精細化管理在水泥企業中節電工作探討
2010-06-13 00:00
節約用電，對于號稱“耗能大戶”的水泥企業降低成本，提高市場競爭能力具有十分重要的現實意義。同時，節約用電能夠提高電網供電能力，降低設備的運行維修費用等諸多好處。因此節電挖潛成為創建節約型企業的重要組成部分，下面就黑龍江雙鴨山新時代水泥公司的節電應用現狀和前景廣闊的節電技術改造進行綜合介紹。
1、公司節電應用現狀
公司的節電工作幾年來受到各級領導和相關技術人員的應有重視。常明燈問題做到了常抓不懈，各崗位的開關燈時間也都以制度的形式落實到每位員工頭上，基本做到了根據季節的不同，天黑時開燈天亮時關燈；主機停機輔機也都能做到按規定時間進行次序停機； “空車”運行問題，基本上得以杜絕；所有節電設備也都能做到長期、穩定運行。
對于球磨機的旋轉式進相機因其故障率高，維修頻繁，維修費用高等各種因素，在我們企業逐漸被淘汰。取而代之的是靜止式進相器。而對于中小型電動機，也基本上都采用了無功集中補償裝置。但也有未安裝無功補償裝置的變電所，如2#窯變電所，動力車間變電所等地方。1#窯，2#窯高溫風機，由于種種原因至今未上節電設備。
對于改造后的我們公司兩條生產線，特別是蓖冷機系統的改造，風機設備數量劇增，但所有風機都采用閥門調節風量。與變頻調速相比電能浪費相當嚴重。在今后的技術改造投入上，我們應側重于把變頻器調速裝置應用于風機設備上。
再新購置電再氣設備時，除了考慮滿足拖動功率外，還應考慮其經濟運行性能，選用節能型產品。逐年、逐臺予以更換。如選用S10、S11型變壓器，YX系列高效率三相異步電動機，螺桿式空壓機等。
2、常見的節電應用誤區
傳統觀念認為負載輕的電機就是“大馬拉小車”，電動機節電就要用小電動機更換大電動機，這是概念誤區，從節電角度看，電動機節能解決的是電動機運行效率遠低于額定效率問題，只有電動機運行效率遠低于額定效率，才能稱其為“大馬拉小車”。而實際上， 負載輕時，電動機運行效率未必低，但電動機運行效率太低必定是輕載。表1中為負載率與電動機運行效率的關系。
表1 負載率與電動機運行效率的關系
|
負載率 |
100 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
|
效率 |
91.7 |
92.2 |
93.2 |
92.5 |
92.3 |
91.3 |
90.4 |
87.6 |
79 |
如表1所示， 負載率在40%，電動機運行效率已經是基本上達到額定值了，此時電動機并不浪費電，不能稱其為“大馬拉小車”。其次，解決“大馬拉小車”問題，并不是簡單地將效率低的大電動機換成小電動機就節電。因為大電動機更換為小電動機必須滿足以下條件：(1)更換后小電動機效率必須大于大電動機效率； （2）更換后小電機損耗必須小于大電機損耗； （3）電機連續運行負荷必須恒定，變化不大，不能頻繁啟動。而大電機額定效率普遍高于小電機額定效率，滿足第一條件可能性不大。因此，用小電機更換大電機并不一定節電，要進行詳細的技術分析。
傳統觀點認為，變壓器的負載多在50%~70%左右，變壓器的效率最高。變壓器的負載率只要低于50%，則“大馬拉小車”，變壓器的固定損耗和可變損耗增大，用小容量變壓器更換大容量變壓器則節電。拿一臺S7-1000型和一臺S7-500型變壓器同樣加載400KVA做比較來看， S7-1000型的經濟負荷率為22。2%~44.62%，40%的負荷率是合理的，不應被認為是“大馬拉小車”； S7-500型的經濟負荷率為37.76%~46.67%，80%的負荷率不在最佳范圍內，損耗肯定大，如果變壓器是新安裝的，并且是廠內主變，選擇小些規格、綜合考慮投資和供電配額，基本電費等因素，對企業來說，雖不節電，但更經濟。
傳統觀點認為有并列電容器集中補償了，就算有節電設備了，所有現場設備就已經節電了。這種觀點是錯誤的，集中補償只是補償了母線電源側或開關以上線路的無功損耗，對負荷側的無功損耗不起作用。所以我們公司的兩臺高溫風機電動機，比較大的鼠籠電動機，如2#風機，3#風機，生料選粉機循環風機等，還應選用電容器就地補償裝置。因為就地補償裝置雖不能改變電動機本身之電流，但由于每臺電動機都由單純感性負載變成了電容器容性負載并聯的新負載，將使補償裝置以上的電流均將有所減小，而更重要的是：當已有“上級補償”時，它可使負荷側電流減小，集合起來，也將有利于減小我們公司總變電所6300KVA變壓器的銅耗，與此同時，還可以通過減小各分支線路的電流來減小線路的電壓降，提高電動機的端電壓，相應地降低電動機本身的負載電流，又可以適當減小電動機的銅耗。
3、公司節電工作的潛力和展望
我們公司節電工作的潛力應該說非常大。要想挖掘這些潛力應各方齊心協力，從小處著手，從細處著手。該投入的地方，應逐年或逐月逐臺投入。下面是我們公司需要做的幾方面的工作。
3. 1用非晶態合金磁性槽泥改造部分電動機
非晶態合金磁性槽泥是一種新型節能材料，它是具有理想綜合性能的優良導磁體。將其抹壓在電動機槽口上，固化后形成與電動機鐵心結合牢固的磁性槽楔，在起到固定定子線圈的同時，可以提高鐵心的導磁性能，改變其定子和轉子表面槽齒不平狀態，使氣隙磁阻趨于均勻，脈振損耗和表面損耗大大減少，獲得理想的節電效果。通過改造JO2系列電動機平均可提高效率2。5%左右，空載損耗下降25%左右，Y系列電機可提高效率0。415%，同時，電機電流下降，溫升平均下降13度左右，噪音和振動也明顯改善，運行壽命普遍提高，壽命延長1倍左右。對此，我公司3#水泥磨，2#生料磨，2#窯煤磨等老型號電動機有必要先行用非晶態合金磁泥進行改造。
3.2升壓改造
我們公司的系統電壓有兩個等級，即6kV和10kV。升壓改造是企業發展的必然。針對電動機升壓改造后，電機的線圈制造工藝和新材料的使用能夠提高電動機效率1.5個百分點。3#水泥磨800kW電機，2#窯高溫風機315kW電機，2#生料磨570kW電機都升壓運行后，效益將相當可觀。另外，6kV高壓電動機都做升壓改造后，我們還可以取消公司總變電所6300kVA變壓器，統一為10 kV系統，減小了線路損耗及變壓器損耗，效益也是非常巨大的。
3.3 1#窯、2#窯高溫風機電動機選上節電設備
這兩臺電動機分別是315kW、6000V和710kW、10000V鼠籠式電動機，應選用電容無功就地補償裝置或變頻調速裝置。通過改造能提高功率因數，降低無功損耗，節電也會非常明顯。
3.4交流接觸器線圈功耗長期以來未被大家重視
交流接觸器的使用在我們新、老生產線交替并存的企業來說數量非常多，特別是新改造生產線，大型接觸器的使用數量也比以前有所增加。如果逐年、逐臺改成“交流吸合，直流保持”或永磁式微功耗接觸器，其吸合速度是電磁式接觸器的3倍以上，且吸合瞬間功耗小，吸合靠永磁體維持吸合，運行中無需工作電流，僅有0.8~1.5毫安電子模塊的工作電流，節能效果顯著，比普通CJ20系列接觸器節電97.6%。一臺CJ20-160型接觸器，改造后一年約可節電1800kWh左右。
3.5對于冬夏季負荷輕重不同的電動機應根據季節和負載輕重進行星、角變換接線
我們企業處在北方寒冷地區，考慮冬季有的設備自身阻力大，啟動困難，所以設計人員把一些設備拖動選擇偏大。對此，我們有必要有選擇性地在夏季把有些電動機進行“星接線運行”。這樣，定子繞組每相電壓下降到原來的根號三分之一，此時鐵耗下降2/3，由于電動機的轉矩與電壓的平方成正比，所以轉矩下降為原來的1/3。鐵心內磁通密度下降，空載電流減小，用于磁化的無功功率必然減小，使電動機功率因數得到提高，達到節電效果。
另外，我們處在寒冷地區，冬季部分電動機可以取消風扇，靠自然散熱運行。因為電動機的通風損耗在總損耗中占很大比例，2級電動機約占1/3，相當于電動機容量的3%左右；4級電動機約占電動機容量的1.5%左右。所以冬季取下部分電動機風扇，夏季來臨時再把風扇裝上，達到節電效果。我們還可以不斷地把老型號電動機風扇逐步更換成新型節能風扇。拿一臺JO2-91-2型、55kW電動機看，通過改用節能風扇后，通風損耗減少了1.24kW，只有原來的損耗的1/3，定子繞組與機座的溫升與原來一樣。如果年運行時間為5000h，則一年可節電6200kWh。
3.6節約用電與電工、維修工的檢修質量關系也十分密切
對于電工檢修變壓器，使鐵心過熱的故障因素消除了，就能降低鐵損，節約電能。檢修電機使轉 子錠子的氣平均或減小，或者減小轉子的轉動摩擦，也能降低電能損耗。將接頭接觸不良，嚴重發熱的導線或嚴重漏電的導線檢修好了，不僅保證了安全用電，而且電能損耗也得以減小。對于機械維修工檢修絞刀，提升機等設備時，吊瓦的及時更換，傳動部分的及時調整找正并能定期及時加以保養，就能使該設備克服自身阻力減小，靜摩擦力減小，從而電能損耗相對下降了。另外通過技術革新 把不合理的工藝流程盡量簡化，不但節省了設備的臺套數，更能節省電能的損耗。
3.7消除電源污染，保證設備在對稱電壓下運行
電動機在不對稱電壓下運行，將使損耗增加。波形正弦性變量越大，平衡性越差，電動機的就越大，效率越底，會造成電的浪費。例如3.5%的不平衡電壓會使電動機增加約2%。因此提高供電質量，也能節電。解決電源污染問題，要選用節電濾波器。其主要功能是濾波，清潔電源，保護和節電。它能抑制瞬流的產生，凈化電源的污染。
3.8針對風機類設備，應使用變頻調速
變速器是一種重要的節能電氣設備，這一點越來越被眾多人們所認識，應加大在伐門公司的推廣使用力度。逐步把氣機系統，2#風機 3#風機和其他比較大型風機盡量多地使用變頻裝置去調電機的轉速，從而達到對風量和流量控制的目的。如采用變頻器控制電機的轉速傳到控制風量和流量的目的。消除了伐門阻力，降低了負荷電流，不但節能了電能，還對電機可以實現軟啟動，對電機和電網不會產生的沖擊電流，延長電機的使用壽命。改造這些風機雖然投資大些，但節約的電能當年就能收回來，從長遠來看是合算的。
3.9繼續加強和完善“峰、谷、平“的用電管理辦法
根據我們公司的實際情況，嚴肅“躲峰、倡谷”的管理辦法，使生料石灰石入庫系統，生料輔料入庫系統，燒成供煤系統，制成烘干系統，包裝系統等在不影響大局和生產計劃的前提下盡可能在用電“谷期生產運行”，以求得到供電部門的優惠政策，節省實際用電費用。
3.10 千方百計提高每臺主機的臺效，根據實際制定“開機時間”管理辦法
長期以來，我們對主機停機輔機在規定時間內停機采取了相應的管理措施。但對有的生產線“開機時間”管理還基本處于“真空”。特別是老生產線。例如有的磨機系統從第一臺輔機開車到正常開主機投料需要半小時，有時甚至需要更長時間。對此，我們應要求各班組長在開機前，特別是長時間檢修后的開機前，作到對每臺設備能否正常運行起來心中有數，絕不要輔機都開起來等著未開啟的設備。我們還有必要對“開機時間”進行考核。誰在開第一臺輔機到主機開啟投料所用時間最短，誰就應得到獎勵，否則就進行處罰。而對于有中控的系統應盡可能的使用“組啟動”以求最快速度達到主機能啟動狀態。這樣，開機時的“跑空車”現象加以控制和逐步得以杜絕，達到節電的目的。
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