焦化厂煤气风机变频改造方案.doc
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1、昆钢安宁分公司焦化煤气引风机变频节能改造技术及实施方案编制单位:深圳市库马克新技术股份地址:深圳市福田区泰然工贸园苍松工业大厦706号 :518048 : 81785111 : 8178510824小时技术效劳热线 :400-619-2001 :/ cumark E-mail:businesscumark 目 录1.改造工程背景42.工程设备概况52.1.改造设备概述52.2.运行情况介绍52.3.设备当前运行能耗参数53.改造技术方案73.1.电气技术方案73.1.1.主回路技术方案73.2.改造方案高压变频选择83.2.1.高压变频器技术参数83.3.高压变频调速系统选型93.3.1.ES
2、9000高压变频装置103.4.散热设计方案103.4.1.风道散热方式:113.4.2.空调散热方式123.4.3.空水冷却散热方式133.4.4.改造工程推荐冷却方案143.5.液耦增速器改造方案153.5.1.液耦增速器改造153.5.2.齿轮增速箱选型153.5.3.双膜片联轴器选择163.6.改造控制局部173.7.节电分析184.工程施工方案224.1.工程概况224.2.生产期的详细安排与组织224.3.工程主要负责人一览表274.4.现场施工改造范围294.5.编制依据294.6.施工部署304.6.1.工程管理组织结构304.6.2.施工布置304.6.3.施工目标304.6
3、.4.施工准备314.6.5.生产临时设施布置315.工程风险控制335.1.工程风险概述:335.2.工程风险控制:336.工作范围366.1.卖方工作范围366.2.现场效劳方案366.3.提供的安装、调试重要工序表376.4.卖方提供的培训安排:376.5.买方工作范围377.改造工程供货设备范围397.1.设备供货清单。397.2.备品配件清单397.3.现场施工材料及施工工程清单398.现场调试、售后效劳408.1.现场调试效劳408.2.售后效劳418.2.1.质保期内效劳418.2.2.超出质保期限的维修、维护效劳418.2.3.技术支持429.深圳市库马克新技术股份优势简介43
4、9.1.公司简介439.2.资质优势:439.3.ES9000系列高压变频器产品技术优势449.4.ES9000系列高压变频器产品研发、生产、检测、工程实施及售后效劳优势459.5.ES9000系列高压变频器技术特点:479.6.深圳库马克公司承建该工程的优势:5110.EMC合同能源管理模式5310.1.EMC运作模式5310.2.节能技改收益共享5310.3.节电率、节电量、节电费的计算和计量方式5310.4.节能效劳工程流程5410.5.节能效劳工程具体实施步骤54附录1 能耗测定方法561. 改造工程背景企业竞争力的提升,关乎企业的存续开展,是企业领导人普遍关心的问题。工业革命以来的传
5、统着眼点主要放在劳动生产力或者生产效率的提升方面,这也是提升企业竞争力的一种十分有效的方法。然而随着能源使用本钱的增加,企业的赢利能力削弱,能源使用效率不能有效控制已经成为制约企业开展的一大瓶颈。其中电力本钱是继原材料、人力资源、管理本钱之后的第四大本钱,提高电能利用效率,使之能耗最小化,效益最大化。必将成为企业新的增长点。是提升企业竞争力的一个新方向。节能在全球是环境问题,在我国还是一个资源问题。节约的能源,已被称为继石油、天然气、煤、电力之后的“第五能源。节能减排,降耗增效,在为企业创造经济效益的同时,对于积极应对能源危机,特别是应对气候变化和保护环境方面,有着巨大的社会价值。通过帮助企业
6、提升能源使用效率,提升企业的市场竞争力,进而实现资源节约型、环境友好型社会的构建,是深圳库马克新技术股份的使命和愿景。大量用户与我们成功合作的案例证明,我们的节能效劳可以在这样六个方面为用户创造独特的价值:1节约能源费;2提升能源使用效率,降低企业整体能源本钱;3优化能源品质,提升产品品质和产能;4保障设备平安,提升末端设备运行的可靠性,延长设备使用寿命;5建立智能化的能源管理平台和分配系统;6实现能源的循环、持续、高效利用。2. 工程设备概况2.1. 改造设备概述昆钢安宁分公司焦化厂煤气风机系统主要由轴流式鼓风机、1250kW/2极/6kV隔爆电机、调速型液力耦合增速器等构成。其中:电机与耦
7、合器之间通过联轴器直连,增速机与鼓风机之间采用联轴器。如图2.1所示:图2.1焦化厂煤气风机系统2.2. 运行情况介绍1、在生产过程中,由于煤气量波动较大、使用单位用量不均衡等的影响,导致对焦炉集气管压力的调节、控制滞后,因此依靠液力耦合器来完成对系统的控制和调节难以满足生产要求。2、液力耦合增速器一方面起启动缓冲的作用,另一方面起增速的作用。但液力耦合器效率低,维护工作量大。因液力耦合器轴承质量会出现事故,严重影响生产。3、由于产生的煤气量不能满负荷输出,所以在风机的前端采用风门开度约30%调节煤气流量,有机械损耗。4、在现有的工艺中,通常加装一个回流的小循环将风机输出侧的煤气又回流到初冷管
8、前面,目的是维持初冷管前面的压力根本稳定。但实际上是能量的一个极大浪费。5、从监测来看,煤气量在波动时,电机的输入功率波动却不大,能量浪费大。显然可以通过变频调速,控制电机转速,确保流量或压力的稳定,同时能量有一个大大的节省。2.3. 设备当前运行能耗参数通过与煤气鼓风机工段技术总工了解,煤气风机现有4#、5#、6#三套风机系统,正常工作下为1用2备方式,采用液力耦合增速器进行调速,由于液耦增速器年限已久,在轴功率传动过程中液耦能耗损失比较大,且维护本钱越来越高。现场采集的数据如下: 电机数据:额定电压:6kV额定电流:139.22A额定转速:2970转/分钟功率因数估算值,额定负荷:0.88
9、效率估算,额定负荷:0.94 风机数据风机改造前风机类型:轴流式全压:30KPa额定流量:72000m3/小时焦炉煤气密度: 0.46 kg/m3(27。C,1标准大气压)铭牌上风机效率:未知风机特性曲线:未知 液耦增速器数据:增速器速比为2970/5000;液耦功率范围:450KW1250KW;风机转速常态工作范围:35004000r/min;转子临界转速2350r/min, 其它经济数据每月用电平均:80万度平均电价:0.55元/度全年运行时间:8000小时平均流量: 50000m3/小时(27。C,1标准大气压)3. 改造技术方案3.1. 电气技术方案本次电气技术改造主要涉及以下几方面:
10、系统主回路控制方案、高压变频器配置参数、变频器系统控制方案、散热方案。根据原系统当前实际运行情况,结合我公司多年来在类似工程改造工程上的经验,我公司认为对其中的5#风机进行变频改造,4#、6#设备保持当前控制方式不变。高压变频器选用我公司生产的具有自主品牌的ES9000系列高压变频节能宝。变频改造后,撤除原液耦增速器系统,更换一套新的增速器以及双膜片联轴器,使变频改造后的节能效果更明显。3.1.1. 主回路技术方案系统主回路采用一拖一手动旁路工作方式,高压变频装置主回路图如3.1:图3.1 一拖一变频调速手动旁路方案图 方案描述:高压断路器QF与电机M为原设备。6kV电源经断路器QF至变频装置
11、刀闸QS1,再到高压变频调速装置系统,变频装置输出经刀闸QF2送至电动机。一旦变频装置出现故障,即可马上断开输入侧10kV开关及刀闸QF1,将变频装置隔离,切换刀闸QF2至工频侧。刀闸QF1、QF2之间具有闭锁和防止误操作功能。当任一回路出现问题需要维护处理时,可以断开相应回路隔离开关,形成明显隔离断点,便于人工检修。3.2. 改造方案高压变频选择改造工程设备5#煤气风机参数为1250KW/6KV,为保证煤气风机系统变频改造后平安运行,改造后,新变频系统采用一拖一手动旁路控制模式。本方案经济性好、技术可靠、维护本钱低。对于高压变频器的选型,选用我公司生产的具有国际先进水平、高可靠性、高性能ES
12、9000系列变频节能宝。ES9000高压变频节能宝产品具有磁通优化功能、比普通高压变频器更节能,ES9000高压变频节能宝能根据负载的变化及电机的性能、在拖动电机运行时、自动对电机拖动系统进行磁通优化、可将包括电机和变频器在内的电机拖动系统的效率提高1-10%,使用户获得更多的节能效益。3.2.1. 高压变频器技术参数序号规 范参 数备 注1使用标准Q/CP BLH003-20072型式及型号ES9000A-2000-06K适配1250KW/6KV电机3供货商及产地CMK4安装地点室内5技术方案多级模块串联,交直交、高高方式6对电动机要求普通鼠笼式异步电机7额定输入电压/允许变化范围6kV10
13、%8变压器调压范围5%9系统输出电压06kV10系统输出电流150A11逆变侧最高输出电压6kV12额定容量2000 kVA13额定输入频率/允许变化范围50Hz10%14对电网电压波动的敏感性-35%+15%15输入侧功率因数0.9520%负载16变频器效率0.9617控制方式多级正弦PWM控制18控制电源一路AC 220V 容量不小于3KVA,用户可选配UPS或DC220V直流电源,供变频器控制系统使用。用户提供(每套)AC380V/10kVA,三相四线,供变频器冷却风机使用。19电网侧变换器型式及元件36脉冲,二极管三相全桥20电机侧逆变器型式及元件IGBT 逆变桥 串连21电隔离局部是
14、否采用光纤电缆采用安捷伦光纤连接22冷却方式强迫风冷23标准控制连接硬连接24过程控制方式开环25操作界面中文人机界面26变频装置外形尺寸(长深高)4850*1300*2520含旁路柜27变频装置重量7300kg28防护等级IP3029柜体摆放方式并列安装变频器与旁路柜30柜体颜色31进出线方式下进下出3.3. 高压变频调速系统选型高压大功率变频调速系统具有技术含量高、开发难度大、研发费用高的特点,它应用在生产的重要部位,一旦出现质量事故,将会给用户带来比节能还要昂贵的损失,甚至严重的后果。使得用户对产品的品质和可靠性要求相当严格。 深圳库马克新技术股份从企业的长远利益着想,为了保证产品品质,
15、对用户高度负责,采用我公司自主生产的高科技节能改造产品-ES9000系列高压变频系统,对高压电机进行改造。在保证用户用电平安和不影响用户用电水平的前提下,提升电能使用效率,优化电力品质,从而到达节约电费本钱,保护用电设备的目的。该系统应用在国内各个行业多种复杂工况,截止目前已经有几百套的运行案例,其产品的可靠性和稳定性遥遥领先于同行业。根据设备负荷情况,依据电机的额定电压与额定电流,结合我司以往众多电厂高压变频节能改造的经验,该方案中、高压变频器选用我公司生产的ES9000系列高性能高压变频器,因此次改造设备均为平方转矩负载,根据国标要求的轻载设备的选型原那么即变频器额定电流电机额定电流,变频
16、器额定功率电机额定功率,电压等级一致,我们的选型如下:改造系统煤气风机变频器的选型序号设备名称工序名称电机功率(KW)额定电压(KV)额定电流(A)变频器选型单位数量控制方式1煤气风机焦化12506139.22ES9000A-2000-06K套1一拖一手动旁路3.3.1. ES9000高压变频装置ES9000系列高压变频节能宝采用多单元串联结构,主回路主要由多绕组供电变压器和数个逆变单元构成。多绕组供电变压器为每个逆变单元单独供电,并实现单元之间的供电电源隔离和与电网之间的隔离。逆变单元是核心功率部件,其开关器件为IGBT。典型的主回路结构如图3.2所示。3.2 输入侧移相变压器供电原理ES9
17、000高压变频节能宝的输入侧配置有多绕组隔离变压器,变压器的副边有多个相互隔离的三相绕组,每三个三相绕组组成一个同相位组,向三个单元独立供电,形成6脉冲整流输入。6KV等级的ES9000有5个同相位组,5个同相位组构成30脉冲输入;3.4. 散热设计方案高压变频调速统采用移相隔离变压器和大功率高频电力电子元件,其发热量较大,系统效率约97%、约4%的功率以发热形式消耗;同时运行环境的温度影响系统运行的稳定性及功率元件的使用寿命,因此为了使变频器能长期稳定和可靠地运行,对变频器的安装环境温度要求很严格:-5至+45,温度变化应不大于5K/h 。针对现场不同的环境工况,当前国内高压变频系统主要有一
18、下几种散热方式:风道散热、空调散热、空水冷却器散热等冷却方式。3.4.1. 风道散热方式:主要针对于现场环境清洁、空气中灰尘少、并且环境温度能够满足设备运行温度要求的可采用风道散热设计 。如果变频器柜迎风机距出风口较近小于2.5米,中间无转折,出风口可不加装辅助排风机;如果出风口的现场施工存在不便,风道需有转折,那么可以考虑加装风机强迫排风,排风机的排风量必须不小于变频器柜迎风机的排风量。考前须知:进风口面积必须足够大,防止室内形成负压,产生高海拔效应,人为的降低设备系统容量。进风口必须加装方便拆卸的防尘滤网,防尘滤网必须定期更换、冲洗。风道材料:采用喷漆的冷轧钢板、白铁皮或者不锈钢。进风口的
19、下边沿一般在墙壁距地面0.5m1.0m处。风道散热的优缺点 :本钱低,可靠性高,散热效果良好 ,可靠性高;不能使用于现场比较脏,灰尘比较大的环境。主要用于电机功率比较小的系统。变频室进风口的面积需要根据系统的具体情况进行确定,并且风口应设置空气过滤网,过滤网的网孔不得大于55mm。系统的通风量Qf,假定进风口的风速V不超过3m/s,由Qf=SV可知,进风口的面积SQf/V。根据风冷系统的散热原理,Q=tQfCp,其中:Q:系统总的损耗功率t:空气进口与出口的温差;Qf:总的通风量Cp:空气的比热:1005J/kg:空气的密度:1.165kg/m3根据以上条件计算出t空气进口与出口的温差。出风口
20、大小根据我公司配套散热风扇来选择,出风口与周围障碍物的距离不得小于1m,出口风速一般控制在10m/s以内,不得放置在迎风处,出风口所在环境的压强不得高于标准大气压,不得向密闭的环境、放置有发热的电器环境、高温的环境等等排放变频系统热风。由于我们使用的风机正常情况是逆时针旋转,因此设计出风口时不得逆着风机旋转的方向放置。如图3.3所示。图3.3加装风道散热方式如果变频器柜迎风机距出风口较近小于2米,中间无转折,出风口可不加装辅助排风机。如果变频器柜迎风机距出风口较远或者出风口的现场施工存在不便,风道需有转折,那么可以考虑加装风机强迫排风,排风机的排风量必须不小于变频器柜迎风机的排风量。风道的具体
21、施工可在变频器安装就位后,在现场进行。3.4.2. 空调散热方式针对有些电机功率比较大,且对环境要求比较高的场合,可采取加装空调散热方式,能使室内外空气没有直接流通,容易保证室内环境清洁。现场环境灰尘比较大或者冶金行业灰尘中含有导电粉尘的工程都适合选用。变频器安装空调时,要求变频器控制室空间尽可能小,并且做好密封。空调容量确实定:原那么:按照变频器的发热量和控制室环境实用面积来选择空调的容量。变频器发热根据运行工况选择,考虑一定的裕量,最大发热量为变频器额定功率的4%。所谓的空调“匹数,原指输入功率的大小,包括压缩机、风扇电机及电控局部所消耗的能量,制冷量以输出功率的多少计算。一般来说,1匹空
22、调的制冷量大致为2000大卡,换算成国际单位应乘以1.162,故1匹之制冷量应为2000大卡1.162=2324W,这里的W瓦即表示制冷量,那么1.5匹的应为2000大卡1.51.162=3486W,以此类推。根据此情况,那么大致能判定空调的匹数和制冷量,一般情况下,2200W-2600W都可称为1匹,4500W-5100W可称为2匹,3200W-3600W可称为1.5匹。为保证高压变频设备长期稳定可靠运行,延长设备使用寿命,考虑配电间冷却的热交换功率,我公司建议每10KW损耗的空调配置不小于4P。根据以上公式,可得知5#煤气风机配套高压变频器发热量:Q1=12500.04=50KW;所需空调
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