日照港裕廊公司風(fēng)機與空壓機系統(tǒng)節(jié)能改造

趙則坤 劉乃峰 鄧洪偉 孫振宇

摘 要：日照港裕廊公司風(fēng)機系統(tǒng)和空壓機系統(tǒng)存在較大的能耗空間，公司利用能效控制器對110臺風(fēng)機、5臺空壓機系統(tǒng)實施節(jié)能改造，實現(xiàn)運行能耗下降16%-26%，每年可節(jié)約電費177萬元。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機；空壓機；節(jié)能

1 背景

日照港裕廊碼頭有限公司空壓機用電系統(tǒng)（5臺，總功率322KW）、風(fēng)機用電系統(tǒng)（110臺，總功率2036KW）存在較大的能耗空間，利用能效控制器改造，使單位產(chǎn)值能耗最低化，實現(xiàn)可觀節(jié)能效益。

1.1 空壓機設(shè)備

共有三個空壓機機房，按機房1#、機房2#、機房3#進行區(qū)分。

機房1有3臺粉塵防爆螺桿式空氣壓縮機，2005年投入運行，電機功率75KW，星三角啟動方式；設(shè)計使用壓力1.0Mpa，排氣量10.9m3/min，實際設(shè)定輸出壓力為0.8Mpa-0.02Mpa；每臺空壓機對獨立管道供氣，不并管運行，每臺空壓機各配備1個壓力容器罐。

機房2有4臺螺桿式空氣壓縮機，2007年投入運行，電機功率75KW，星三角啟動方式；設(shè)計最大排氣壓力1.05Mpa，排氣量11.6m3/min，實際設(shè)定壓力為0.72Mpa～0.85Mpa之間，4臺空壓機輸出并管運行，共配備4個壓力容器罐。

機房3有2臺螺桿式空氣壓縮機，2005年投入運行，電機功率22KW；設(shè)計最大排氣壓力1.0Mpa，排氣量3.11m3/min，實際設(shè)定壓力為0.75Mpa～0.85Mpa之間；2臺空壓機輸出并管運行，共配備2個壓力容器罐。

空壓機設(shè)備平均工作時間：20小時/天，22天/月，12個月/年，使用率約80%，電費均價1.13元/KWH。

1.2 風(fēng)機設(shè)備

風(fēng)機主要散糧系統(tǒng)風(fēng)機、灌包系統(tǒng)風(fēng)機、散糧與木薯干除塵風(fēng)機，共110臺。電機多YFB系列粉塵防爆電機，主要耗能部份為功率5.5KW～30KW的電機，額定電壓380V，額定轉(zhuǎn)速介于2900r/min～2950r/min之間，電機標(biāo)稱效率86%～91.2%，標(biāo)稱功率因數(shù)0.88～0.9，防護等級為IP54或IP55。依據(jù)變電房控制柜電流表顯示的運行電流約為額定電流的76%-90%之間。

2 節(jié)能分析

2.1 空壓機系統(tǒng)

壓縮空氣末端需求最低壓力是0.6Mpa，實際到達(dá)末端壓力為0.75Mpa左右，供應(yīng)壓力值與需求壓力值之間存在0.15Mpa的壓力差； 同時由于空壓機采用加卸載方式運行，在卸載（輕載）狀態(tài)下會浪費很大一部份的電能，如機房1#的空壓機約有35%的時間運行在輕載狀態(tài)下，輕載狀態(tài)下的運行功率達(dá)到了41.4KW，每小時就會造成14.5KW的電能作無用功形成浪費，占到空壓機用電量的24.7%。因此判斷空壓機系統(tǒng)存在一定的節(jié)能空間，依據(jù)能效控制器節(jié)能效率計算，對風(fēng)機用電系統(tǒng)進行節(jié)能改造后，能夠?qū)崿F(xiàn)20%的節(jié)能效益。

2.2 風(fēng)機系統(tǒng)

2.2.1 鼓風(fēng)機

與傳統(tǒng)的托輥式帶式輸送機相比，氣墊帶式輸送機會節(jié)能20%。因其采用氣墊方式阻力小且氣墊沿輸送方向是連續(xù)的，輸送帶運行穩(wěn)定而不顛簸，所以輸送角度和速度可大為提高，進而可提高運輸效率。托輥數(shù)量減少90%左右，維護工作量及相應(yīng)費用約減少60%。

氣墊帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)是如何盡最大可能提供均勻穩(wěn)定的氣墊層，即要根據(jù)不同的使用環(huán)境、不同的工藝要求、不同的工藝條件，提供適應(yīng)所要求達(dá)到的輸送量，即必須根據(jù)不同的帶寬、帶速、輸送量，不同的物料容重、粒度、裝料斷面形狀，不同的作業(yè)環(huán)境、裝載條件、給料狀況，優(yōu)化好風(fēng)量和風(fēng)壓的匹配。為此，沒有成熟的數(shù)學(xué)模型和計算軟件，難以科學(xué)匹配好所需風(fēng)量和風(fēng)壓。根據(jù)對風(fēng)機系統(tǒng)工作狀況的分析，由于跟鼓風(fēng)機配套使用的皮帶運輸設(shè)備實際運行負(fù)荷僅為最初設(shè)計負(fù)荷的60%左右，運行中存在著大馬拉小車現(xiàn)象。同時，由于實際運輸負(fù)荷偏低于設(shè)計值，按設(shè)計值運行且不可調(diào)節(jié)的鼓風(fēng)機設(shè)備就存在供大于需的現(xiàn)象，理論上這部份的余量可理解為40%左右。

2.2.2 除塵風(fēng)機

現(xiàn)場調(diào)研風(fēng)機設(shè)備末安裝檔板等工藝調(diào)節(jié)裝置，實際運行值即為最初設(shè)計的最大值。但在實際使用中，由于受各種因素產(chǎn)生的工藝波動和現(xiàn)場工況的變化，會帶來對風(fēng)量等參數(shù)需求量的改變，但受制于原系統(tǒng)不能實現(xiàn)調(diào)節(jié)的控制方式，產(chǎn)生了大量的能量浪費。

由此可以判斷，風(fēng)機系統(tǒng)存在較大的節(jié)能空間。依據(jù)能效控制器節(jié)能效率計算，對風(fēng)機用電系統(tǒng)進行節(jié)能改造后，能夠?qū)崿F(xiàn)20%-35%的節(jié)能效益。

3 節(jié)能方案

3.1 節(jié)能解決方案思路

依據(jù)空壓機、風(fēng)機用電系統(tǒng)現(xiàn)有用能狀況，結(jié)合空壓機、風(fēng)機用電系統(tǒng)用能特點，使用環(huán)境對空壓機、風(fēng)機的要求，在不影響空壓機、風(fēng)機正常工作，同時滿足工藝要求值的前提下，能源最低化。

3.2 節(jié)能解決方案理論基礎(chǔ)

流量與轉(zhuǎn)速成正比 Q=N

揚程H與轉(zhuǎn)速二次方成正比 H=N2

軸功率P與轉(zhuǎn)速的三次方成正比 P=N3

3.3 節(jié)能方案工作原理

3.3.1 空壓機系統(tǒng)

依據(jù)節(jié)能分析結(jié)果，空壓機用電系統(tǒng)存在著節(jié)能空間。據(jù)此我們根據(jù)空壓機的設(shè)備特性結(jié)合實際運行工況，采用閉環(huán)控制和恒壓控制技術(shù)，在用氣設(shè)備的供氣端加裝壓力傳感裝置，實時動態(tài)跟蹤檢測用氣設(shè)備的壓力需求值，使空壓機系統(tǒng)的供氣壓力跟用氣設(shè)備的需要壓力精確匹配，實現(xiàn)能量的供需平衡，減少空壓機用電系統(tǒng)運行中由于壓力余量過大、卸載狀態(tài)作無用功等能源浪費，最大限度的降低空壓機系統(tǒng)的單位氣量能耗值，達(dá)到節(jié)能目的。

3.3.2 風(fēng)機系統(tǒng)

依據(jù)依據(jù)節(jié)能分析結(jié)果，風(fēng)機用電系統(tǒng)存在著節(jié)能空間。據(jù)此我們根據(jù)風(fēng)機的設(shè)備特性結(jié)合實際運行工況。采用閉環(huán)控制方式，在風(fēng)管管道上加裝相應(yīng)傳感器，檢測運輸系統(tǒng)在運行中工藝變化值與波動值，在滿足工藝要求的前提下，動態(tài)調(diào)整風(fēng)機的運行功率，使風(fēng)機的輸出值與運輸系統(tǒng)需求的工藝要求值精確匹配，降低由于設(shè)計過大且不可調(diào)節(jié)、需求量變化與波動而不能隨動跟蹤造成的能耗浪費，達(dá)到節(jié)能目的。

4 節(jié)能效益

公司共投入200多萬元，于2013年11月全部完成節(jié)能改造項目。通過測量，空壓機系統(tǒng)節(jié)能率為20%，風(fēng)機系統(tǒng)節(jié)能率為24%，達(dá)到設(shè)計要求?？諌簷C、風(fēng)機系統(tǒng)節(jié)能改造后每年可節(jié)約用電量1566576KWH，電費為177萬元。

日照港裕廊公司節(jié)能改造系統(tǒng)積極響國家“十二五”規(guī)劃中節(jié)能目標(biāo)、改善港城環(huán)境、提高人民生活質(zhì)量的需要，傾力打造“整潔美觀、生態(tài)環(huán)保、安全有序、優(yōu)質(zhì)高效”的日照港服務(wù)品牌，在創(chuàng)造環(huán)保和諧友好的氛圍中努力實現(xiàn)港口事業(yè)的穩(wěn)健有序發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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