压缩空气系统节能方案.doc

关于我公司压缩空气系统节能改造方案探讨一、现在我公司空压机系统存在的问题：3目前，我公司空压机系统是采用的流量为 65Nm / 分钟的高压螺杆式空压机三台， 其设计运行方式为两用一备， 拖动电动机为电压为 10kV, 额定功率为 368kW的高压电动机，由变电站的 10kV 真空断路器进行供电由于我公司冷轧的压缩空气主要为仪表用气和气动阀用气， 小量为吹扫用气，目前实际用气一台空压机足够满足要求， 而且大多数情况空压机处于空载或接近空载状况 我们曾做过一个试验， 把 3 台空3压罐（共 18m）及管路充满，压力到 0.75MPa,停机两小时后压力降到 0.52MPa,而此过程中冷轧设备均处于停机状况由于在工频状况下， 空压机即使在空载状况下， 其实际消耗的电功率为 70%额定功率，为 256.7kW而我们在 2012 年 3 月 5 日到 3 月15 日时间段，实际工作时间为 122.8 小时，总消耗电量为 31700kW，平均功率为 258.14kW可见，这一时间段开机后，空压机长期处于空载或接近空载运行二、改造各种可能方案：方案一、当压力达到上限时切断电动机 10kV 高压电源 既设定压力上限（等于安全阀动作压力 7.5MPa），设定压力下限（略大于仪表能够正常工作时空压机附近最低允许压力） ，当压力达到上限时真空断路器分闸， 电动机停止运行， 当压力低于下限时自动将真空断路器合闸。

采用此方案，节能效果见下图：方案一的缺点和困难：1） 高压电动机频繁直接启动对真空断路器和高压电动机的使用寿命有极大的影响具体体现在操作过电压对高压电动机绝缘的影响变得异常严重，此时频繁直接启动的冲击电流使电动机绕组长期处于大的电动力作用，绝缘和导体的寿命严重缩短2） 由于用气负荷的不可预见性，而我们的压力罐只能装318m 的压缩空气，如果突发较大的用气，如吹扫或其他大的用气，在停机 30 分钟以内，则高压空压机不允许马上要送电直接启动，因为此时，电动机运行温度没有降下来 , 同时又要承受 5-7 倍的启动电流 , 对空压机电动机的影响会非常严重此方案较简单，改造成本接近零，但由于有较大的不可预见性和一定的危险性，风险很大，为稳妥起见，我们不推荐此方案，仅作为一种思路方案二、高压变频方案 空压机及高压电动机均利旧， 增加一台 10kV400kW的高压变频器由于变频空压机的特有的性质，空压机的气流量 Q∝电动机转速 n，变频电动机功率∝电动机转速 n，电动机的转速 n∝电源频率 f ，此空压机额定频率为 50Hz,3此时电功率为 368kW，流量为 65Nm/ 分钟；当空压机频率为 25Hz,3此时电功率为 184kW，流量为 32.5Nm / 分钟；变频技术改造后能源成本降低 20%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低， 所以运行成本将大大降低。

根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，从而有效地降了空压机运行时的噪声方案二不需要改动空压机及电动机本体部分 , 但实施较复杂，需要采用高压变频系统，而且 , 由于真空断路器的电气寿命在 10000 次左右频繁动作可能不到一年就要更换真空断路器我们咨询了一下西门子公司， 10kV 高压变频器价格在 80 万人民币左右，改造成本太高， 而且由于是普通电动机 , 改造后 , 在低速时电动机散热存在问题 , 我们也不推荐此方案方案三、低压变频方案 即采用低压电动机及低压变频器的改造方案第一种情况、采用同功率的低压变频电动机置换原有高压3电动机 ，最大流量不变，仍然为 65Nm / 分钟，电动机功率与流量成正比例关系， 而且，由于采用变频启动，启动过程对电动机的冲击可以忽略，低压交流接触器的机械寿命在 1000 万次左右，其电气寿命为机械寿命的 5%-20%，计算应该在 50 万次 -200 万次左右第一种情况改造成本构成： 400kW 低压变频电动机（ Y2SP-400-4）某某电机厂参考价 10 万元人民币， 400kW西门子低压变频器参考价 20 万元人民币，低压电缆及开关柜估计 10 万元，总计 40 万元人民币左右。

第二种情况、采用同电磁力矩的 8 极低压变频电动机置换原有高压电动机 ，由于转速降低，其电动机功率降为 200kW,最大流量变为原来的一半，为 32.5Nm3 / 分钟，电动机功率与流量成正比例关系，而且，由于采用变频启动， 启动过程对电动机的冲击可以忽略，低压交流接触器的机械寿命在 1000 万次左右，其电气寿命为机械寿命的 5%-20%，计算应该在 50 万次 -200 万次左右第二种情况改造成本构成： 200kW 低压变频电动机（ Y2SP-355-8）某某电机厂参考价 5.8 万元人民币， 200kW西门子低压变频器参考价 10 万元人民币，低压电缆及开关柜估计 6万元左右，总计 22 万元人民币左右以上两种情况， 是利用原来的空压机进行改造， 优点是空压机上面的备件不需要另外采购， 可以利用其他两台空压机作为其备份，缺点是如果采购备件单价要高一点第三种情况、将原来的空压机处理掉，采购一台低压变频空压机目前，我们从某某空压机厂了解的新购变频空压机的价位如下：最大流量 25 Nm3/ 分钟，价位 40 万元 / 台；最大流量 20 Nm3/ 分钟，价位 36 万元 / 台；最大流量 15 Nm3/ 分钟，价位 20 万元 / 台；3分钟的高压螺杆式空压机，原购价 55现在，我们的 65 Nm /万元 / 台，厂家暂估处理价20 万元/ 台。

方案四、在分厂外增设大体积储罐，空压机进行间歇性的供气储气罐主要能起到维持管网系统压力稳定，另外还能冷却压缩空气，降低含水量两个 25m3的储气罐价格大约为 9.6 万元，该方案费用少，缺点就是当用气量大时会造成空压机的频繁启停， 进而会造成主电机的损坏其存在的问题同方案一相同我们推荐方案三作为实施方案， 具体按第几种情况实施， 主要考虑我公司长期实际用气流量，视经济性及操作可行性而定由于设计的流量参数与实际用量严重不符，我们拟将压缩空气的流量孔板改为 总管365 Nm /分钟（原为3160 Nm /分钟），冷轧分管330Nm /分钟（原为3149 Nm/分钟），待将实际流量统计准确后再按方案三的几种情况选定最终改造方案附：分厂各设备满负荷运行时压缩空气平均用气量如下：拉真准备连退脱脂磨矫平 整设备名称轧机空合计机组机组机组床机机组炉组平均用气120240180128521201000362902量（Nm3/h）33经计算 2902 Nm/h ，相当于 48.37 Nm / 分钟 , 即使考虑新增一台真空炉, 其流量也不会超过 503分钟 , 而且考虑所有机组同时用气的概Nm /率应该不超过 50%,所以暂时将冷轧的流量孔板改为3分钟, 进30Nm /行观察。