江苏管桩企业能效电厂项目建设

刘澎涛

（句容市供电公司，江苏 句容 212400）

1 项目实施背景

江苏建华管桩有限公司是全国最大的管桩制造商，成立于2002年，由香港汤始有限公司全额投资，隶属于建华管桩集团。目前共有管桩生产线10条，设计年生产能力为1800万m，年产值约18亿元。公司专业生产各种规格的高强管桩，总资产6.69亿元人民币，是句容市重点耗能单位，2008年消耗电量6300万kWh。

随着公司规模的不断扩大，各类能源的消耗量也不断增加，在生产成本中占了很大份额。为降低能源支出成本，实现可持续发展，公司从2008年开始，积极开展能效电厂项目建设工作，在电动系统节能改造、推广绿色照明等方面，组织实施了空压机变频改造、离心机变频改造、风机水泵变频改造、采用高效照明灯具等项目，取得了良好的效果。

2 项目实施

2.1 空压机变频改造工程

公司原有132 kW空气压缩机13台，均采用Y系列普通电动机拖动，自耦降压启动、全压运行。随着供气压力的变化，空压机交替工作在供气、空载状态，在空载时电动机保持运转，浪费大量电能；负载时经常出现压力过高现象，同样会造成电能的浪费。在满足同样生产需求的前提下，公司投资130万元对空气压缩机进行变频改造，用富士160 kW的变频器来拖动，采用变频器内置PID（即比例、积分、微分）控制，根据所需的供气压力自动调节输出频率，达到节电的目的。

（1）改造前空压机的电能消耗情况

电动机在负载时功率因数为0.8，空载时为0.3，每次负载时间平均为3.5 min，空载时间为30 s，折算到每小时内，空压机的负载时间为0.875 h，空载时间为0.125 h。空压机的电动机功率为132 kW，负载时平均工作电流260 A，空载时工作电流100 A。空压机采用380 V三相电源。可以算出每小时每台空压机的耗电量。

总用电量为122 kWh。

根据现场电能表计实测计算，加上管网的损失，每小时实际耗电量为130 kWh。

（2）空压机变频改造的能耗分析

空压机在变频改造后，由于采用了PID控制方式，系统的工作电流和工作频率随时在变化，因此采用按空压机工作原理进行计算的方法，所消耗的电功率与工作压力的平方成正比。

改造前平均工作压力按0.725 MPa，改造后的工作压力按0.65 MPa计，通过相关的理论公式计算可知，空压机在改造前带负载时的平均功率为125 kW左右，改造后的电功率为0.65 MPa2/0.725 MPa2×125 kW=100.2 kW，因改造后空压机工作时始终处于负载状态，即1 h需耗电100.2 kWh。改造后通过电能表计量，实际耗电量约每小时102 kWh。

2.2 风机水泵变频改造工程

公司共有风机、水泵类负载100余台，功率为11～90 kW，在改造前均采取工频运行、直接启动或降压启动，通过管道上的阀门和挡风板强制进行节流调节，以满足生产所需的供水量和通风量。

在调节过程中，电动机所消耗的功率基本上是不变的，当水流量或风量较小时，大量的电能就消耗在管道和调节装置上。根据风机泵类负载的功耗计算原理，当所需的流量一定时，如能降低原动机的转速，流量与转速按线性关系成正比变化，所需的功率是按转速的3次方变化的，例如：某台风机，实际所需的风量为额定值的90%，可以利用变频调速装置把原动机的转速调为额定转速的90%，消耗的电功率按转速的3次方变化，当电动机速度降低10%时，电动机所消耗的功率仅为额定功率的73%。

对供水泵，消耗功率和电动机的转速之间的关系也是一样的。因此采用变频调速对风机泵类设备节能效果非常显著，在风量、流量为额定值的60%～90%时，节能可达30%～60%。公司投入210万元对粉磨车间内的引风机和主供水管道系统中的管道泵进行了变频改造，取得了很好的节电效益。

2.3 离心机、滚焊机变频改造工程

众所周知，滑差电动机调速系统的机械特性随着负载转矩的增大，转速急剧下降，特性很软。尽管可以通过速度负反馈来达到增加转矩的目的，但故障率高，加上滑差部分存在传递效率及滑差电动机的维护保养较交流异步电动机维护保养难度大、维修费用高等问题，公司2008年年底对新M车间新上的离心机投资58万元，采用变频调速控制，改变以往的离心机通过滑差电动机调速的惯例。对各车间的滚焊机因滑差电动机故障率高的问题，也投资了18万余元对16台滚焊机进行了变频改造，取得了很好的节电效益。。

2.4 绿色照明改造工程

公司共有10条管桩生产线，每条生产线建筑面积达5000 m2，夜间生产需要大量的照明设施。此前大多使用自整流高压汞灯及碘钨灯照明，每年仅照明耗电达180万kWh。公司结合实际情况，投入30万元，将办公楼和厂房的楼梯、走廊的25 W和40 W白炽灯更换为9 W高效节能荧光灯，并采用红外开关，使所有楼梯和走廊的照明实现“人来灯亮，人走灯灭”，将厂房的250 kW高压汞灯更换为25 W高效节能荧光灯，节电率为90%。将厂区道路照明用的250 W高压汞灯改造为150 W高压钠灯，并安装了照明节电器，在照明达到工艺及环境要求的前提下，节电率达到50%以上，且光色光效好、透雾能力强、成本低。

3 节电效果分析

（1）空压机变频改造工程：每台空压机每小时可节电28 kWh。正常工作时，按年实际运行时间5000 h计算，则整个生产线每年可节电160万kWh，年节约电费110万元。

（2）风机水泵变频改造工程：公司对100余台风机水泵进行变频改造，平均节电率达30%，按年运行时间5000 h计算，年节电200万kWh，年节约电费130万元。

（3）离心机、滚焊机变频改造工程：通过变频器的调速功能，根据负荷需要自动调整电动机运行频率，消除无功损耗和电动机的附加损耗，在满足生产需要的同时，大大降低了电能消耗。经测算，改造后滚焊机、离心机用电负荷平均减少30%，以年均运行时间5000 h计算，年节电100万kWh，节约电费65万元。

（4）绿色照明改造工程：经统计分析，推广应用绿色照明后，不仅实现了节能降耗，年可节电20万kWh，节约电费13万元，还可获得更好的照明效果。

通过上述4项节能技术改造项目的实施，该公司整个能效电厂项目，年节约电量480万kWh，平均节约电费312万元，项目总投资平均回收期为13个月。

［1］国家发展和改革委员会，国家电网公司.电力需求侧管理工作指南［M］.北京：中国电力出版社，2007.

［2］俞丽华.电气照明（第2版）［M］.上海：同济大学出版社，2001.

［3］张燕宾.变频调速应用实践［M］.北京：机械工业出版社，2004.

［4］王占奎.交流变频调速技术应用例集［M］.北京：科学出版社，1994.