2010QC高压风机变频节能改造成果

QC成果报告书课题名称：高压风机变频节能改造小组名称：电气车间办公室QC小组2011年2月20日高压风机变频节能改造主题摘要：动力事业部担负公司城区化工、化肥、JV装置动力供应任务，高压风机作为我部重要生产设备，同时也是我部用能“大户”。如何确保安全生产的同时，将能耗降低到最低点，成为我部长久发展的关键。一、计划阶段（P）P-1、选题理由：随着社会的进步，经济的发展，节能已经成为每一个企业长久发展的必然选择。而我厂目前拥有高压风机16台，怎么将此能耗“大户”变成能耗“小户”，成为我部长期发展的必经之路。为解决这一问题，特选定此题。P-2、小组概况：为确保本活动取得预期成果，小组特动员组织了较为强大的“高压风机变频节能改造“QC攻关小组，将事业部绝大多数从事电气设备管理的工程技术人员集中，所有成员均有较强的从事QC攻关的理论实际经验。成员组成如表一所示：表一：“QC攻关”活动小组成员组成表序号姓名性别年龄职称职务1吴宙林男26助工组长2孙华男41高级工程师主任3喻亦平女41高级经济师书记4周红云男41高级工程师副主任5夏艳梅男41高级工程师专工6杨爱群男36工程师技术员P-3、现状分析：动力事业部高压风机共有16台，其中引风机8台，送风机8台。引风机是火电厂重要的辅助设备之一，它将锅炉燃烧产生的高温烟气经除尘装置后排向烟道，用来调整锅炉炉膛负压。而送风机的作用是向炉膛内提供燃烧所需的二次风及磨煤机所需的干燥用风。它们的耗电量在厂用电的30％左右，其运行调节方式通常是通过调节风门挡板开度来调节风量，其驱动电机的输出功率不随机组负荷变化进行调节，大量电能消耗在节流损失中。P-3-2设备分析：小组成员从16台高压风机中选取运行状况最好的两台风机进行分析。分别是#3炉甲引风机和#3炉乙送风机。其中引风机为YKK450－6型电机（额定功率500KW额定电流57A）；送风机为YKK400－4型电机（额定功率400KW额定电流45A），97年10月投产。#3锅炉甲引风机驱动电机主要参数电机型号额定功率（KW）额定电压（V）额定电流(A)额定转速(r/min)功率因数电机效率工频运行实际电流(A)YKK450-65006000579890.850.9633#3锅炉乙送风机驱动电机主要参数电机型号额定功率（KW）额定电压（V）额定电流(A)额定转速(r/min)功率因数电机效率工频运行实际电流(A)YKK400-440060004514890.850.9634P-3-2统计分析：小组查找统计分析2008年事业部#3炉甲引风机和#3炉乙送风机全年用电情况如表二所示：表二：业部#3炉甲引风机和#3炉乙送风机全年用电情况设备日期#3炉甲引风机（Wh）#3炉乙送风机（Wh）1.271934161904852.251114201132833.271923841922764.2698280941945.271537921371966.261813561779847.271854361832768.271185961634859.262148016493410.27391089165611.265467210391412.27193416190485全年13499401612683P-4、目标确定：根据上述现状分析，由于风机经常处于较低的效率工况下运行，风门挡板开度不到40％，能耗巨大。为此小组制定活动目标：对风机进行变频改造，实现引风机转速随机组负荷变化而调整，提高效率，达到节约厂用电的目标。P-5、原因分析：P-5-1鱼刺图分析小组从人、设、环等三个方面分析导致风机耗能大的原因，绘制出鱼刺图如图二所示：图二：高压风机耗能大鱼刺图P-5-2主要原因分析小组成员通过各自经验打分评价上述原因，小组反复认真分析，进一步确认主要原因。高压风机耗能大鱼刺图运行人员不能刻意抬高负荷不能时刻调节风门风门强巡检设备电机功效低设备选型存在不符合电机的输出功率不随机组负荷变化挡板、阀门的节流环境电机启动耗能大表三：主要原因初步评价表：（主要原因为1，次要原因为0）序号故障原因孙华喻亦平吴宙林周宏云夏艳梅杨爱群合计1不能时刻调节风门11001032不能刻意抬高负荷10010133电机启动耗能大10111044电机功效低01000125设备选型存在不符合00010126电机的输出功率不随机组负荷变化11111167挡板、阀门的节流1111015小组将表中评价≥5的原因项列为主要原因即：1、电机的输出功率不随机组负荷变化而自动调节。2、挡板、阀门的节流。P-6、制定对策：为圆满完成活动目标，解决高压风机能耗大问题，小组根据确认的主要原因制定对策。我们知道为了保证生产的安全可靠性，各种生产机械在设计配套电机驱动时均留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，多余的力矩增加了功率消耗，造成电能浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，因此大量能源消耗在挡板、阀门的节流过程中。而使用变频调速，如果流量减小，通过降低风机或水泵的转速即可满足要求。由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×H（压力），而流量Q与转速N成正比，压力H与转速N的平方成正比，则功率P与转速N的立方成正比。当所需流量减少，则可调节变频器输出频率使电机转速按比例降低，这时，电机的功率P即按三次方关系大幅度降低，比调节挡板、阀门节能40~50%，从而达到节能的目的，同时还可提高系统的稳定性及可靠性。为此小组决定采用高压变频技术对两台风机进行改造。同时仍保留原工频运行方式，如果变频器有故障时，仍可将风机倒换至工频方式下运行。二、实施阶段（D）2009年3月我部先对#3炉甲引风机进行变频改造，在甲引风机电机回路中增加400KVA、6KV直接高压变频装置一台，并于2009年3月投入生产。2009年9月我部又对#3炉乙送风机进行变频改造，在乙送风机电机回路中增加500KVA、6KV直接高压变频装置一台，并于2009年9月投入生产。#3炉甲引高压变频器#3炉乙送高压变频器改造后的引风机采用一拖一自动系统成套装置，变频调速系统采用交一直一交、高一高方式，输入侧直接接6kV电压等级的电源，输出连接6kV异步电动机。接线图对比图如图三所示。图三：改造前后风机一次接线图对比图三、检查阶段（C）C-1、＃3炉引、送风机用电量数据统计因考虑到甲、乙送风机和甲、乙引风机负荷分配不等的情况，我们以两台风机改造前和改造后,且JV全开的情况下进行一个月的数据做对比。表四为#3炉甲引风机在JV全开时用电量统计数据：表四：＃3炉甲引风机用电量统计表电量单位#3炉甲引风机用电量#3炉甲引变频风机用电量10MWh19.3416+24.58008．9976+21.946810MWh43.921630.9444表五为#3炉乙送风机在JV全开时用电量统计数据：表五：＃3炉乙送风机用电量统计表电量单位#3炉乙送风机用电量#3炉乙送变频风机用电量10MWh19．2276+20.837010．9665+22.140910MWh40.064633.1074C-2、年节电199.344万度，创效99.672万元#3炉甲引变频风机2009年5月份在JV全开时一个月节约电能：43.9216-30.9444=12.9772（10MW.h）全年以风机开10个月，则年节约电能为：12.9772×10=129.772（10MW.h）以每度电0.5元计算，年创效益：129.972×1000×0.5=64.886（万元）#3炉乙送变频风机2009年5月份在JV全开时一个月节约电能：40.0646-33.1074=6.9572（10MW.h）全年以风机开10个月，则节约电能为：6.9572×10=69.572（10MW.h）以每度电0.5元计算，年创效益：69.572×1000×0.5=34.786（万元）总计年创效益：64.886+34.786=99.672（万元）C-3、投资回报率高，预计一年半收回成本两台高压变频共投资162万，则回报率为：99.672/162×100%=61.5%100%÷61.5%=1.63计算可知，一年半可以收回成本。C-4、其他效益(1)高压变频器的软启动／停止功能(可以零转速启动)减小了启动冲击电流对电动机和电网的冲击，减小了电机故障，延长了电机的检修周期和使用寿命；同时还避免了冲击负荷对电网的不利影响。(2)变频改造后，原调节阀门全开，不需要再作任何调节，可延长阀门使用寿命，减少检修维护费用。(3)高压变频器特有的平滑调节以及引风机电机的转速降低，减少了风机及电机的机械磨损，降低了轴承、轴瓦的温度，减少了检修费用，延长了设备的使用寿命，噪音也将大幅度地降低。(4)采用自动控制，进一步提高了设备运行控制和系统运行管理的自动化水平，从而真正实现自动调节，大大增强了运行的安全可靠性。(5)变频器对电机的保护功能齐全，大大提高了电机运行的安全稳定运行。四、巩固与提高（A）A、组织开展其他风机QC节能改造攻关。高压风机变频节能改造至今，运行状况良好，达到了预期效果；并降低了厂用电量，取得了良好的节能效果，但这次只对#3炉甲引风机、乙送风机进行了改造，其他高压风机，需在下一个PDCA循环中予以解决。