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水泥厂风机节能变频改造方案

作者：kemron

一、 水泥厂风机概述： 水泥行业由于电费的本钱已成为原材料本钱，人工本钱之后的第三大开支；在用电紧张的今天，节省电费已成为企业经营者考虑的一件大事；而水泥厂的风机是水泥厂的重要设备之一，也是主要的耗电设备之一。风机的容量是按照机械最大的设计产量来选型的，且留有一定的余量。在使用中，风机长期固定在最大的转速下运行。由于季节、昼夜和生产工况的变化，实际风量需求在尽大部分时间内远比设计负载低；在转速固定的情况下，当风机的风量过剩时，只能通过旁透风管排放掉(或控制风门的进风量)，这样就造成立功耗的严重浪费，故对水泥厂的风机进行变频节能改造具有一定的现实意义。 二、 变频节能原理： 目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机水泵配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机、水泵在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体和液体的流量、压力、温度等；目前，很多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体或液体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体、液体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化产业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。 从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机风量（流量）与风机电机的转速的一次方成正比，风机的风压与风机电机的转速的二次方成正比，风机的轴功率与风机电机的转速的三次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的三次方成正比）根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。 三、 KV2000无感矢量变频器的优点 稳定系统设备运行，抗干扰能力强，软启动（无启动冲击电流），高效节能，投资回收快，保护功能完善，可远程控制，操纵简单，安装方便，可实现工频变频双回路控制，可自动切换，安全运行有保障，低噪音，环保效果明显。 四、 投资与节能： 变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时其节能效果对于单台设备可做到20-75%，在风机水泵这类设备的一般应用的节能效果均匀也可做到20～70%，在未受到其它因素的影响的情况下一般可取上限，这些节能效果均匀值是由实际应用中得到，按节电率20%计，315kw电机理论上讲，年耗电量为315kw/小时×24小时×30天×12个月×80%（实际其耗电量由于风机的负荷变化略小于此数值,若按0.8计算），则年耗电量为217万度左右，节电率20%计算，则年节电约为44万度电左右，每度电按0.6元计，节省电费约为26万/年。变频节能系统（装置）的投资回收期一般为6-12个月（这是经验值也是权威数据）。

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收录时间:2011年01月29日 18:07:25 来源:kemron 作者:

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在选择电动机时，总希望电动机能带动叶轮很快地达到额定转速而正常地工作。电动机的？起动包括通电起动和加速全过程。其起动方法分为全J起动和降压起动。
合理地选择电动机的起动方法，必须根据供电电网的容量、机械负载对起动转矩的要求、电动机本身的特点等因素，进行具体的分析，以求获得规定的起动时间。例如，电网的容量很大，电动机的起动电流不会在电网上引起显著的电压降落，此外，电网的控制线路和设备允许短时通过足够大的起动电流，就可采用全压起动；如果风机在起动时所要求的转矩不大，并且电网容量相对电动机而言又不很大，则主要考虑如何减少起动电流而采用降压起动。
一、全压起动
全压起动又称直接起动。起动时，电动机定子绕组直接承受额定电压，这种起动方法最简便，不需要复杂的起动设备，但起动电流较大，一般可达额定电流的4~7倍。过大的起动电流对电网电压的波动和电动机本身均会带来不利影响。一般直接起动只允许在小容量电动机中使用。在一般电网容量下，7.5kW的电动机就认为是小容量，所以PⅣ≤7.5kW的异步电动机可以直接起动。但是，所谓小容量也是相对的。如果电网容量大，就可以允许容量较大的电动机直接起动。因此对容量较大的电动机，若能满足下式要求，也可允许直接起动。

二、降压起动
对于笼型异步电动机，因其本身不能接任何阻抗，因此对于不允许直接起动的笼型异步电动机，为限制其起动电流，只能在定子电路中采取措施，一般采用三种方式，即：电阻减压或电抗减压起动、自耦变压器减压起动、“星，三角”(Y．△)起动。其中以“星一三角”起动最为常见及简单。
对于绕线转子异步电动机，其转子串入适当的电阻起动时，既可增人起动转矩，又可限制起动电流。绕线转子异步电动机起动有转子串接频敏变阻器和转子串接电阻两种起动方法。
对于直流电动机起动性能的要求与交流电动机一样，即保证必须的起动转矩和电动机的加速条件；不允许有过大的起动电流危及电枢绕组、换向器和电刷。直流电动机起动方法除了全压起动外，还有电枢同路串接电阻起动和降压起动。


一边是高涨的新能源投资热潮，一边却是海量的清洁电能无法并网而被浪费；作为一个富有发展空间的新兴产业，近年来却引发了大量的质疑……，经历了数年井喷式增长的中国风电产业，开始出现了诸多乱象，并纠结在一起，成为中国风电发展道路上不可迂回的迷局。

　　2005年，《可再生能源法》颁布，明确支持风电等新能源产业发展。在配套政策支持下，中国风电规模化发展开始起步，并以令人咂舌的速度一跃成为世界风电大国。

　　与其他产业相类似，我国风电的发展也不免脱俗地染上了发展—治理—再发展的具有中国特色的产业发展顽疾。2009年风电被有关部委列为产能过剩行业，坊间更是有以风电“疯了”的观点来拨点舆论。

　　但是，风电真的是病的不可救药了吗？记者就相关问题采访了我国风电专家、中国电工技术学会名誉理事长周鹤良先生。

　　周鹤良首先归结了当前我国风电发展的几个突出矛盾：

　　第一，风电并网难

　　目前风电并网问题已经成为我国风电产业发展的突出瓶颈。风电的特点决定了其负荷难以保持稳定，更不可能与用电负荷同步变化，必须有其他电源承担适应风电负荷变化要求，增加发电调整能力、调峰能力和储能能力，这就要求优化电源结构，增加抽水蓄能机组的投运，加大调峰电源建设规模。“因此风电的发展要进入整体电力发展规划，加

　　大电网建设的投入。”

　　另外，要加强测风的研究和预报。现在，全国已经建成400座测风观测塔。“但是这远远不够，对风能规律性的研究要进一步加强，”周鹤良认为，“要建立风电的预测和预报体系，促使风电场和电网企业实现协调合作。”此外，周鹤良强调，“国家要考核上网电量，不要考核装机容量。因为装机容易，而并网难。”一旦上网电量达到考核指标，国家要对各个环节的单位进行奖励，提高积极性，包括风电场、电网公司等，特别是电网公司。“因为风电并网，主要依靠电网公司来推动。”

　　现在风能资源丰富的地区，大多是当地电网系统小，用电负荷少，对风电的消纳能力不足，这就看出我国跨区电网互联规模小，不利于风电在更大范围内消纳。要解决这一问题，关键在于加大跨区联网建设的力度。

　　周鹤良指出，发展风电要并网与非并网同步并重发展，形成多元化、均衡化的发展格局。在风能资源丰富的地区，建设大风电基地，建设大电网，还要因地制宜建设中小风电场，满足偏远、交通不便地区的用电需求。

　　第二，整机厂产能过剩

　　目前，国内风机整机厂家众多，全国已有上百家风电整机组装、制造企业，而市场总份额的60％主要集中在金风、华锐和东汽手中，这三家是国内具备年产200万kW以上的企业，剩下的40%市场份额为近百家产能较低的整机厂所激烈争夺。

　　为防止低水平重复建设，工信部2010年3月发布了风电设备制造准入标准征求意见稿，以提高风电设备的准入门槛，压缩过剩产能。同时，国家电网也正在研究制定相关技术标准和入网规范。对此，周鹤良认为，压缩过剩产能既要着眼于容量，更重要的是要向提高设备质量、性能、水平等方向努力。

　　第三，设备可靠性问题突出

　　近几年在政策大力支持下，通过技术引进，我国基本掌握了兆瓦级风电机组制造技术，初步形成了叶片、齿轮箱、发电机和控制系统等主要部件的风电设备产业链，但是由于大多数风电企业重制造、轻创新，重引进、轻吸收，使风电的关键设备及核心技术受制于国外，风电技术自主创新能力成为软肋，设备质量特别是关键部件的质量亟待提高。再加上我国风电产业急速发展，大量风机匆忙上马，设备从研发到实际运行的时间大大缩短，这样由于研发技术准备不足而导致风机在运行中出现了一系列问题。

　　周鹤良指出，设备可靠性问题将是影响我国风电发展的巨大隐忧，我国的风电设备制造企业必须注重风电的整机优化和主辅匹配，在提高设备可靠性上要下大功夫。

　　第四，公共技术服务体系建设滞后

　　在我国风电数年间急速成长的背景下，多数企业集中于设备制造，而风电产业的研发平台和公共技术服务体系远远没有跟上行业的发展步伐，有效的产、学、研相结合的技术创新研发体系尚在襁褓之中。周鹤良表示，风电产业的公共技术服务体系建设是国家行为，应由政府来主导。

　　对此，周鹤良提出了以下建议：完善标准体系（包括关键零部件及通用零部件），完善质量认证体系，电机必须作负荷试验，叶片必须作静态、动态疲劳试验，变流器必须作模拟试验、仿真试验和实载试验；建立南方、北方国家级试验风电场，新型风机必须强制性作现场寿命试验；建立产学研自主创新平台——国家级风电技术中心，加速消化吸收再创新进程；借鉴荷兰kM模式，建立国家级风电关键零部件测试中心；建立国家实时风机运行监控中心，以收集风速变化、温度波动、湿度、电网故障、电量数据；建立国家风电信息中心，健全信息统计制度，统一发布权威公告；全面培养风电人才，包括风电设计、工艺及安装、调试、运行管理等各层面的技术研发人员、管理运营人员和高级技术工人，解决风电人才紧缺问题。

　　第五，风电技术服务业需大力发展

　　“目前，我们风电行业还有一个很明显的问题，就是风电场的运行管理水平太低，风电建设大都是重视装机，而忽略了运行。”周鹤良走访过一些风电场，他发现，“无论是维护、维修能力，还是保养、管理能力都跟不上。”

　　周鹤良建议要探索组建专业性的风电运行技术服务公司，建立风电场维修工厂和区域风电场备件库，发展现代风电技术服务业。这就类似房地产领域里的物业管理，专门有专业的物业管理公司为业主提供全套的社会化服务。

　　第六，海上风电要谨慎推进

　　现在，海上风电正在成为中国风电领域的新宠。虽然海上风电具有风能资源非常稳定、不占用土地资源、对环境影响很小等优点。然而相对于陆上风电而言，海上风电场建设不仅投资大、技术难度高，而且还要面临海上浮冰、台风等一系列不可控因素带来的风险。

　　“中国发展海上风电首先就面对着技术、设备可靠性和项目开发经验的制约，”周鹤良表示，开发海上风电我国还是新手，需要谨慎对待。在条件允许的情况下，可以优先考虑开发距离负荷中心近、风能资源条件特别好的近海示范项目。同时一旦决定开发，应适当提高开发规模，尽可能利用国内最为成熟的技术和装备。海上风电投资是陆上风电的2.5倍，而且海上风电设备维修费用极高，因此要求海上风电整机设备必须具有极高可靠性来保证。

　　周鹤良强调，风电作为新生产业，必然会存在一些问题，但这是产业本身发展过程当中的问题，是前进道路中的矛盾，决不能因为这些问题而因噎废食，否定风电发展的作用和意义。

　　周鹤良分析，风电产业还需要3~5年的时间才能进入到成熟期。进入成熟期的标志就是以上矛盾能够得到基本解决，不存在突出的矛盾了。“另外进入成熟期的一个重要指标就是风机年运行时间能够超过2000h，”周鹤良讲，“现在全国风电场中约有1/4的风电机组处于闲置状态，利用率达不到理想要求。按照几个有代表性的风电场测算，风机年运行在1800h左右，才有盈利，风电不能老是亏损，否则就没有发展后劲。”

　　“这些都需要一个过程，这五年，我们解决了兆瓦级风电从无到有的问题，”周鹤良最后强调，“而下一阶段，我们将解决风电的优化发展问题。只要我们循序渐进、稳健地发展风电，避免大起大落，风电产业必将气象一新，成为实现国家节能减排战略目标的一支重要力量。”



防止风机喘振采取的具体措施有：
　　1、使泵或风机的流量恒大于QK。如果系统中所需要的流量小于QK时，可装设再循环管或自动排出阀门，使风机的排出流量恒大于QK.喘振报警装置

　　2、如果管路性能曲线不经过坐标原点时，改变风机的转速，也可能得到稳定的运行工况。通过风机各种转速下性能曲线中最高压力点的抛物线，将风机的性能曲线分割为两部分，右边为稳定工作区，左边为不稳定工作区，当管路性能曲线经过坐标原点时，改变转速并无效果，因此时各转速下的工作点均是相似工况点。

　　3、对轴流式风机采用可调叶片调节。当系统需要的流量减小时，则减小其安装角，性能曲线下移，临界点向左下方移动，输出流量也相应减小。

　　4、最根本的措施是尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的风机，而采用性能曲线平直向下倾斜的风机。

螺旋式风管的制作是采用带钢带状卷料，通过风管成型机一次咬出咬口骨形，并沿螺旋渐开线轨迹卷成圆形管状，同时将咬口缝压紧，最后按需要的长度切割而成。螺旋风管自投放市场以来，因其本身具有卓越性能及低廉的动作成本，被广泛应用于造船、通风、空调、净化、桥梁除尘、机场、隧道等建筑行业。

1、送冷风和热风最常见的是中央空调的管道，这种管道需要加保温材料。螺旋风管也可内贴保温材料，使风道具有螺旋形的漂亮外观，可免吊顶，从而降低了工程造价。

2、通风系统：送新风和排气，将有害气体排出室外，把室外新鲜空气送至室内。一般而言，通风系统的流量都很大，因此要求使用阻力较小的空气输送管道，以节省造价和运行费用——螺旋风管就最适用。一般情况下使用镀锌铁管，有腐蚀性及特别潮湿的场所使用不锈钢管。

3、散装物料的输送在工厂的生产过程中，需要输送松散的颗粒，特别是比重不大的如发泡塑料粒之类，使用螺旋风管，造价低，效果好。

4、排油烟饭店、酒楼、烧烤店、宾馆的厨房有大量油烟产生，需要排出，使用螺旋风管最适用。

5、集中供热工程热气管道，保温层的外层，使用螺旋风管，使管道寿命长，质量好。

螺旋风管相比于矩形风管存在的优势：

圆形风管与矩形风管相比在严密性、强度、面积周长比等方面具有较大的优势，但其制作较矩形风管困难，而且其最主要的难度来自于占用的空间高度大，但随着螺旋风管的应用，圆形风管的缺点在一定程度上得到改善，使得圆形的螺旋风管得到推广。螺旋风管的密封性好，泄漏量小，通过对各种系列压力的测试，螺旋风管管段本身可以做到不泄漏，这是矩形风管无法做到的。矩形风管由于收到钢板尺寸的限制，每两米就需要设置一对法兰，而法兰连接处是最容易泄漏的。螺旋风管的长度可以根据用户的需要设定，减少风管的连接，减少泄漏点。而且螺旋风管可以采用无法兰连接，这样泄漏量更少，泄漏量的减少使日常运行费用和能源消耗降低。螺旋风管的接缝是周向的，接缝的强度比径向的直缝强度要高许多，所以螺旋风管能保证在1.5倍工作压力下接缝处无裂开，而且由于螺旋风管的强度高，所以规范还规定螺旋风管的板材厚度可以比一般的圆形风管适当减少10％～15％，同时螺旋风管的支、吊架间距也可以比一般风管的距离长，可达到5m（D≤400mm）和3.75m（D＞400mm）。螺旋风管的制造高度自动化，生产速度很快，一般的风管每分钟能生产20～40米，由于其原材料镀锌带钢与整张镀锌钢板相比，价格较低，加上其工厂化生产和规格的标准化，使得螺旋风管的造价要比矩形风管低；另外由于其支、吊架需量少，安装工作量少，所以螺旋风管的总成本较低。由于矩形风管的四角易产生湍流，减少了有效通流面积，螺旋风管的空气流动性好，有效通流面积大，所以螺旋风管的二次噪声小，由于螺旋风管的强度大，因此风管振动引起的低频噪声更小，空气流动性能好，系统压降小，日常运行系统耗电量少。目前还可以采用扁椭圆形风管来降低风管的占用空间高度，扁椭圆形风管是将螺旋风管用特殊的设备将圆形风管经撑拉定型加工成扁椭圆形。由于风管的两边是圆形，所以气流稳定，风管的刚性好，外露安装美观性好，是比较理想的风管系列。

 

　　湖北省风机厂有限责任公司前身为湖北省风机厂有限公司，法人代表南祥信（温州人），年生产能力1700台/套风机。2007年工业总产值1.4亿元人民币，销售收入1.2亿元人民币，上缴利税700万元，公司现有员工295人。 　　二、事故发生的经过 　　2007年12月14日上午8时许，该公司技术部技术员陈国防进入总装车间拟对自己设计的4—79NO120型风机进行试机。该风机停放在离车间大门约120米的左侧安全通道以外，大约8点45分，陈某当时身着没有拉锁住的便装站在风机进风口附近，用手触摸正在运转的风机外壳，察看风机震动情况，走在陈某前面的技术工人易小军突然听见陈某“哎哟”一声，当易小军转身看时，只见陈某被卷进正在运转的风机进风口，陈某弹起的脚踢在易小军脸上，陈某被卷进风机后，风机声音异常，处在风机试验控制台的工人立即关闭电源，此时陈某已死亡，其尸浆随即从出风口喷出，部分尸浆被喷出窗外，尸浆散落面积约150平方米。该车间同时停止工作。 　　9点10分左右，市安监局执法人员及市总工会、市经贸局、市劳动局、市工业行办、市公安局等相关人员赶到该公司察看了现场，并拍照取证，因为事故现场惨不忍睹，事故调查组决定封锁现场，不让其亲属进入现场，以免发生意外，同时通知公司进行现场清理。根据国家相关规定，在事故原因未查清之前，该总装车间必须停止生产，保护现场配合调查，市安监局立即决定对该总装车间下达了停产整顿文书。 　　三、事故造成的人员伤亡情况及经济损失 　　“12?14”事故共造成1人死亡，1人脸部轻伤，直接经济损失50余万元（含意向性赔偿）。 　　四、事故发生的原因和事故性质 　　“12?14”事故是严重的安全责任事故，影响极坏。调查组认为事故发生的原因有以下几个方面。 　　1、公司安全责任制不健全，没有制定相应的安全操作规程是造成此次事故的主要原因。调查组发现尽管公司与公司分管副总经理签订了安全生产责任状，但该公司没有层层签订安全生产责任书，责任内容没有落实到车间班组，没有制定风机试验操作规程，以致公司领导及员工安全意识淡薄。 　　2、安全投入不足，安全保护设施不到位是事故发生的直接原因。风机进风口按规定应该安装有调节阀门，尽管定货单位不要求安装调节阀门，尽管公司配发了春夏秋三季的工作服，尽管风机试验场地放有安全标志，但在风机试验时，风机进风口应有防护网，以防人身或杂物进入风机，但由于没有防护网、没有设警戒线、没有配发冬装工作服，企业的安全投入不足，本质安全保护不到位是导致使陈某被卷入风机内致死的直接原因。 　　3、公司安全监管不到位，劳动纪律松驰。 　　公司本来有规定要求工人上班必须遵守劳动纪律和安全规程，严禁违章作业，但在进入车间的过程中，生产区门卫、车间主任、安全员都没有纠正他身着没有拉锁好的便装进入车间。公司的规定形同虚设，安全监管不到位，劳动纪律松驰是“12?14”事故发生的又一原因。 　　4、死者陈某安全意识淡薄，自我保护意识差，是事故发生的另一原因。陈身某为风机设计师，对风机的安全性能及危险部位应该了如指掌，但他安全意识淡薄，违反厂规身穿没有拉锁好的便装在极其危险区操作，导致了事故的发生，其教训惨痛。 　　五、事故责任的认定以及对事故责任的处理 　　调查组认为：“12?14”事故是一起因安全生产责任落实不到位、职工安全意识淡薄、安全投入不足、隐患排查整改不力、安全监管不到位导致的生产安全事故，其性质恶劣，影响极坏。根据国家《生产安全事故报告和调查处理条例》及事故发生后“四不放过”原则，调查组建议对事故责任者作如下处理： 　　1、对事故责任单位湖北省风机厂有限责任公司处以18万元罚款； 　　2、湖北省风机厂有限责任公司法人代表南祥信作为安全生产第一责任人，没有建立健全安全生产责任制，没有组织制定相关操作规程，没有保证安全经费的投入，没有督促检查本公司的安全生产工作，对事故负有不可推卸的责任，对其处以5000元罚款； 　　3、市工业行办是湖北省风机厂有限责任公司行业主管部门，放松了对该公司的安全监管，根据广水市人民政府《关于印发〈广水市安全生产“一票否决”暂停规定〉的通知》（广政发[2007]17号）文件精神，对市工业行办实行一票否决，取消2007年各种评先表彰资格。 　　4、杨大伟作为公司分管安全生产的副总经理，没有与车间签订安全生产责任状，安全宣传教育不到位，安全监管不力，责成公司对其实行警告处分，并罚款500元。 　　5、车间主任梅亚平对本车间安全设施没有检查，没有制定风机试验操作规程，责成公司对其实行警告处分，并罚款400元。 　　6、安全员杨火明作为安全生产直接责任人，没有及时发现安全隐患予以整改，没有对公司员工的衣着进行监督检查，责成公司对其实行警告处分，并罚款400元。 　　7、陈某身为风机设计师，不了解风机的危险部位，没有将便装拉锁好，安全意识差，对事故发生也负有一定的责任，鉴于陈某已经去世，不再追究其责任。 　　六、事故防范和整改措施 　　“12?14”事故发生的当日，市安监局依法对该公司总装车间降温下达了停工通知书，并要求该公司对全体员工进行安全教育，对全公司危险设备进行一次安全性能大检查，建立健全安全生产责任制，制定风机试验安全操作规程，制作并安装试验机安全防护网。12月17日上午，市安监局到该公司检查，发现该公司总装车间试验小组没有按照规定停工，市安监局又下达了文书对该公司提出警告，并要求公司举一反三进行停工整顿,车间排烟系统。12月20日，公司报请市安监局对其整顿的情况进行验收。通过检查验收，市安监局认为：该公司安全生产责任书已签到车间班组，风机试验操作规程已经制定，风机试验防护网已经制作安装完成，可以复工生产，于是,PVC水帘厂家，市安监局依法对湖北省风机厂有限责任公司总装车间下达了复工通知书。 　　“12?14”事故的发生充分地暴露出我市部分企业的领导安全意识淡薄，企业安全监管不到位,车间降温负压风机，安全经费投入不足，对员工安全培训不力，隐患排查整改不到位，流于形势。市安全生产委员会决定就此事故举一反三，对全市风机制造行业进行一次安全大检查，对全体员工进行一次安全知识培训，以防同类生产安全事故发生。

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