江蘇管樁企業能效電廠項目建設

劉澎濤

（句容市供電公司，江蘇 句容 212400）

1 項目實施背景

江蘇建華管樁有限公司是全國最大的管樁制造商，成立于2002年，由香港湯始有限公司全額投資，隸屬于建華管樁集團。目前共有管樁生產線10條，設計年生產能力為1800萬m，年產值約18億元。公司專業生產各種規格的高強管樁，總資產6.69億元人民幣，是句容市重點耗能單位，2008年消耗電量6300萬kWh。

隨著公司規模的不斷擴大，各類能源的消耗量也不斷增加，在生產成本中占了很大份額。為降低能源支出成本，實現可持續發展，公司從2008年開始，積極開展能效電廠項目建設工作，在電動系統節能改造、推廣綠色照明等方面，組織實施了空壓機變頻改造、離心機變頻改造、風機水泵變頻改造、采用高效照明燈具等項目，取得了良好的效果。

2 項目實施

2.1 空壓機變頻改造工程

公司原有132 kW空氣壓縮機13臺，均采用Y系列普通電動機拖動，自耦降壓啟動、全壓運行。隨著供氣壓力的變化，空壓機交替工作在供氣、空載狀態，在空載時電動機保持運轉，浪費大量電能；負載時經常出現壓力過高現象，同樣會造成電能的浪費。在滿足同樣生產需求的前提下，公司投資130萬元對空氣壓縮機進行變頻改造，用富士160 kW的變頻器來拖動，采用變頻器內置PID（即比例、積分、微分）控制，根據所需的供氣壓力自動調節輸出頻率，達到節電的目的。

（1）改造前空壓機的電能消耗情況

電動機在負載時功率因數為0.8，空載時為0.3，每次負載時間平均為3.5 min，空載時間為30 s，折算到每小時內，空壓機的負載時間為0.875 h，空載時間為0.125 h。空壓機的電動機功率為132 kW，負載時平均工作電流260 A，空載時工作電流100 A。空壓機采用380 V三相電源。可以算出每小時每臺空壓機的耗電量。

總用電量為122 kWh。

根據現場電能表計實測計算，加上管網的損失，每小時實際耗電量為130 kWh。

（2）空壓機變頻改造的能耗分析

空壓機在變頻改造后，由于采用了PID控制方式，系統的工作電流和工作頻率隨時在變化，因此采用按空壓機工作原理進行計算的方法，所消耗的電功率與工作壓力的平方成正比。

改造前平均工作壓力按0.725 MPa，改造后的工作壓力按0.65 MPa計，通過相關的理論公式計算可知，空壓機在改造前帶負載時的平均功率為125 kW左右，改造后的電功率為0.65 MPa2/0.725 MPa2×125 kW=100.2 kW，因改造后空壓機工作時始終處于負載狀態，即1 h需耗電100.2 kWh。改造后通過電能表計量，實際耗電量約每小時102 kWh。

2.2 風機水泵變頻改造工程

公司共有風機、水泵類負載100余臺，功率為11～90 kW，在改造前均采取工頻運行、直接啟動或降壓啟動，通過管道上的閥門和擋風板強制進行節流調節，以滿足生產所需的供水量和通風量。

在調節過程中，電動機所消耗的功率基本上是不變的，當水流量或風量較小時，大量的電能就消耗在管道和調節裝置上。根據風機泵類負載的功耗計算原理，當所需的流量一定時，如能降低原動機的轉速，流量與轉速按線性關系成正比變化，所需的功率是按轉速的3次方變化的，例如：某臺風機，實際所需的風量為額定值的90%，可以利用變頻調速裝置把原動機的轉速調為額定轉速的90%，消耗的電功率按轉速的3次方變化，當電動機速度降低10%時，電動機所消耗的功率僅為額定功率的73%。

對供水泵，消耗功率和電動機的轉速之間的關系也是一樣的。因此采用變頻調速對風機泵類設備節能效果非常顯著，在風量、流量為額定值的60%～90%時，節能可達30%～60%。公司投入210萬元對粉磨車間內的引風機和主供水管道系統中的管道泵進行了變頻改造，取得了很好的節電效益。

2.3 離心機、滾焊機變頻改造工程

眾所周知，滑差電動機調速系統的機械特性隨著負載轉矩的增大，轉速急劇下降，特性很軟。盡管可以通過速度負反饋來達到增加轉矩的目的，但故障率高，加上滑差部分存在傳遞效率及滑差電動機的維護保養較交流異步電動機維護保養難度大、維修費用高等問題，公司2008年年底對新M車間新上的離心機投資58萬元，采用變頻調速控制，改變以往的離心機通過滑差電動機調速的慣例。對各車間的滾焊機因滑差電動機故障率高的問題，也投資了18萬余元對16臺滾焊機進行了變頻改造，取得了很好的節電效益。。

2.4 綠色照明改造工程

公司共有10條管樁生產線，每條生產線建筑面積達5000 m2，夜間生產需要大量的照明設施。此前大多使用自整流高壓汞燈及碘鎢燈照明，每年僅照明耗電達180萬kWh。公司結合實際情況，投入30萬元，將辦公樓和廠房的樓梯、走廊的25 W和40 W白熾燈更換為9 W高效節能熒光燈，并采用紅外開關，使所有樓梯和走廊的照明實現“人來燈亮，人走燈滅”，將廠房的250 kW高壓汞燈更換為25 W高效節能熒光燈，節電率為90%。將廠區道路照明用的250 W高壓汞燈改造為150 W高壓鈉燈，并安裝了照明節電器，在照明達到工藝及環境要求的前提下，節電率達到50%以上，且光色光效好、透霧能力強、成本低。

3 節電效果分析

（1）空壓機變頻改造工程：每臺空壓機每小時可節電28 kWh。正常工作時，按年實際運行時間5000 h計算，則整個生產線每年可節電160萬kWh，年節約電費110萬元。

（2）風機水泵變頻改造工程：公司對100余臺風機水泵進行變頻改造，平均節電率達30%，按年運行時間5000 h計算，年節電200萬kWh，年節約電費130萬元。

（3）離心機、滾焊機變頻改造工程：通過變頻器的調速功能，根據負荷需要自動調整電動機運行頻率，消除無功損耗和電動機的附加損耗，在滿足生產需要的同時，大大降低了電能消耗。經測算，改造后滾焊機、離心機用電負荷平均減少30%，以年均運行時間5000 h計算，年節電100萬kWh，節約電費65萬元。

（4）綠色照明改造工程：經統計分析，推廣應用綠色照明后，不僅實現了節能降耗，年可節電20萬kWh，節約電費13萬元，還可獲得更好的照明效果。

通過上述4項節能技術改造項目的實施，該公司整個能效電廠項目，年節約電量480萬kWh，平均節約電費312萬元，項目總投資平均回收期為13個月。

［1］國家發展和改革委員會，國家電網公司.電力需求側管理工作指南［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］俞麗華.電氣照明（第2版）［M］.上海：同濟大學出版社，2001.

［3］張燕賓.變頻調速應用實踐［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［4］王占奎.交流變頻調速技術應用例集［M］.北京：科學出版社，1994.