電氣節(jié)能技術在啤酒工廠的應用.doc

檔案號: 題目: 電氣節(jié)能技術在啤酒工廠的應用 單位: 姓名: 電氣節(jié)能技術在啤酒工廠的應用內(nèi)容提要:本設計介紹了基于終端無功補償、變頻調(diào)速等節(jié)能技術在啤酒工廠的應用。工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)成本構成很多,其中用電成本是絕對是不可忽視的,隨著國家節(jié)能減排力度的不斷加大,產(chǎn)業(yè)結(jié)構的不斷調(diào)整,大家對工廠自用電越來越重視,怎樣減少設備投資,怎樣降低企業(yè)用電成本成為大家共同關注的課題。本文主要從工廠用電節(jié)能設計、節(jié)能設備應用、工廠用電管理等方面進行闡述,目的是降低工廠用電量,希望對實際工作有所幫助。主題詞: 無功補償 變頻器 節(jié)能第一章 緒 論1.1工廠節(jié)能問題的提出 節(jié)能減排是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然趨勢,也是建設環(huán)境友好型社會的必由之路。對于工廠而言,降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)發(fā)展的根本之道,因此,在控制企業(yè)用電成本這塊我們嘗試過很多辦法,也取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益,比如變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用,比如說無功補償裝置在客戶端的大量投入,尤其是用電大戶終端,再比如說節(jié)能設備的使用,如節(jié)能變壓器、低阻電纜等,另外在用電管理方面也制定了很多措施,小到企業(yè)的照明管理等。通過很多辦法都可以降低企業(yè)的用電成本,取得節(jié)本增效的效果,下面就闡述一下節(jié)能技術在工廠電氣技術中的應用。1.2使用節(jié)能型供配電系統(tǒng)供配電系統(tǒng)節(jié)能的重點應該在設計、優(yōu)化階段,而這塊往往容易被大家忽視,很多時候電廠配電系統(tǒng)以及部分設備并不是完全由工廠自己決定,另外考慮到初投資的問題,因此對于使用節(jié)能型供配電系統(tǒng)并沒有得到完全認可。1.2.1合理的供電電壓供電電壓的選擇應根據(jù)用電容量和供電距離并考慮當?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀、用戶的用電負荷性質(zhì)及未來發(fā)展規(guī)劃等因素綜合而定。一般而言,如果用電量較大可以使用高壓供電再經(jīng)過二次變壓供電，如果是610kV的配電電壓,由于10kV技術經(jīng)濟指標較好,如供電系統(tǒng)能耗和有色金屬耗量均較小,因而高壓配電電壓應首選10kV；當用戶6kV設備居多、且容量較大、在技術經(jīng)濟上合理時,考慮采用6kV；當用戶有少量3kV電動機時,可用10(6)/3kV專用變壓器供電。我們廠使用35KV進線，經(jīng)過兩級變壓到380V1.2.2節(jié)能型變壓器變壓器是輸變電行業(yè)中的耗能大戶,據(jù)估計,我國變壓器的總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右,如損耗每降低1%,每年可節(jié)約上百億度電,推廣節(jié)能變壓器事在必行。推薦使用干式變壓器,如果是已經(jīng)有舊的油浸變壓器,在條件允許的情況下進行改造,油浸變壓器維護的工作量和費用相對也比較大,這也是油浸變壓器的明顯的不足之一，我廠使用的是干式變壓器。1.2.3無功補償裝置功率因數(shù)的高低對工廠企業(yè)來說其重要性不言而喻,因此,必須設法提高工廠供電各相關部分的功率因數(shù),以充分利用變、配、用電設備的容量,增加其輸電能力,減少功率損耗和電能損耗,以達到節(jié)約電能、提高供電質(zhì)量和提高設備利用率的目的。在用戶端設置無功補償裝置是有必要的,尤其對大用電量單位,特別是有大型電機居多,感性設備居多的情況下有必要考慮無功補償裝置,提高供電品質(zhì)。我們選擇了在終端配電柜加裝無功補償電容器，根據(jù)功率因數(shù)檢測來控制電容器的投切。第二章 選擇節(jié)能設備目前,節(jié)能設備得到了廣泛的應用和推廣,其中尤以變頻器最為引人矚目,而且確實取得了非常好的節(jié)能效果,另外節(jié)能燈具、Y型高效電機等也都得到了廣泛的應用。2.1變頻器通過近幾年的發(fā)展,高壓變頻調(diào)速技術已經(jīng)日趨成熟,已經(jīng)開始在各個領域廣泛應用,工礦企業(yè)中可能有大量的風機、水泵等大動力設備一直在工頻狀態(tài)下運行,這樣就需要利用閘閥控制風量、流量,結(jié)果就是損失了大量的電能。而改為變頻調(diào)節(jié)后,通過改變電機的轉(zhuǎn)速(也就是改變了電機的輸出功率)來調(diào)節(jié)風量、流量,我們知道,輸出功率和轉(zhuǎn)速的三次方成正比,因此大大減少了損耗,從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。2.1.1變頻器的基本原理 水泵、風機電機多采用三相異步電動機，而其轉(zhuǎn)速公式為： (2.1) 式中：f表示電源頻率，p表示電動機極對數(shù)，s表示轉(zhuǎn)差率。從上式可知，三相異步電動機的調(diào)速方法有：(l) 改變電源頻率(2) 改變電機極對數(shù)(3) 改變轉(zhuǎn)差率改變電機極對數(shù)調(diào)速的調(diào)控方式控制簡單，投資省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專門的變極電機，是有級調(diào)速，而且級差比較大，即變速時轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩也變化大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機器。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為了保證其較大的調(diào)速范圍一般采用串級調(diào)速的方式，其最大優(yōu)點是它可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，且調(diào)速性能也好，但由于線路過于復雜，增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗，且成本高而影響它的推廣價值。下面重點分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點。根據(jù)公式可知，當轉(zhuǎn)差率變化不大時，異步電動機的轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f成正比。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動機的轉(zhuǎn)速。但是，單一地調(diào)節(jié)電源頻率，將導致電機運行性能惡化。隨著電力電子技術的發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，它們促進了變頻調(diào)速的廣泛應用。2.1.2 變頻在風機泵類負載系統(tǒng)的節(jié)能原理變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動機、管道和閥門等構成。通常由異步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵做成一體，通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實質(zhì)是異步電動機的變頻調(diào)速。異步電動機的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)調(diào)速的。在供水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的，常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。閥門控制法是通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)流量，水泵電機轉(zhuǎn)速保持不變。其實質(zhì)是通過改變水路中的阻力大小來改變流量，因此，管阻將隨閥門開度的改變而改變，但揚程特性不變。由于實際用水中，需水量是變化的，若閥門開度在一段時間內(nèi)保持不變，必然要造成超壓或欠壓現(xiàn)象的出現(xiàn)。轉(zhuǎn)速控制法是通過改變水泵電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而閥門開度保持不變，是通過改變水的動能改變流量。因此，揚程特性將隨水泵轉(zhuǎn)速的改變而改變，但管阻特性不變。變頻調(diào)速供水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。其工作原理是根據(jù)用戶用水量的變化自動地調(diào)整水泵電機的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當用水量增大時電機加速，用水量減小時電機減速。由流體力學可知，水泵給管網(wǎng)供水時，水泵的輸出功率P與管網(wǎng)的水壓H及出水流量Q的乘積成正比；水泵的轉(zhuǎn)速n與出水流量Q成正比；管網(wǎng)的水壓H與出水流量Q的平方成正比。由上述關系有，水泵的輸出功率P與轉(zhuǎn)速n三次方成正比，即： （2.2） （2.3） (2.4) (2.5)式中k、k1、k2、k3為比例常數(shù)。圖2.1 管網(wǎng)及水泵的運行特性曲線當用閥門控制時，若供水量高峰水泵工作在E點，流量為Q1，揚程為H0，當供水量從Q1減小到Q2時，必須關小閥門，這時閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從b3移到b1，揚程特性曲線不變。而揚程則從H0上升到H1，運行工況點從E點移到F點，此時水泵的輸出功率正比于H1Q2。當用調(diào)速控制時，若采用恒壓(H0)，變速泵(n2)供水，管阻特性曲線為b2，揚程特性變?yōu)榍€n2，工作點從E點移到D點。此時水泵輸出功率正比于H0Q2，由于H1H0，所以當用閥門控制流量時，有正比于(H1H0)Q2的功率被浪費掉，并且隨著閥門的不斷關小，閥門的摩擦阻力不斷變大，管阻特性曲線上移，運行工況點也隨之上移，于是H1增大，而被浪費的功率要隨之增加。所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多，節(jié)能效果顯著。2.1.3 我廠應用案例干燥爐對麥芽進行烘干需要風機鼓風，隨著干燥階段的不同風機轉(zhuǎn)速有很大變化。原先是通過繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，這種調(diào)速方法的缺點是電機構造復雜、轉(zhuǎn)子有碳刷不適合在高粉塵場合使用、需外接調(diào)速變阻器。而且調(diào)速時有很大一部分電能消耗在外接電阻器上。改為變頻調(diào)速以后，不僅可以實現(xiàn)平滑調(diào)速而且由于輸出功率和轉(zhuǎn)速三次方成正比，當轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速75%時節(jié)能可達50%。糖化原先一些有閥門控制流量的水泵改為有變頻器控制調(diào)節(jié)，節(jié)能也非常明顯。2.2 Y型高效電動機高效電動機與普通電動機相比,優(yōu)化了總體設計,選用了高質(zhì)量的銅繞組和硅鋼片,降低了各種損耗,據(jù)估計損耗可降低20%30%,效率提高2%7%；投資回收期一般為12年,有的短至幾個月。有下列情況的應該考慮選用高效電動機:(1) 在新上項目需要新的電動機時；(2) 舊電動機損壞或電動機繞組需要進行重繞時；(3) 在電動機長期運行于低負載或過負載狀態(tài)下需要更新電動機時。2.3 使用節(jié)能型照明電器節(jié)能型照明電器優(yōu)點很多,高效低耗,節(jié)能環(huán)保,驅(qū)動電壓低,響應速度快安全性高,使用壽命長。照明設計的要求不僅要掌握照明設計的理論,還要了解國內(nèi)外有關照明技術的新動態(tài)。采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品。LED照明的興起可以說是照明燈具的一場革命。下面進行發(fā)光效率（光效）比較，鹵素燈光效一般為30%左右，節(jié)能燈一般為50%左右，LED燈光效可達90%以上，這也是體現(xiàn)節(jié)能的一大因素。從以上幾點可以看出，LED燈光通量是節(jié)能燈的一倍以上，是白熾燈的五倍以上，那50WLED則相當于110W節(jié)能燈 250W燈/鹵素燈以上。以此類推。品種功率壽命（h）價格（元）LED4W100000小時50節(jié)能燈9W1000小時8-20鹵素燈20W800小時5普通白熾燈30W500小時1由此可以看出雖然LED燈先期投入較大，但其節(jié)能效果非常顯著而且使用壽命長可以減少更換頻次。第三章 加強工廠用電管理,合理使用峰谷電力資源峰谷用電:電力行業(yè)中峰谷的含義是用山峰和山谷來形象比喻用電負荷特性的變化值。通常白天8:00至22:00的用電為高峰用電,深夜22:00至次日8:00的用電為低谷用電。“峰谷電價”意義在于,鼓勵居民利用低谷電價的優(yōu)惠條件大量消費低谷電力,比如電熱水器、空調(diào)和其他電器設備。同時,對電力部門來說,將高峰用電轉(zhuǎn)移到低谷時段,既緩解了高峰電力供需缺口,又促進了電力資源的優(yōu)化配置,是一項“削峰填谷”的雙贏策。對于工廠而言充分利用低谷電量進行生產(chǎn)是非常必要的,對于有條件的企業(yè)鼓勵低谷期間用電,這樣可以節(jié)省大量的用電成本,實際工作中,我廠也充分利用“峰谷電價”一些大型用電設備選擇在低谷電價時運行，如糖化制冰水和發(fā)酵速冷，因為都需要用氨，而氨的壓縮制冷是非常耗能的，因此我們盡量選在晚上“峰谷電價”多制冰水、多速冷，而白天少運行。這樣就大大節(jié)省了工廠的生產(chǎn)成本。第四章 加強工廠電力計量管理企業(yè)需要加強對電力計量的管理,有兩層含義,其一就是加強管理可以避免因為計量問題而給企業(yè)經(jīng)營帶來的隱患,對運行的重要電能計量裝置施行質(zhì)量跟蹤、狀態(tài)監(jiān)測、抽樣檢定、動態(tài)管理,定期