的有 色噪音。2.5.2.3 變頻調(diào)速的系統(tǒng)原理 高壓變

27、頻調(diào)速系統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高-高電壓源型變頻器，直接 3、6、10KV 高壓輸入，直接 3、6、 10KV 高壓輸 出。輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)功率模塊供電，移相變壓器的副邊 繞組分為三組，根據(jù)電壓等級(jí)和模塊串聯(lián)級(jí)數(shù)，一般由 24 脈沖系 列、42 脈沖系列等構(gòu)成移相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側(cè) 的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無(wú)須任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置。輸出側(cè)由每個(gè)單元的 U、 V 輸出端子相互串接而成星型接法 給電動(dòng)機(jī)供電。通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的 PWM 波形進(jìn)行重組，可以得 到階梯正弦 PWM 波形，這種波形正弦度好， dv/dt 小，對(duì)電纜和 電動(dòng)機(jī)的絕緣無(wú)

28、損壞，無(wú)須輸出濾波器，就可以延長(zhǎng)輸出電纜長(zhǎng) 度，可直接用于普通電動(dòng)機(jī)。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的諧波損失大大減少， 消除負(fù)載機(jī)械軸承和葉片的振動(dòng)。當(dāng)某一單元出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò) 控制可將此單元退出系統(tǒng)，變頻器可降額繼續(xù)運(yùn)行，由此可避免 很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失。功率模塊為基本的交 - 直 -交單相逆變電路。整流側(cè)為二極管三 極管三相全橋，通過(guò)對(duì)逆變橋進(jìn)行正弦 PWM 控制，可得到單相 交流輸出。 控制器由高速單片機(jī)、工控 PC 和 PLC 共同 構(gòu)成。單片機(jī)實(shí)現(xiàn) PWM 控制，工控 PC 提供友好的全中文 WINDOWS 監(jiān)控和操作界面，內(nèi)置 PLC 則用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào) 的邏輯處理，控制器與功率單元之間采用

29、光纖通訊技術(shù)，高低壓 完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗干擾 性能，可靠性大大提高。變頻器在開(kāi)環(huán)運(yùn)行于設(shè)定頻率，在閉環(huán)運(yùn)行模式下，可以設(shè) 定并調(diào)節(jié)被控量的期望值，變頻器將根據(jù)被控量的實(shí)際值，自動(dòng) 調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使被控量的實(shí)際值 自動(dòng)逼近期望值。2.5.2.4 變頻器的優(yōu)越性：高壓電動(dòng)機(jī)節(jié)能效果顯著，人們想了各種各樣的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)電 動(dòng)機(jī)的調(diào)速，來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。從目前來(lái)看，變頻調(diào)速是電動(dòng) 機(jī)調(diào)速的最佳解決方案。1）與定速泵、風(fēng)機(jī)相比，變頻調(diào)速普遍節(jié)能在25%以上。節(jié)能效果顯著。2）運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，免維護(hù)。只須定期清洗通風(fēng)濾網(wǎng)， 不用停機(jī)，保證生產(chǎn)的

30、連續(xù)性。能使風(fēng)機(jī)軸承磨損減少，延長(zhǎng)電 動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)的使用壽命和維修周期，提高風(fēng)機(jī)的利用效率。采用變頻器可以使水泵電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)真正的軟起 /軟停，從而使 急扭及水錘現(xiàn)象得到解決。而且變頻器能夠在合適的情況下降低 泵的轉(zhuǎn)速，一方面可以避免水泵長(zhǎng)期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)下，另一 方面變頻的軟起動(dòng)大大的減小水泵起動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械的沖擊。3）變頻器效率高，沒(méi)有因調(diào)速帶來(lái)的附加轉(zhuǎn)差損耗。調(diào)速范 圍大，精度高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且容易實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和閉環(huán) 控制4）變頻器提供給電動(dòng)機(jī)的無(wú)諧波干擾的正弦波電流，能降低 電動(dòng)機(jī)的故障次數(shù)。由于電平數(shù)和等效開(kāi)關(guān)頻率的增加有利于改 善輸出波形，降低輸出諧波，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱得到改善。在設(shè)備加

31、速 期間能大大減小噪聲，削弱噪聲污染，能極大的改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán) 境。免去了許多繁瑣的人工操作和不安全隱患因素，并使系統(tǒng)始 終處于節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，更好的適應(yīng)了 生產(chǎn)需要。5）變頻器自身保護(hù)功能完善。同原來(lái)繼電器保護(hù)相比較，保 護(hù)功能更多，更靈敏，保護(hù) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能大大加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的 保護(hù)。同有的主扇風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)采用機(jī)械調(diào)整葉片角度的方法相 比較，主扇調(diào)風(fēng)方式用機(jī)械調(diào)整葉片角度存在著局限性，電動(dòng)機(jī) 始終運(yùn)行在 100%額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，造成能源浪費(fèi)。6）適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)。2.5.3 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速改造設(shè)備投資提升機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)安裝容量 32735KW ，壓風(fēng)機(jī) 23293

32、KW ， 主扇風(fēng)機(jī) 23935KW ，總安裝容量 79963KW某分公司現(xiàn)大型設(shè)備改造老式電控為變頻調(diào)速控制設(shè)備共計(jì)162臺(tái)套。暫按變頻器設(shè)備平均價(jià)格900元/KW計(jì)算：79963KW X 900 元/KW=7196.67 萬(wàn)元。其中主扇風(fēng)機(jī)：23935KW X 900元/KW=2154.15萬(wàn)元壓風(fēng)機(jī)：23293KW X 900 元/KW=2096.37 萬(wàn)元提升機(jī)：32735KW X 900 元/KW=2946.15 萬(wàn)元變頻調(diào)速優(yōu)越的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果已被國(guó)內(nèi)外各個(gè) 領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)踐得到驗(yàn)證和認(rèn)可?？梢詮V泛應(yīng)用于礦山提升機(jī)、主 扇風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備節(jié)能改造。某分公司現(xiàn)大型設(shè)備改造老式電

33、控為變頻調(diào)速控制設(shè)備總投資7196.67 萬(wàn)元。2.6 軟起動(dòng)2.6.1 概述應(yīng)用最廣泛的交流電動(dòng)機(jī)大多數(shù)以反電勢(shì)為主的負(fù)載，起動(dòng)電流非常大，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命，并危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行某分公司各礦現(xiàn)有排水泵 131 臺(tái)，控制方式為直接起動(dòng)，起動(dòng) 電流大，對(duì)電網(wǎng)造成很大沖擊，電能損失大。老式水泵，效率低， 能耗高。噸水百米電耗達(dá) 0.6kWh 。2.6.2 改造主要內(nèi)容 為提高水泵運(yùn)行效率降低電耗，某分公司決定采用高效節(jié)能 水泵，噸水百米電耗降到 0.5kWh 。并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，達(dá)到 降低起動(dòng)電流，提高設(shè)備運(yùn)行效率。2.6.3 電氣控制系統(tǒng)改造措施2.6.3.1 軟起動(dòng)器隨著大功率電力

34、電子技術(shù)、變流控制技術(shù)以及微電子技術(shù) 的進(jìn)步，一種新型起動(dòng)設(shè)備 -異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器幾年間迅速發(fā) 展起來(lái)。它即能改變電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性，保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，更能 保證電動(dòng)機(jī)可靠平滑軟起動(dòng)。而軟起動(dòng)器主要由定子回路的具 有限流作用的電力器件 -晶閘 實(shí)現(xiàn)限流起動(dòng)。通過(guò)改變晶閘管的 導(dǎo)通角，來(lái)改變加到定子繞組的三相電壓，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)電流不超過(guò)額定值400%的范圍內(nèi)，軟起動(dòng)器的輸出電壓迅速上升至起動(dòng)時(shí)的初始電壓值， 然后輸出電壓按所設(shè)定的起動(dòng)參數(shù)逐漸上升，電動(dòng)機(jī)隨著電壓 的上升不斷平穩(wěn)加速，當(dāng)電壓達(dá)到額定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到額 定轉(zhuǎn)速，旁路接觸器吸合，起動(dòng)過(guò)程完成。2.6.3.2 軟起

35、動(dòng)器的優(yōu)越性軟起動(dòng)器起動(dòng)性能好，軟起軟停過(guò)程平穩(wěn)、不抖動(dòng)。保護(hù) 功能強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠，通用性能好，微功耗：由于采用無(wú)觸 點(diǎn)控制運(yùn)行功耗近乎于零，抗干擾能力強(qiáng)。2.6.3.3 改造措施通過(guò)異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)的起動(dòng)設(shè)備相比較，軟起 動(dòng)器以其優(yōu)越的起動(dòng)性能而廣泛應(yīng)用在礦山、冶金、化工、 電力、煤炭、水利、輕工等各個(gè)行業(yè)。所以在本次公司大型 設(shè)備改造中，對(duì)礦井排水泵電動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的改造，采用軟 起動(dòng)器作為首選設(shè)備。對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)行軟起動(dòng)。改善工藝，提 高自動(dòng)化控制水平，降低起動(dòng)電流，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降 低成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。2.6.4 排水泵電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)改造設(shè)備投資 礦井主排水泵安裝容量 73

36、590KW ， 暫按軟起動(dòng)器設(shè)備平均價(jià)格 300元/KW計(jì)算：軟起動(dòng)設(shè)備投資：73590KW X 300元/KW=2207.7萬(wàn)元2.7 總投資公司大型固定機(jī)械采用變頻調(diào)速控制裝置和軟啟動(dòng)器控制裝置總投資：變頻調(diào)速控制設(shè)備總投資 7196.67 萬(wàn)元。軟起動(dòng)設(shè)備投資： 2207.7 萬(wàn)元投資合計(jì)： 7196067-2207.7=9404.37 萬(wàn)元3 設(shè)備改造3.1 項(xiàng)目概況3.1.1 主提升系統(tǒng)某分公司共有井上、井下各類提升機(jī) 65 臺(tái)。采用直流電動(dòng)機(jī) 拖動(dòng)系統(tǒng)的有 12 臺(tái)，交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的有 50 臺(tái)（其中電控 系統(tǒng)采用變頻調(diào)速的 1 臺(tái)，其余均為轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速系統(tǒng)）， 防爆電

37、動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的液壓絞車 3 臺(tái)。某分公司于 2000 年開(kāi)始對(duì)提升系統(tǒng)的電控裝置進(jìn)行技術(shù)改 造，至 2008 年 3 月，相繼改造了提升機(jī)及電控拖動(dòng)裝置 5 臺(tái)套。 其中電控裝置由老式的交流 TKD 系統(tǒng)改造為可編程控制器控制的 電控系統(tǒng)，拖動(dòng)方式由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)改造為直流電動(dòng)機(jī)拖 動(dòng)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)改造后，明顯提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了能耗， 提高了設(shè)備的運(yùn)行安全性能和可靠性。3.1.2 主排水系統(tǒng)某分公司現(xiàn)有主排水泵 131 臺(tái)，均屬老、舊、雜牌水泵。其 運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)、效率低、能耗高，排水的電耗達(dá)0.6 kW h/百米 噸,超出標(biāo)準(zhǔn)0.1 kW h/百米 噸。主排水泵的控制方式為直接起動(dòng)，方

38、式落后，在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，電能損失明顯。3.1.3 壓縮空氣系統(tǒng)某分公司現(xiàn)有空氣壓縮機(jī) 66 臺(tái)，其中 60 臺(tái)為老式的活塞式 空氣壓縮機(jī)，服務(wù)的時(shí)間較長(zhǎng)（7080年代），效率低（65%）、能耗大，且氣量的調(diào)節(jié)方式為機(jī)械調(diào)節(jié)方式，無(wú)法做到按需供氣。 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式方式為直接啟動(dòng)，方式落后，在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng) 的沖擊大，電能損失明顯。 6 臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)的服務(wù)年限不長(zhǎng)， 采用 6 kV 高壓交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，但氣量的調(diào)節(jié)方式為機(jī)械調(diào)節(jié)方 式。3.1.4 主通風(fēng)系統(tǒng)某分公司現(xiàn)有主扇風(fēng)機(jī) 36 臺(tái)，其中對(duì)旋主扇 12 臺(tái)，老式軸 流風(fēng)機(jī) 24 臺(tái)。對(duì)旋主扇采用 6 kV 高壓交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，啟

39、動(dòng)方 式為直接起動(dòng)；老式軸流風(fēng)機(jī)采用同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，啟動(dòng)方式為 直接啟動(dòng)。以上兩種風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)均采用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片角度的 方法來(lái)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，方式落后，耗能大。3.2 改造內(nèi)容3.2.1 主提升系統(tǒng)的改造 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大功率電力電子技術(shù)及大規(guī)模集成電 路和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)已 經(jīng)日趨完善。近 10 年來(lái)，變頻調(diào)速以其高效率、高功率因數(shù)、節(jié) 電效果好、適用范圍廣泛及調(diào)速和起動(dòng)制動(dòng)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，在 國(guó)內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。目前某分公司提升機(jī)電控系統(tǒng)中沒(méi)有改造的電控裝置還有 60 臺(tái)套。如果及交流電動(dòng)機(jī)部分的電控裝置改造成為變頻調(diào)速系統(tǒng)， 節(jié)能的空

40、間將是十分巨大的。3.2.1.1 提升機(jī)的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的改造某分公司的提升機(jī)采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的 50 臺(tái)提升機(jī)中，大 部分為 JR 系列的高耗能電動(dòng)機(jī)，是國(guó)家明令禁止的淘汰產(chǎn)品。由 于前些年煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不佳，公司沒(méi)有能力及時(shí)進(jìn)行大規(guī) 模的技術(shù)改造，改造的力度很小。對(duì)于 JR 系列的高耗能電動(dòng)機(jī)，由于其耗能高的原因，采用其 替代產(chǎn)品即 YR 系列新型節(jié)能電動(dòng)機(jī)進(jìn)行替換，可以提高提升系 統(tǒng)的效率 2%。年節(jié)約電量 220 萬(wàn)度 ,折合標(biāo)準(zhǔn)煤 770t.3.2.1.2 電控系統(tǒng)的改造目前某分公司交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的提升機(jī)的電控系統(tǒng)采用電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的控制方式。雖然這種控制方式能限制啟動(dòng)電

41、流和提高起到轉(zhuǎn)矩，并能在一定的范圍內(nèi)調(diào)速，但其缺點(diǎn)是確定 階段的電能損耗較大，尤其當(dāng)用于要求頻繁啟動(dòng)或不同運(yùn)行速度 的多水平提升機(jī)時(shí)，問(wèn)題就尤為突出，此外由于靠切除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 子回路電阻進(jìn)行調(diào)速，系統(tǒng)的調(diào)速性能不好，且調(diào)速過(guò)程中的轉(zhuǎn) 差能量均消耗在轉(zhuǎn)子電阻中。針對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的控制方式的缺點(diǎn)，結(jié)合變頻調(diào) 速的高效率、高功率因數(shù)、調(diào)速和起動(dòng)制動(dòng)性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，采 用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)某分公司提升系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行 改造。改造后的系統(tǒng)效率可提高 20%。3.2.2 主排水系統(tǒng)的改造3.2.2.1 排水泵的改造某分公司主排水系統(tǒng)的排水電耗達(dá) 0.6 kW h/百米噸，超出標(biāo) 準(zhǔn)0.1 k

42、W h/百米噸。針對(duì)主排水系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)、效率低、能耗高的現(xiàn)狀，為 達(dá)到排水系統(tǒng)高效、節(jié)能的目標(biāo)，用高效節(jié)能排水泵替代現(xiàn)有的 排水泵。經(jīng)過(guò)改造后，主排水系統(tǒng)的排水電耗可降低至 0.5 kW h/ 百米 噸，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益的提高均十分顯著。年節(jié)約電量 4945 萬(wàn)度,折合標(biāo)準(zhǔn)煤 17308t.3.2.2.2 電控系統(tǒng)的改造目前主排水泵的控制方式為直接啟動(dòng)，其缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大， 對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，能耗損失明顯增加。針對(duì)主排水泵的控制方式的缺點(diǎn)，結(jié)合電氣軟啟動(dòng)啟動(dòng)性能 優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，采用電氣軟啟動(dòng)起動(dòng)技術(shù)對(duì)主排水泵的電控系統(tǒng)進(jìn) 行改造，即主排水泵的電控系統(tǒng)用電氣軟啟動(dòng)系統(tǒng)替代直接啟動(dòng) 系統(tǒng)。3.

43、2.3 壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的改造3.2.3.1 壓風(fēng)機(jī)的改造現(xiàn)有的 60 臺(tái)為老式的活塞式空氣壓縮機(jī)，服務(wù)的時(shí)間較長(zhǎng)（7080年代），效率低（65%）、能耗大，且氣量的調(diào)節(jié)方式為 機(jī)械調(diào)節(jié)方式，無(wú)法做到按需供氣。根據(jù)某分公司空氣壓縮系統(tǒng)的現(xiàn)狀，應(yīng)以新型的空氣壓縮機(jī) 對(duì)其進(jìn)行替換。面對(duì)國(guó)內(nèi)空氣壓縮機(jī)的能耗進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比1）目前礦山用空氣壓縮機(jī)仍以活塞式壓縮機(jī)為主，當(dāng)表壓為30.70.8MPa 時(shí)，其比功率為 4.746.1 kW/m min。2）螺桿式空氣壓縮機(jī)以小容量為主，其效率低，當(dāng)表壓為30.70.8MPa時(shí)，其比功率為 5.357.1 kW/m min，耗電量大。3）離心式空氣壓縮機(jī)適合大容量使

44、用，可以考慮，但其效率相 對(duì)較大，最高效率時(shí)其比功率為 5.25 kW/m3 min。4）由于壓氣是礦山主要?jiǎng)恿υ粗?，其效率的大小直接影?礦山的節(jié)能工作，故應(yīng)綜合考慮。經(jīng)過(guò)以上的對(duì)比，考慮到公司的具體情況，以新型的活塞式 空氣壓縮機(jī)對(duì) 60 臺(tái)老式的活塞式空氣壓縮機(jī)進(jìn)行替換。3.2.3.2 壓風(fēng)機(jī)電氣改造1）將已有的 6 臺(tái)螺桿式壓風(fēng)機(jī)的的電控系統(tǒng)應(yīng)用變頻調(diào)速技 術(shù)進(jìn)行改造，氣量調(diào)節(jié)方式改造成自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。2）60 臺(tái)新型的活塞式壓風(fēng)機(jī)采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的變頻調(diào)速 系統(tǒng)控制，氣量調(diào)節(jié)方式為自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。3）以上 66 臺(tái)空氣壓縮機(jī)采用計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)。 經(jīng)過(guò)以上技術(shù)改造，公司壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的

45、效率將大幅度提高 ,新設(shè)備節(jié)能可提高效率 10%，新電機(jī)節(jié)能可提高效率 5%,系統(tǒng)的效 率可達(dá) 80%以上。年節(jié)約電量 391 萬(wàn)度,折合標(biāo)準(zhǔn)煤 1370t.3.2.4 主通風(fēng)系統(tǒng)的改造目前某分公司現(xiàn)有主扇風(fēng)機(jī)中，對(duì)旋主扇采用 6 kV 高壓交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，啟動(dòng)方式為直接起動(dòng)；老式軸流風(fēng)機(jī)采用同步電動(dòng) 機(jī)拖動(dòng)，啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)。其缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)的 沖擊較大，能耗損失明顯增加?，F(xiàn)有的主扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)葉片角度的方式進(jìn)行 的，系統(tǒng)不能根據(jù)風(fēng)量的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，顯然能耗大，也不 易管理。針對(duì)主通風(fēng)機(jī)控制方式的缺點(diǎn)，結(jié)合變頻調(diào)速的高效率、高 功率因數(shù)、調(diào)速性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，采用變

46、頻調(diào)速技術(shù)對(duì)通風(fēng)機(jī)交 流電動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造。通風(fēng)系統(tǒng)可根據(jù)風(fēng)量的變化進(jìn)行 自動(dòng)調(diào)節(jié)，既有效地降低了能耗損失，也降低了管理上的難度。4 節(jié)能4.1 設(shè)計(jì)依據(jù) :1）中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法2）國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定（國(guó)務(wù)院令28 號(hào)）3）國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的資源節(jié)約綜合利用和環(huán)境保護(hù)技術(shù)（國(guó) 家發(fā)改委【 2005】65 號(hào)令）4）中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱（計(jì)交能【 1996】905 號(hào)）5）企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法 GB/T 13234-914.2 節(jié)能措施：鶴分公司各礦所用設(shè)備大多為 7080 年代的產(chǎn)品，設(shè)備陳舊， 很大一部分電動(dòng)機(jī)屬于國(guó)家命令淘汰的產(chǎn)品。有些還是 50 年代的 產(chǎn)品，控制方式落

47、后。象主排水泵采用直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大， 對(duì)電網(wǎng)的沖擊很大。提升機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速， 在調(diào)速過(guò)程中轉(zhuǎn)差能量全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻中。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，大多 為 7080 年代生產(chǎn)的活塞式壓風(fēng)機(jī)，能耗高，效率低，維修量大。 礦井主扇屬長(zhǎng)期工作制，其主扇調(diào)風(fēng)方式用機(jī)械調(diào)整葉片角度， 運(yùn)行狀態(tài)的好壞將直接影響能耗的高低。隨著大功率電力電子技術(shù)、變流控制技術(shù)以及微電子技術(shù)的 進(jìn)步，通過(guò)改變供電頻率的調(diào)速已成為現(xiàn)實(shí)。采用變頻器應(yīng)用在 礦山提升機(jī)控制系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)、排水泵、主風(fēng)扇等電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中。使電動(dòng)機(jī)在經(jīng)濟(jì)節(jié)能的狀態(tài)下安全運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。 鑒于變頻調(diào)速效率高、功率因數(shù)高、調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著

48、、 運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，選用變頻調(diào)速節(jié)能控制裝 置是風(fēng)機(jī)、排水泵、主風(fēng)扇、礦井提升機(jī)實(shí)現(xiàn)交流調(diào)速節(jié)能最理 想的方法。4.3 變頻器節(jié)能效果分析4.3.1 節(jié)能原理當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，可以按需要升降電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)、 壓風(fēng)機(jī)等的性能曲線，使風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)等的額定參數(shù)滿足工藝要 求。根據(jù)實(shí)際工況，使頻率的分段區(qū)間最實(shí)際，最優(yōu)化，促使電 能節(jié)約的最大化。采用變頻調(diào)速方法節(jié)能的原理，是基于流體力學(xué)原理知道風(fēng)機(jī)流量、壓力與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及電動(dòng)機(jī)功率之間的關(guān)系為：Q1/Q2=n1/n22H1/H2=（n1/n2）23P1/P2=（n1/n2）Q1、H1、P1- 風(fēng)機(jī)在 n1 轉(zhuǎn)速時(shí)的流量、壓力、

49、功率；Q2、H2、P2-風(fēng)機(jī)在 n2 轉(zhuǎn)速時(shí)相似工況條件下的流量、 壓力、功率；假如轉(zhuǎn)速降低一半，即 n2/n 1=1/2,則P2/P1=1/8，可見(jiàn)降低轉(zhuǎn) 速能大大降低軸功率達(dá)到節(jié)能的目的。從理論上講，當(dāng)流量需求 為 80%時(shí)，通過(guò)變頻調(diào)速，僅需額定軸功率的 51.2%，即可節(jié)約 48.8%的能源。4.3.2 變頻器節(jié)能計(jì)算以南山井南風(fēng)井 1000KW 6KV 113A 風(fēng)機(jī)為例，說(shuō)明節(jié)能原 理。1 ）節(jié)能計(jì)算 :（1）擋板控制時(shí)的電力消耗（電動(dòng)機(jī)在額定速度以下運(yùn)轉(zhuǎn)） 擋板控制的風(fēng)扇、排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量從 100%至 70%變化時(shí) 設(shè) H=1 額定揚(yáng)程， Q=1 額定風(fēng)量Q=1 時(shí)的必要軸動(dòng)力 P

50、1 為風(fēng)扇、排風(fēng)機(jī)的額定軸動(dòng)力（ KW ）Q=0.7時(shí)的必要軸動(dòng)力 Po.7為Po.7=Pl*Qo.7*H 0.7（在不考慮風(fēng)扇、排風(fēng)機(jī)自身效率的情況下）電動(dòng)機(jī)的效率設(shè)定為 n m時(shí)，Q=1時(shí)所需的動(dòng)力為 P11， Q=o.7 時(shí)的所需動(dòng)力為 P1o.7P11=P1/ nm( KW )Pio.7=Po.7/ nm(KW)(不包括由于負(fù)載下降所造成的電動(dòng)機(jī)效率下降)( 2)變頻器可變速控制時(shí)的電力消耗 使用變頻器進(jìn)行可變速控制，使風(fēng)扇、排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量從 100%至 70%變化時(shí)Q=1 時(shí)的所需動(dòng)力為 P11 與擋板控制時(shí)相同P11=P1/ nm(KW)風(fēng)量為 70% 時(shí)， Q 0.7 時(shí)的工作點(diǎn)

51、P 0.7，這時(shí)所需的軸動(dòng)力 3P 0.7=(利用相似定理)Q 0.7* H o.7=Pi*O.73設(shè)定變頻器的效率為 n 1NV時(shí)，所需動(dòng)力為3P10.7= P0.7/n M/n 1NV=1P*0.7 /n M/n 1NV2)計(jì)算示例 : 以南山井的南風(fēng)井風(fēng)機(jī)為例：電動(dòng)機(jī)的效率 =95%變頻器的效率 96% (含變壓器)額定風(fēng)量時(shí)的風(fēng)機(jī)軸動(dòng)力： 1000KW.風(fēng)機(jī)特性：Q風(fēng)量為0時(shí).H揚(yáng)程為1.4p.u年運(yùn)行時(shí)間為 ： 8600 小時(shí) 長(zhǎng)期工作制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行模式：風(fēng)量 100% 年運(yùn)行時(shí)間的 20% 風(fēng)量 70% 年運(yùn)行時(shí)間的 70% 風(fēng)量 50% 年運(yùn)行時(shí)間的 10%（ 1）擋板控制風(fēng)量時(shí)P

52、100=風(fēng)量 100% ; P70=風(fēng)量 70% ; P50=風(fēng)量 50%。P100=1000*0.75/0.95=789KWP70=1000*0.75*0.7* （ 1.4-0.4*0.7*0.7 ）/0.95=665KW P50=1000*0.75*0.5* （ 1 .4-0.4*0.5*0.5 ）/0.95=51 3KW 注： P=H*Q H=A- （A-1）Q2假設(shè)電費(fèi)以 0.55 元 /KWh 計(jì)算 789*8600*0.2*055+665*8600*0.7*055+513*8600*0.1*055=319 .0858 萬(wàn)元（ 2） 變頻器可變速控制風(fēng)量時(shí)Pl00=風(fēng)量 100% ；

53、 P70=風(fēng)量 70% ； P50=風(fēng)量 50%。P100=1000*0.75/0.96=789KW3P70=1000*0.75*0.7 3/0.95/0.96=282KWP50=1000*0.75*0.5 3/0.95/0.96=102KW注： P=H*Q H=A- （A-1）Q2假設(shè)電費(fèi)以 0.55 元 /KWh 計(jì)算 789*8600*0.2*0.55+282*8600*0.7*0.55+102*8600*0.1*0.55 =172.8342 萬(wàn)元風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一年所節(jié)省的電費(fèi)： 3190858-1728342=146.2516 萬(wàn)元 節(jié)能效益非常可觀。當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)， 50Hz 滿載

54、時(shí)功率因數(shù)為 0.96，工作電流比電動(dòng)機(jī)額定電流值要低許多，由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用，可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。3）某分公司各礦主扇總負(fù)荷節(jié)能計(jì)算 某分公司現(xiàn)有主風(fēng)扇 36 臺(tái)安裝總?cè)萘?23935KW 有功功 率 P=15558KW 。（1）擋板控制風(fēng)量時(shí)P100=風(fēng)量 100% ; P70=風(fēng)量 70% ; P50=風(fēng)量 50%。P100=15558/0.95=16377KWP70=15558*0.7* （1.4-0.4*0.7*0.7 ）/0.95=13802KWP50=15558*0.5* （ 1 .4-0.4*0.5*0.5 ） /0.95= 1 0645

55、KW 設(shè)電費(fèi)以 0.55 元 /KWh 計(jì)算16377*8600*0.2*055+13805*8600*0.7*055+10644*8600*0.1*0 .55=66235609元662軒元（2）變頻器可變速控制風(fēng)量時(shí)Pl00=風(fēng)量 100% ； P70=風(fēng)量 70% ； P50=風(fēng)量 50%。P100=15558/0.95=16377KWP70=15558*0.73/0.95/0.96=5851KWP50=15558*0.53/0.95/0.96=2132KW注： P=H*Q H=A- （A-1）Q2假設(shè)電費(fèi)以0.55元/KWh計(jì)算16377*8600*0.2*0.55+5851*8600*

56、0.7*0.55+2132*8600*0.1*0.55=35869482 元3587萬(wàn)元主扇風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一年所節(jié)省的電費(fèi)：6624-3587=3037 萬(wàn)元 采用變頻器調(diào)速方式的節(jié)電效果，其節(jié)電可達(dá)3050%，效果十分明顯。4.3.3 變頻器節(jié)能效果某分公司現(xiàn)大型設(shè)備改造老式電控為變頻調(diào)速控制設(shè)備后企業(yè)Ar 厶匕總節(jié)能量 某分公司現(xiàn)大型設(shè)備提升機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)安裝容量32735KW，壓風(fēng)機(jī)23293KW，主扇風(fēng)機(jī)23935KW，總安裝容量79963KW ，總計(jì)算負(fù)荷 P30=63970KW 按每天平均工作 12 小時(shí) 計(jì)算，年工作 350 天，年運(yùn)行時(shí)間為 4200 小時(shí) 電動(dòng)機(jī)的效率 =91% COS)=0.8 變頻器的效率 96% COS =0.96老式控制系統(tǒng)：W=63970*4200=268675680KWh 26867.4*1C)KWh設(shè)電費(fèi)以0.55元/KWh計(jì)算年運(yùn)行費(fèi) 26867.4*104*0.55=14777 萬(wàn)元采用變頻器調(diào)速：4W=63970*4200-(63970*4200)*20%=21494*10 KWh設(shè)電費(fèi)以0.55元/KWh計(jì)算年運(yùn)行費(fèi) 21494*104*0.55=11821 萬(wàn)元采用變頻器調(diào)速每年可節(jié)約