1、1大连轮胎厂有限责任公司节能改造方案工程承包商：大 连天恩路能源科技有限公司电话：0411-85296769法人代表：刘明日2013 年 1 月 15 日2一、项目名称大连轮胎厂有限责任公司节能改造方案二、节能改造项目背景大连轮胎厂是辽南地区最大的工程车辆生产基地，主要生产卡车轮胎及轿车轮胎，大连轮胎厂也是大连花园口开发区的电能消耗大户，每年约消耗电能3010 万 Kwh，电能消耗占据企业产品商业成本的比重较大。该企业主要耗电设备有风机、空压机、水泵、真空泵、开炼机等高耗能设备。作为经济发展过程中不可回避的问题，节能减排正在逐渐成为政府和社会各界普遍关注的焦点问题。为进一步提高大连轮胎厂有限责
2、任公司企业的经济效益，落实国家节能减排、绿色发展的发展策略，保护花园口开发区环境，提升调整大连轮胎厂能源结构，提高能源效率，制止能源浪费，降低企业生产成本，尽快对现有能耗较高、电能浪费较大的耗电设备进行节能改造，就成为大连轮胎厂有限责任公司未来发展中的一项重要任务。针对大连轮胎厂的耗能状况及能源结构现状，从 2012 年年初，天恩璐（大连）能源科技有限公司组织本公司项目管理及技术人员与大连轮胎厂相关管理及技术人员积极商议，经一年调研商议，双方初步达成了开展大连轮胎厂节能改造项目合作的意向。同时，天恩璐（大连）能源科技有限公司组织本公司项目管理及技术人员对大连轮胎厂的能源结构及用电质量状况进行了
3、前期调研与参数测试。在双方达成初步意向的基础上，2012 年 12 月-2013 年 1 月，天恩璐（大连）能源科技有限公司对大连轮胎厂一套 30Kw 空调风机设备和一套55Kw 真空泵设备安装了本公司自主开发的采用变频闭环控制系统的节电器进行了改造。改造中，针对现场设备的功能要求及现场情况，对 30Kw 空调风机设备采用了时序控制技术，对 55Kw 真空泵设备采用了闭环压力反馈控制技术，并对安装节电器前后设备的用电情况进行了连续测量，经双方监督认可，对实验数据进行理论计算，发现安装我公司开发的节电器控制系统后，两种用电设备的启动状况及耗电情况都产生明显变化。改造后，设备运行能耗明显下降。为了
4、进一步从客观角度反映安装节电器前后 30Kw 空调设备和 55Kw 真空泵设3备节电效率问题，2013 年 1 月 6 日到 2013 年 1 月 11 日，在大连轮胎厂技术人员的监督配合下，天恩璐（大连）能源科技有限公司又对 30Kw 空调和 55Kw真空泵设备在安装节电器控制系统和未装节电器控制系统工况下工作小时的实际耗电量进行了测量对比，并计算了安装节电器控制系统后，两种设备的节电率，对比分析报告如下表。序号 设备名称安装节电器前设备每小时耗电量（Kwh）安装节电器后设备每小时耗电量（Kwh）安装节电器后设备节电率（%）1 30Kw 空调风机 17.54 13.08 25.43%2 55
5、Kw 真空泵 33.97 22.75 33.03%依据以上测试结果，分析表明，闭环压力反馈控制技术，安装节电器后，55Kw 真空泵设备节电率为 33.03%；采用时序控制技术，安装节电器后，30Kw空调风机节电率为 25.43%。节电效果明显。根据前期双方达成的初步协议，在实验测试工作基本完成的基础上，现由天恩璐（大连）能源科技有限公司向大连轮胎厂提出对本企业耗能明显的空调风机、各种泵组、空压机机、一次开炼机，二次开炼机等共计 54 台套设备的节能改造方案，并在方案经双方认可的基础上，签订相应的商业合同，可以采用合同能源管理形式、也可采用一次购买形式，具体协议双方代表协议后决定。项目合同一经签
6、订，天恩璐（大连）能源科技有限公司立即组织本公司工程及技术人员展开厂内节能改造施工，尽快完成大连轮胎厂节能改造项目。本改造项目方案只针对下表所包括的 54 台耗能设备。序号 名称单位 数量电机容量（KW）年运行实现小时数（考虑备用问题，设备按年运行 300 天，每天平均 12 小时计算）1 二次冷却水 泵 台 3 55 36002 冷却塔水泵 台 2 75 36003 密炼冷却水 泵 台 2 75 36004 制冷水泵 台 10 45 36005 空调机组 台 9 30 36006 抽真空泵 台 2 55 36004序号 名称单位 数量电机容量（KW）年运行实现小时数（考虑备用问题，设备按年运
7、行 300 天，每天平均 12 小时计算）7 除氧罐补水 泵 台 2 30 36008 暖气泵 台 1 75 36009 动力水泵 台 4 75 360010 除氧泵 台 3 185 360011 一次水泵 台 2 55 360012 一次开炼机 台 6 240 360013 二次开炼机 台 4 180 360014 空压机 台 4 250 360015 合计 54承担本项目的天恩璐（大连）能源科技有限公司是天恩璐（大连）企业集团的下属子公司，公司成立于 2006 年 8 月 4 日，注册资本金 800 万元，以高科技节能环保技术产品的研发、推广和应用为主要发展方向，主营节能、节电设备。公司现
8、有员工 128 人，其中博士生导师 3 人、博士后 4 人、博士 5 人、硕士 12 人，中、高级职称占 76%以上。与中国电力电子研究所、清华大学、西安电子科技大学、大连理工大学等科研机构和高校建立了密切的产、学、研合作关系。2012 年 4 月，又与辽宁师范大学物理学院共建了辽宁省节能产品开发联合实验室，已在大连新船重工、盘锦油田等企业中开展了多项国家扶持的节能节电改造项目，并正积极运作新疆独山子石化厂防晃电综合节电改造项目、新疆油田抽油机节电综合项目等大型项目。目前公司已与世界著名变频器生产厂芬兰伟肯集团签订合作协议，在东北地区率先引进当今世界一流的伟肯变频器工业产品与软件技术，针对中国
9、市场用户，将其再开发后，为国内市场广大客户提供功能先进、操作简便、节电效果显著的节电产品，并已获得多项国家发明新型专利。本公司凭借先进的专利技术和雄厚的资金实力，在节能项目上可采用“我投资，你受益” 的合同管理营销模式，免费为客户提供和安装节能设备，根据双方协议，在约定的回收期内分割客户一定比例的节能收益，客户不用花一分钱，不用承担任何风险，就能达到节能效果，实现节能收益，投资回收期过后，全套节能设备无偿转移给用户。所有产品研发、生产、销售、服务过程中不对大气、水质、土壤产生不良影响。本次对大连轮胎厂的节能改造方案中，将采用5天恩璐（大连）能源科技有限公司科技人员自主开发的具有国家专利的一系列
10、节能控制技术，节电器的控制核心部件将采用芬兰伟肯公司的高可靠变频器，并采用我公司开发的外围节电控制系统及宏命令控制软件，可保证大连轮胎厂的节能改造方案顺利实施。三、改造项目实施方案1、空调机组改造方案项目单位现有 30Kw 空调机组 9 台，装机容量 270KW，目前所有设备都没经过节能技术改造，由于风机、水泵等电机拖动设备为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，前期测试结果表明，通过安装节电器后，该类设备节电空间较大。在本次节电技术改造方案中，拟对 9 台空调机组采用集中控制柜管理控制技术，将采用天恩璐公司的 TIP-B
11、型风机水泵专用节能驱动柜 集中管理 9 台30Kw 空调机组，并采用时序控制技术，充分考虑企业特点及生产工艺中空调机组的主要生产目标，在满足厂房顺利通风除味的基础上，达到最佳的省电节电目标。按照大连轮胎厂目前空调机组的运行情况，考虑设备备用问题，假设设备年运行 300 天，每天平均运行 12 小时，依据前期的测试结果，节电项目实施后，9 台空调机组预计年节电量可达 917.54（Kwh）3600（小时）25%=142074（Kwh） ，以目前大连轮胎厂用电价格每度电 0.68 元计算，年节电金额约为 142074（Kwh）0.68 元=96610 元天恩璐公司开发的 TIP-B 型风机水泵专用
12、节能驱动柜其主要特点是：1） 核心单元采用芬兰伟肯科技公司为天恩璐公司深度定制的高可靠变频器，其技术含量高，质量稳定可靠。2） 核心单元具有风机水泵专用应用宏，PID 闭环控制，自动稳定压力流量，精度高，易于人员现场操作控制。3） 启动转矩高，最高可达 200%，具有可定制的启停曲线。64） 具有自动学习的安保控制功能，在线设备安全卫士。5）节能驱动中央控制柜具有面板显示屏及操控按键，界面友好，易于使用人员进行调配控制，可随生产状况充分利用本公司设定的时序控制软件调整运行参数，系统具有设备运行状态记录功能，便于维护保养及故障追踪。6）具有可扩展的数字接口，便于实现数字化车间。可集中监控，调度。
13、7） 具有无扰旁路系统，更增加了系统的可靠性。8） 具有 PID 控制下自动休眠功能，深度节电。9）输出部分加装匹配的电抗器，过滤有害谐波，降低电机噪音，减少电机发热。10）电机参数自动辨识，控制精度高。2、各种泵组节电改造方案在本次对大连轮胎厂各种泵组进行节电改造工程中，根据生产工艺要求，利用本公司开发的节能控制器，计划采用闭环反馈控制技术，将充分利用芬兰伟肯科技公司为天恩璐公司深度定制的高可靠变频器中的宏命令系统，通过本公司技术人员开发设计的节能控制软件，根据运行工艺的反馈信息要求，将用电设备运行的参数输人智能化节电器控制系统，它通过实时检测电机负荷的变化情况，应用最优化的控制原理，在保证
14、电机输出力矩的情况下，为各种泵组找到最佳V/F运行曲线，减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。2.1 系统组成及特点在改造中，对每台泵组将使用包括由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PID 控制器等组成的节能控制柜，利用反馈传感检测系统，对各种泵组进行远程控制，保障并改善大连轮胎厂的工艺生产条件，提高生产效率，降低工人劳动强度，改善工艺控制条件，进一步保证生产安全。泵组电机节电原理图如下图所示。控制柜 PID控制器反馈变频控制 泵电机传感器控制指令频率指令7运用该方案进行节能改造，具有如下特点1) 节能，减少使用电流及线路损失。对不同泵组，可实现节电2035目标，实现绿色用电，并增
15、加变压器用电容量。2) 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠，对电机有过流、堵转、欠压、过压、短路等保护功能。3) 运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除冲击效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且循环水泵的寿命大大提高。降低线路温升，强化用电设备安全，确保生产连续性。4) 本节电器主要硬件均采用国外进口配件，可确保节电器安全性及可靠性。5) 具有无极全自动控制，并避开机械共振点，减少运转噪音。7) 本方案综合经济指标显著，实现全自动闭环反馈控制，免人工操作。8) 本节电装置采用先进矢量控制，能自动跟踪水泵电机最佳节能工作点，普通VF控制法无法自动跟踪工作点
16、。同时在运行安全上，本节点改造方案使用的节能控制器通过谐波治理，对生产过程的安全保护特性如下：1）过载能力为 200额定负载电流，持续时间 3 秒和 150额定负载电流，持续时间 60 秒； 2）过电压、欠电压保护； 3）变频器、电机过热保护； 4）接地故障保护，短路保护； 5）闭锁电机保护，防止失速保护； 2.3 泵组安装节电器后节电效果估算本次需要改造的各种泵组包括 3 台 55Kw 二次冷却水泵，2 台 75Kw 冷却塔水泵，2 台 75Kw 密炼冷却水泵，10 台 45Kw 制冷水泵，2 台 55Kw 抽真空泵，82 台 30Kw 除氧罐补水泵，1 台 75Kw 暖气泵，4 台 75K
17、w 动力水泵，3 台185Kw 除氧泵，2 台 55Kw 一次水泵整个泵组数量共计 32 台，及类型及参数如下表所示。序号 名称单位数量电机容量（KW）年运行实现小时数（按年运行 300 天，每天平均 12 小时计算）1 二次冷却水泵 台 3 55 36002 冷却塔水泵 台 2 75 36003 密炼冷却水泵 台 2 75 36004 制冷水泵 台 10 45 36005 抽真空泵 台 2 55 36006 除氧罐补水泵 台 2 30 36007 暖气泵 台 1 75 36008 动力水泵 台 4 75 36009 除氧泵 台 3 185 360010 一次水泵 台 2 55 3600合计
18、32按照大连轮胎厂目前各种泵组的运行情况，考虑设备的备用问题，假设设备年运行 300 天，每天平均运行 12 小时，1 年平均运行时间为 3600 小时，根据前期对空调风机及真空泵实验测试结果，节能改造前，泵组类电机每小时预计功耗约为实际电机额定功率的 60%，以此为准，如对 3 台 55 Kw 二次冷却水泵预计功耗进行计算，年平均预计功耗约为：355（Kwh）0.603600（小时）=356400（Kwh ） ，根据前期安装节电器前后的对比测量，安装节电器后 55Kw 真空泵实际节电率为 33%，则 3 台 55 Kw 二次冷却水泵年平均节电度数为= 356400（Kwh）0.33=1176
19、12（Kwh ）年平均节约电费约 117612（Kwh）0.68 元=79976 元以此方法对其它泵组电机进行计算后，所有泵组电机 1 年内的预计功耗、改造后节约功耗及节省电费如下表所示。序号 名称 单位 数量电机额定功率（KW）年运行小时数(h)多台每年预计功耗（KWh）多台每年节约功耗（KWh）多台每年节约电费（元）1 二次冷却 水泵 台 3 55 3600 356400 117612 79976.1692 冷却塔水 泵 台 2 75 3600 324000 106920 72705.63 密炼冷却 水泵 台 2 75 3600 324000 106920 72705.64 制冷水泵 台
20、10 45 3600 972000 320760 218116.85 抽真空泵 台 2 55 3600 237600 78408 53317.446 除氧罐补 水泵 台 2 30 3600 129600 42768 29082.247 暖气泵 台 1 75 3600 162000 53460 36352.88 动力水泵 台 4 75 3600 648000 213840 145411.29 除氧泵 台 3 185 3600 1198800 395604 269010.710 一次水泵 台 2 55 3600 237600 78408 53317.44总计 32 4590000 1514700
21、1029996从上表可看出，以目前大连轮胎厂用电价格每度电 0.68 元计算，以上 32台泵组类电机安装本公司开发的节电器后，预计年节电金额可达 1029996 元，节电效果将非常明显。3、空压机节电改造方案空压机是大连轮胎厂生产工艺中的主要动力设备之一，其运行时间较长，电动机功率大，是轮胎生产的主要耗能设备。经前期调查，我们发现，长期以来，大连轮胎厂的4台250Kw空压机一直采用在工频下恒转速运行模式进行工作，同时，为保证用气压力在一定范围内，空压机要根据用气需求量经常改变运行方式，不时地进入空载运行，出现频繁起动，造成较大的能源浪费。本次节电改造将采用节电器进行改造，利用变频闭环调节控制系
22、统改变以往运行模式，提高能源利用率，降低空压机的运行电耗，提高企业的经济效益和社会效益。3.1 系统组成集中控制柜及智能 PID 控制器反馈变频控制节电器 空压机风压传感器控制指令频率指令电源供气管道10该系统由集中控制柜、节电器、智能PID调节器、风压传感器和现场的空压机一起组成一个完整的闭环调节控制系统。在集中控制柜系统中安装电源切换、运行参数显示、运行参数调整等仪表及显示单元，在节电的同时，保证和提高空压机运行的可靠性，空压机节电原理图如上图所示。3.2 基本工作原理在用风量不变的情况下，压缩机输出的压力与气缸的运动频率成正比，气缸的运动频率越大，输出压力越大，反之气缸的运动频率越小，输
23、出压力越小。而气缸的运动频率与电动机的转速成正比。根据交流异步电动机的转速为n= 60(1)fsp式中p-极对数； s-转差率； f-供电频率。可知，只要改变三相交流电动机的供电频率， ，就能十分方便地改变电动机转速n，也就改变了空压机气缸的运动频率，从而改变了空压机输出的气体压力，达到调节空压机输出气体压力的目的。变频闭环调节控制系统是通过风压传感器检测到空压机的供气管网风压传给PID调节器，PID调节器按照设定压力输出一个电流信号，送到变频调速器，当传感器检测到的压力大于设定压力时，PID调节器输出信号减弱，使变顿调速器输出频率降低，空压机转速下降，输出风压减小；当传感器检测到的压力小于设
24、定压力时，PID调节器输出信号增强，使变频调速器输出频率增大，空压机转速也增大。输出风压也就增大，从而达到自动控制风压最后优化生产工艺及节电的目的。1) 空压机是企业的耗电较大的用电设备，因此对空压机的节电技术改造显得尤为重要。由于设计时，空压机按负荷最大时设计，并且留10一20设计余量，而实际上绝大部分时间空压机都不在满负荷状态下运行，存在较大的富余量，故节电的潜力很大。2) 长期以来，空压机一直采用频敏变阻器降压起动方式，电动机的起动电流为其额定电流的3-4倍，一般1台130 kW的电动机起动电流可达到 600 A以上，11在如此大的起动电流冲击下，空压机的电机的使用寿命大大下降，同时，起
25、动时的机械冲击，容易对空压机机械部件、轴承、阀门等造成损坏，从而增加维修工作量和维修材料的投入。3) 为保证管网供气压力在一定范围内，空压机要根据用气设备的需求量经常改变运行方式，不时地进入空载运行，这不仅造成大量的能源浪费，而且用气设备会出现气压间歇性不稳定，影响用气设备的工作质量本次节电改造采用的我公司开发的节电器采用了变频闭环调节控制技术， 、该产品具有以下优点：1）良好的节电效果，已在前期中试中得到验证；2）对电网的干扰小。用变频调速器来实现平滑无冲击起动电动机，起动电流小，消除了起动电流对电网的干扰；3） 供气压力稳定。采用变频闭环调节控制节电系统后，供气管网的气压可稳定在设定压力下
26、，保证用气设备的稳定使用，提高生产工艺质量；4）提高了空压机的使用寿命。通过实现空压机的软起动，消除了起动的瞬间机械冲击。同时，在变频状态下运行，空压机的压力调节器变为后备运行及保护之用，动作次数大大下降，其故障率降低，从而延长了设备的使用寿命；5) 保护性能提高。节电器中的采用的伟肯中央控制变频设备具有良好的电源切断保护、电源欠压、过压保护及过流保护，且具有自诊断功能，检修方便，大大减少故障停机的时间。因此，控制系统的保护功能得到提高；6) 工作环境得到改善。节电器中使用了变频调速技术，空压机启动平稳，无噪声，大大地改善了工作环境。综上所述，为了提高空压机的运行质量，节约电耗和物耗，提高设备
27、运行可靠性和自动化水平，根据大连轮胎厂的现场设备及工艺技术要求，采用变频闭环调节控制系统对空压机进行节电技术改造，可以达到节电和延长电动机及空压机机械部件、轴承、阀门等使用寿命，空压机可在经济、可靠的状态下运行。3.3 安装节电器后空压机节电效果估算按照大连轮胎厂目前 4 台 250Kw 空压机的实际运行情况，考虑设备的备用12问题，假设每台空压机平均每天运行 12 小时，1 年按 300 天计算，每台空压机1 年平均运行时间为 3600 小时，采用闭环调节控制节电技术后，一般空压机节电效率最高可达 40%，假定大连轮胎厂 4 台 250Kw 空压机实际节电率为 30%，根据前期对空调风机及真
28、空泵电机的实验测试结果，节能改造前，泵组类电机每小时预计功耗约为实际电机额定功率的 60%，如果对 4 台 205 Kw 空压机预计功耗仍采用这一测量数据，则 4 台 205 Kw 空压机年平均预计功耗约为：4250（Kwh）0.603600（小时）=2160000（Kwh ） ，假定安装节电器后 4 台 205 Kw 空压机实际节电率为 30%，则 4 台 205 Kw年平均节电度数为=2160000 （Kwh）0.30=648000（Kwh）年平均节约电费约 648000（Kwh）0.68 元=440640 元通过以上分析和节电效果估算，可看出在空压机上进行变频闭环调节控制系统节电技术改造
29、，节电效果好，供气压力稳定，可延长设备的使用寿命，同时能改善工作环境，提高设备运行可靠性和自动化水平。4、橡胶开炼机节电改造方案炼胶工序是轮胎生产过程中能耗最高的一道工序，约占整个轮胎生产流程能耗的 40%。大连轮胎厂现有 240Kw 额定功率一次开炼机 6 台，180 Kw 额定功率二次开炼机 4 台。这些设备绝大部分为可控硅直流调速装置，这些典型的6 脉冲晶闸管整流的直流电动机会产生大量谐波，其谐波电流含量可达到 30以上。由于电网谐波含量大幅度提高，使电网功率因数大幅度降低，甚至降低到不足 0.6，造成电气元件和线路电能损耗严重。本次对大连轮胎厂开炼机进行节电改造方案计划采用天恩璐（大连
30、）能源科技有限公司新开发的智能化多功能节电控制柜进行改装。该控制柜采用伟肯（Vacon）可编程变频器为核心，利用公司自主开发出的专用开炼机控制软件，根据开炼机中可控硅直流调速装置的机械结构和工作实际情况，可在省电、节能的基础上，完成开炼机的自适应输出功率控制，使得开炼机驱动电机工作在最合理的频率范围。13本改造项目设计的多功能节电控制柜具有如下优势：1）安装多功能节电控制柜后，具有减小起动电流和对开炼机的过压，过载，过流，短路，欠压保护等功能，延长开炼机电机及轴辊的使用寿命；2）开炼机负载在炼胶中因负载的突然变化将会在电路中产生的大量谐波，造成瞬态高电压、高电流；增加附加损耗，使设备降低效率：
31、加速电气设备老化，缩短使用寿命等。本公司为开炼机改造设计的节电器可有效地抑制开炼机负载在炼胶中因负载的突然变化在电路中产生的谐波，可进一步净化电源，提高功率因数，节省电能损耗；3）可保证开炼机电机在合理输出功率下工作，减少电能浪费；4）保障炼胶生产效率的最大化，因节能器控制开炼机电机在合理输出功率下工作，可有效保证炼胶中的硫磺、促进剂分散，稳定胶料的门尼粘度，降低炼胶排胶温度；5）在节能的基础上，进一步提高产品质量，减轻工人的劳动轻度，改善生产工艺，提高产品质量。4.1 基本工作原理下图为本公司开发的获得国家专利的节能器的运行流程图，其技术核心是我公司利用伟肯变频器中独有的宏命令编程模块开发的
32、功率自适应调节频率软件，在开炼机工作时，当胶片由厚变薄过程中，通过系统对电机承载中运行电流大小的检测，就可反馈出炼胶过程中胶片状况，并控制电机输出合理功率，即可达到节能的效果。本软件不需要额外的传感器，可根据电机电流大小检测控制开炼机承载情况，从而提高生产效率。二再生能量转换图二，为解决再生能量的转换流程图1。游梁式抽油机在一个工作循环中，有两次发电状态运行，如果此时不采取任何有效的措施，将造成变频器过压故障。使用普通变频器带能耗制动时，不同的油井将选用不同的制动电阻，并且随着油层的变化，制动电阻的大小也将随之变化，否则仍然会产生过压故障，这将大大降低节能的效，本项目设计的控制柜采用了新的储能
33、机构，此储能机14构由充电电容构成，将再生能量储存转化。即在检验到再生制动状态时，储能机构充电，当大于上限电压值时电源侧断电。此时将储存的能量转换为抽油机动能，当储能机构电压值小于下限电压时，电源侧上电。这部分保守计算可节省25%的电量。使用的算法为： 21360541UCP其中P为变频器额定功率，37KW；： 个冲程5秒:整个冲程约12次/分钟，每次5秒。U：直流环节电压下限值。即可求出电容值。三, 不平衡报警图三，当游梁式抽油机工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。上冲程时，驴头悬点需提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未进行平衡的条件下，电动机就要付出很大的能量。在下冲程时，抽油机杆柱转而对电动
34、机做功，使电动机处于发电机的运行状态。抽油机未进行平衡时，上、下冲程的载荷极度不均匀，这样将严重地影响抽油机的四连杆机构、减速箱和电动机的效率和寿命，恶化抽油杆的工作条件，增加它的断裂次数。为了消除这些缺点，一般在抽油机的游梁尾部或曲柄上或两处都加上了平衡重，这样一来，在悬点下冲程时，要把平衡重从低处抬到高处，增加平衡重的位能。为了抬高平衡配重，除了依靠抽油杆柱下落所释放的位能外，还要电动机付出部分能量。在上冲程时，平衡重由高处下落，把下冲程时储存的位能释放出来，帮助电动机提升抽油杆和液柱，减少了电动机在上冲程时所需给出的能量。目前使用较多的游梁式抽油机，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽
35、油机的一个工作循环中，有两个电动机运行状态和两个发电机运行状态。当平衡配重调节较好时，其发电机运行状态的时间和产生的能量都较小。本项目设计的控制柜，对抽油机的平衡配重实时检测，根据不平衡出现的不同程度，对抽油机实现报警等不同程度的警告或者停车操作等。15图一 自适应调节频率16图二 再生能量转换断电状态再生能量转换直流环节电压小于下限电压直流环节电压大于上限电压上电控制状态17本项目设计的多功能控制柜除了具有减小起动电流和对电机的过压，过载，过流，短路，欠压保护等常见优势外。还具有三个专为抽油机设计的功能：1.对于油井可采取自定义频率抽油，也可根据抽油的充满度自动调节冲程的速度，提高充满度，达
36、到节能和出油量高的目的，同时可以减小对机械的冲击。2.省掉制动电阻，将电机发电的再生能量储存并转化为抽油机动能，仅仅此处即可节省25%的电量。3.可进行人工干预。对某些需要限产的油井，可自行定义工作频率，达到限产目的。对于油井可采取自定义频率抽油，也可根据抽油的充满度自动调节冲程的速度，提高充满度，达到节能和出油量高的目的，同时可以减小对机械的冲击。2.省掉制动电阻，将电机发电的再生能量储存并转化为抽油机动能，仅仅此处即可节省25%的电量。3.可进行人工干预。对某些需要限产的油井，可自行定义工作频率，达到限产目的。采用有源滤波(APF)的技术，APF 可以起到改善电能质量和降低损耗的双重作用。
37、它可以同时对谐波、无功和负序电流进行补偿，在一定程度上平衡三项负荷电流、电压，抑制电压闪变。在实际应用中，APF在消除谐波的同时，还可提供无功补偿，且其调节是双向的，既可发出无功，又可吸收无功。这一特性使得18（1）变频节电技术改造方案改造方案简述为了保证风机水泵等设备运行的可靠性，在配置拖动电机时，都留有一定的富余量。改造前，风机、水泵等流量的调节均通过手动阀门进行调节，这样势必会造成风机、水泵的截流损失,在实际运行中浪费大量能源，造成能耗偏高。由于风机、水泵等电机拖动设备为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，节能效果非
38、常明显。变频节电技术原理从流体力学的原理得知，使用感应电动机驱动的风机负载、轴功率 P 与流量 Q，扬程 H 的关系为：PQH。当电动机的转速由 n1 变化到 n2 时，Q、H、P 与转速的关系如下：Q2/Q1=n2/n1，H2/H1= (n2/n1)2， P2/P1= (n2/n1)3。由以上 3 个关系式可以看出，Q 和电机的转速 n 成正比，而所需的轴功率与转速的立方成正比。变频器通过调节风机电机的频率，进而条件风机电机的转速，例如当需要 80%的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%，即调节频率到 40HZ 即可，此时所需功率仅为原来的 51.2%。考虑减速后效率下降和调速装
39、置的附加损耗，通过实践统计，风机通过调速控制可节能 20%-50%，有些风机负载节能比例达 60%以上。变频调速主要技术特点动态调整迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频器在软件上设有 5000 次/ 秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。通过变频自身的 V/F 功能节能在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节 V/F 曲线。减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。变频自带软启动19在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收 57 倍的电机额定电流，而大的启动电流既浪费电力，而且对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。采用软启动后，启动电流可从零变至电机额定
40、电流，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电能，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。 提高功率因数电动机通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。采用变频调速后，由于其性能已变为：ACDC AC ，在整流滤波后，负载特性发生了变化。变频器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗。接线系统改造实施内容变频柜及控制柜的安装本改造项目新增变频柜安装要尽可能靠近原来的配电柜，以节省电缆。控制屏安装在操作室，根据实际情况确定安装位置。变频柜的控制与接线本改造项目新增变频器利用原有配电柜内
41、的控制开关和接触器，连接方式为：从原接触器控制输出端引电缆到变频器输入端，将电动机的电缆接至变频器的输出端。改造前后变频柜的接线原理详见图 4-1改造前变频柜接线原理图和图 4-2改造后变频柜接线原理图 。改造前变频柜接线原理图 改造后变频柜接线原理图20电缆敷设本项目电缆敷设根据现场实际情况，采取桥架和穿管的方式敷设。改造后设备运行特性改造后设备运行特性本改造项目实施后，在操作室可显示电动机的运行频率，控制电动机的转速，给变频器送电、断电，变频器故障报警等功能。风机和水泵启动时可实现软启动，使电动机起动转速平缓上升， 可避免启动电流过大对电网的冲击，在实现了软启动的同时也提高了系统的可靠性。
42、采用变频器控制电机的转速，取代挡板和阀门调节，较少了截流损失，延长了设备维修周期和设备的使用寿命，有利于改善风机和水泵的动力学流动特性。经过改造后的风机及水泵可控性增强、设备运行稳定、节能效果显著等诸多优点。（2）节能效果分析项目改造前后年耗电量对比实施前 实施后序号 名称 单位 数量电机容量（KW）年运行实现（h） 年耗电量（万 Kwh）1 二次冷却水泵 台 3 55 3600 59.4 47.522 冷却塔水泵 台 2 75 3600 54 43.203 密炼冷却水泵 台 2 75 3600 54 43.204 制冷水泵 台 10 45 3600 162 129.605 空调机组 台 9
43、30 3600 97.2 77.766 抽真空泵 台 2 55 3600 39.6 31.687 除氧罐补水 台 2 30 3600 21.6 12.288 暖气泵 台 1 75 3600 27 21.609 动力水泵 台 4 75 3600 108 86.4010 除氧泵 台 3 185 3600 199.8 159.8411 一次水泵 台 2 55 3600 39.6 31.6812 一次开炼机 台 6 240 3600 518.4 414.7213 二次开炼机 台 4 180 3600 259.2 207.3614 空压机 台 4 250 3600 360 288.0015 合计 54
44、1999.8 1599.84项目实施后，节电率在 20%左右，每年可节约电量约 400 万 Kwh3、系统节电21项目单位采用天恩璐公司的专利技术产品 TAVS具有稳压功能的谐波补偿节电机。技术简介众所周知，电压越高，电路中电流的折损就越大。使用系统节点设备，根据识别整个系统中所需要的电压，通过调节电压调节负载量，同时通过谐波补偿，使输出的电网的电压的波形，接近于理想状态的正弦波。（1）技术原理采用目前世界上最先进的 IGBT 功率模块使用SPWM 技术在数字信号处理器（DSP）的指挥下对IGBT 进行开、关控制完成把功率因素提高到 0.98 以上的水平。同样也用数字信号处理技术完成三相平衡，
45、也就是说当不平衡发生时、由于 DSP 的控制作用会产生每相进行多退少补，使三相从新平衡。储能和蓄电池的管理也是用 DSP 进行管理，保证蓄电池在最良好的情况下进行充放电，并对蓄电池的电压、充电电流、温度、水分的流失进行监控和处理，以保证蓄电池十年的使用寿命。谐波治理，是用监测到的谐波，然后用 DSP 发出一个相反的谐波送入电网，去抵消电网存在的谐波。当外部电网波动时，例如电网电压升高，DSP 监测到会立即将 IGBT 合上的时间缩短，打开的时间增长，这样就降低了来的电网电压。反之电网电压低时就进行相反的动作，将 IGBT 合上的时间增长，打开的时间缩短，使经过本系统（UPS）的电网电压保持恒定
46、。由于使用的是 SPWM 的技术在 380V 降到 300V 的时候，我们的产品输出的电压仍然是 380V，同样电网电压升到 460V 的时候我们依然能够输出380V。在负载变化的时候也是同样的道理。也就是说，无负载时输出是 380V，百分之百的负载（满载）也是 380V，这点对设备来说至关重要。能够延长设备的使用寿命。22本产品的中心就是用目前世界上最先进的 DSP 技术和 SPWM（正弦波开关调试技术）相结合，以完成本产品的所有任务。（2）技术特点在线式双变换设计，完全隔离市电及油机可能存在的各类电网污染及电网故障对负载的影响；输出功率因数提升至 0.98 以上、更适应大规模采用功率因数校
47、正技术的服务器计算机及网络中心，比传统 USP 带载能力增加 10%以上；采用先进的 DSP 及全数字控制技术、系统稳定性更高；标准内置 D 级防雷器多种输出谐波抑制技术、提高电能利用率；零相移输出隔离变压器、减小零地电压和负载谐波电流对逆变器的影响；超强输出过载及短路能力，确保系统稳定性和极限状态的系统安全；先进的分散式自主并联技术、无需集中旁路柜，可实现 8 台并联；标准内置 LBS 功能超宽输入电压、频率范围、适应恶劣电网环境；智能化电池管理、自动维护电池，延长使用寿命；从第 2 谐波到第 50 谐波范围内同时选择 20 种谐波。10.4 英寸超大触摸屏彩色 LCD 显示，中英文等多种语
48、言，方便用户使用；分层独立式风道风扇设计、电路板三防漆防护，内置防尘滤网，具有高效散热和恶劣环境下的有效防护功能。根据项目单位的电网容量，及节能改造后变频器谐波总量，择 TAVS-300的自动稳压型谐波补偿装置，补偿电流 300A，谐波补偿次数值 61 次，稳压范围为 360-420V。这一产品将使企业综合节电率为 5-10%，并且可延长供电半径，净化电网，保护生产线。（3）节能效果目前公司年耗电量为 3010 万 Kwh。如果照明用电设备及风机、水泵设备安装完毕，则年耗电量为 2525.53。 综合节电率按 5%计算。23这项目实施完毕后，单独综合节电一项，年可节电 126.28 万 Kwh。
