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工业节能  
 
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          蒸汽梯级利用技术解决方案
          蒸汽是工业企业主要的能源品种,具有热值高、用量大,热损耗多的特点,目前许多企业存在着高能低用,低能弃用(冷凝水直接排放)的现象,由于管网蒸汽压力过高,末端用户均采用减压阀进行降压后使用,降压导致了热能损耗,同时由于疏水阀汽水分离效果较差,在排放冷凝水的同时,也排放低压蒸汽造成蒸汽热能损失,更有许多企业直接排放冷凝水(温度一般70~95℃),热能损耗更为严重。为此,蒸汽节能的重点技术—梯级利用,实行高能高用,低能低用,合理使用蒸汽的全过程热源,提高蒸汽热能使用效率。
     
    蒸汽梯级利用策略
     
    高效利用减压热能技术解决方案—差压发电
          差压发电就是利用蒸汽用户使用减压阀将饱和蒸汽转换为过热蒸汽使用时造成的压力热值损失用于发电的一种节能技术。通过差压发电的应用,不但可以在完成调温降压的同时把压差能转换为电能,而且对生产工艺蒸汽用量的影响微乎其微,是一种高效的热能利用技术项目。
    (1)差压发电技术原理
          管网蒸汽输入企业后,通过容积螺杆发电机进行降温减压后,输出符合工艺要求的过热蒸汽,在降温减压的同时,利用蒸汽压力推动容积螺杆发电机运转,并把机械能转换为电能直接输入电网。
    (2)技术特点
    A、适应性广;能适应过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流体和热水(包括高盐分热水)工质等;
    B、无级调速;转速一般设计为(1500~3000)r/min,相比同功率汽轮机,有较高的内效率,一般在65%以上;
    C、输出蒸汽压力稳定;通过调节设备速度可高精度控制蒸汽的输出压力和温度。D、操作方便,运行维护简单,而且具有除垢自洁能力,大修周期长;
    E、起动不需要盘车、暖机。噪音低、平稳、安全、可靠,全自动无人值守运行;
     
    高效利用排放蒸汽技术解决方案—二次蒸汽热能回收技术
    二次蒸汽热回收技术利用高压蒸汽与低压蒸汽或高温冷凝水的压差通过闪蒸的方式提高低压蒸汽或高温冷凝水的压力和温度,形成可直接用于生产的蒸汽,通过闪蒸方式回收低温蒸汽或高温冷凝水的热值。
    (1)二次蒸汽热能回收工作原理
    借助高压蒸汽(驱动蒸汽)喷射产生的高速气流将低压蒸汽或凝结水闪蒸汽压力和温度提高,从而使低压蒸汽的压力和温度提高到生产工艺要求,使排出回收的二次蒸汽得到循环再利用,达到节能的目的。
    (2)系统特点
    ●充分利用蒸汽系统的压力差和汽水密度差的物理现象进行系统运行,不需要驱动动力源。
    ●系统具有完整的数据采集功能;本系统采用温度传感器、压力传感器、涡街流量计等模拟量和数字量的采集器,实时传输系统的运行状态和各项技术参数。提高了系统的控制精度和实时性。
    ●系统具有完善的保护功能和报警功能,提高了系统的安全性能。
    ●可回收二次蒸汽为蒸汽用量的5~10%以上。
     
    冷凝水余热回收技术
    冷凝水换热回收技术就是通过冷凝水热交换器把冷凝水的热能交换到工业用热水或为职工洗澡、生活用水之中,使冷凝水的排放温度从90℃以上下降到40℃以下,具有较好的节能应用前景。
    (1)冷凝水热回收工作原理
    蒸汽排放或返回热电厂的冷凝水通过冷凝水换热器与低温热水(自来水)进行热交换,把冷凝水中的热值转移到低温热水之中,并把得到热能的高温热水输送到保温水箱中待用,以此减少蒸汽转换热水用量。
    (2)系统特点
    ●充分利用了热能,实现了蒸汽能源的梯级利用,减少了蒸汽转换热水的用量。
    ●系统转换效率较高,可达到90%以上,排水温度可降到50℃以下。
    ●减少了热能污染和冷却能耗。
    ●可回收热能量为蒸汽用量热值量的3~10%以上。
       工艺循环冷却水系统节能技术解决方案
          工艺循环冷却水系统是企业保障设备运行,提高工艺质量所建立的动力水循环系统,其功能是把机械运行所产生的热能、加热后产品降温热能进行冷却的工艺保障系统。目前,按工艺循环冷却水系统的设备结构可分为二类,一类是通过循环水泵、冷却塔、换热器进行工艺循环冷却。另一类还要增加水冷冷水机组通过制冷提高冷却效果。由于工艺循环冷却水系统的运行时间长,负荷变化大,系统能耗高,成为工业企业的重点高能耗部位,为此,根据系统设备、负荷变化和气候条件的特点,采用不同的运行模式进行系统性节能势在必行,具有较好的节能效果。
     
    工艺循环冷却水系统节能策略
     
    工艺循环冷却水优化控制节能技术
    A、节能分析
    工艺循环冷却水系统由冷却塔、循环水泵、水冷冷水机组、换热器等组成,系统运行负荷受到生产设备发热负荷、季节气候、昼夜温差等因素的影响,导致负荷的动态变化,而工艺循环冷却水系统的运行都是凭经验进行控制,固定机台运行,存在着大马拉小车的现象,造成了电能浪费。同时系统拖动电机均为风机水泵类变转矩负载,根据变转矩负载的特性,转速与转矩是二次方的关系,转速与功率是三次方关系。也就是说,只要下降10%的转速可以节约18%的能耗。如果采用优化控制技术和变频调速技术在满足生产负载冷却效果的前提下,根据冷却水回水温与出水温度的温差控制系统的开机台数,实时调整风机水泵的运行速度,调节风速与流量,既可满足生产工艺要求,又能达到节约电能的目的。
    B、技术原理
    工艺循环冷却水节能系统采用动态跟踪控制和模糊控制技术,实行恒温差闭环控制,使用触摸屏设定目标控制值,温度传感器采样温度作为反馈值,经PLC控制器的分析、判断、运算后,输出适合需要的控制值。并采用变频调速性能好的变频器作为执行单元,具有完善的保护功能和软启动功能,减少电路中的冲击电流。
    C、系统特点
    ●提高了系统的自动化程度;原系统采用了最简单的启停电路,现场操作,工频运行,通过节能改造后可实现自动化运行。
    ●实现了动态模拟量控制;本系统采用4~20mA电流信号的温度变送器和压力变送器作为数据采集器,实时有效地采集了动态变化的实时数据,并通过模拟量模块传输到入PLC控制器中进行数据的运算处理。提高系统的控制精度和实时性。
    ●系统采用了现场总线技术;本系统各变频器、PLC、操作界面与集中监控系统实现了现场总线控制,实时进行数据、操作指令和运行状态的实时传输,简化了线路结构,提高系统的可靠性。
    ●系统采用了旁路电路结构;本系统中设计了旁路电路,当变频器产生故障时,系统自动切换到旁路系统运行,并发出故障报警,不会因系统故障而影响生产。
    ●系统具有完善的保护功能,提高了系统的安全性能。
     
    气候温差控制节能
    A、节能分析
    在工艺循环冷却水系统的应用中,为了提升系统的冷却效果,采用了水冷冷水机组进行制冷降温的运行模式,一年四季开启水冷冷水机组运行,特别是在零度以下的气候条件下也照开不误,供回水温差很小,导致了大量的电能浪费,如果利用冬天气候温度较低、冷却效果上升的气候条件,停开冷水机组,通过冷冻水系统与冷却水系统的外循环进行换热运行,不但可以满足系统的冷却效果,而且可以节约主机能耗,达到节能目的。
    B、技术原理
    当气候环境温度低于10℃以下时,采用冬季节能运行模式,这时停止水冷冷水机组的运行,由冷冻水循环泵通过冷冻水系统与冷却水系统的旁通控制阀把回水送入冷却水系统,经冷却塔的冷却降温后,由冷却水系统循环泵通过冷却水系统与冷冻水系统的旁通控制阀输入冷冻水系统,并不断循环运行。当气候温度上升,达不到冷却效果时,系统恢复原有工作模式,开闭旁通控制阀,启动制冷主机,实现原系统循环运行。
    C、性能特点
    ●系统结构简单,工程量少,技改投资较少。
    ●可节约三至四个月的主机能耗,节能效果明显。
    ●运行模式自动化控制,并根据气候温度和回水温度自动切换,确保系统的冷却效果。
    ●系统具有完善的保护功能,提高了系统的安全性能。
     
    余热回收节能
    A、节能分析
    工艺冷却水系统的目的是把生产系统的多余热量转移到大气之中,确保生产系统的正常运行或满足工艺要求。这些热量具有量大、温度低(50~60℃左右)、回收难度大的特点,不但没有进行回收,而且还很多的能耗进行冷却转移,形成的双向能量浪费。如果把这部分余热进行回收利用,不但增加了能源资源,而且减少的能源消耗,具有较好的节能前景。
    B、余热回收原理
    经循环冷却换热后的高温循环水通过余热回收换热器与低温循环水进行热交换,把高温循环水中的热值转移到低温热水之中,并把得到热能的高温热水输送到保温水箱中待用,热水的利用应根据企业的用能需求设计。
    C、余热回收后的应用
    ●直接使用热水;把热水直接输送到生产或者生活系统使用。
    ●升温加热为蒸汽使用;把热水通过蒸汽热泵或高效电热蒸汽发生器进行升温加压形成蒸汽使用。
    ●温差发电;利用有机工质朗肯循环低温余热发电技术把低温余热的热能通过扩容升温转换为电能使用。
     
        空压机综合节能技术解决方案
          空压机是工业企业普遍使用的能量转换设备,主要功能是把电能转换为气压能,利用压缩空气的能量驱动控制阀和汽缸完成相关的工艺动作,它既可作为控制动力源,又可作为驱动动力源,一般驱动压力在1Mpa以下的自动化系统均采用气压驱动。所以广泛应用于自动化控制系统。空压机产生气压的过程是一个电能转换为机械能,机械转化为气压的过程。所以空压机系统的节能主要有三个方面,一是提升运行效率,二是提高输送使用效率,三是回收和利用电能转换为机械能时产生的热能,三个层次的节能形成了空压机系统高效低耗的节能运行体系。
     
    空压机节能策略
     
    空压机系统结构
     
    空压机变频节能
    (1)空压机的可行性分析
    为了保障系统供气压力,在空压机设计安装时都会增大装机容量,并处于常年连续运行状态。当供气压力达到设定最高值时,空压机卸载,关闭吸气阀门或停机,当系统压力降到设定最低值时,空压机启动加载,满负荷运行,由于频繁的加载、卸载对电路产生了较大的冲击电流,造成了电能浪费,增大了机械损耗。如果采用变频调速技术,在满足用户压力负载需求的前提下,通过调节空压机电机的输出功率,有效调整压力流量的技术参数,使空压机运行在无频繁加载、卸载的平稳状态下,可减少启动电流和冲击电流,提高运行性能,降低机械损耗,保护电路安全,节约电能资源。
    (2)技术原理
    采用动态跟踪控制和模糊控制技术,经压力传感器采样和数值反馈,通过PID控制器的分析、对比、判断、运算后,输出适合系统负载需要的轴功率,使气压系统保持在压力恒定状态,并大大减少机组频繁加载和卸载,优化了运行状态,提高了工作效率,实现了最大限度的节能。
    (3)性能特点
    ●节电率高,节电率可达15%以上。
    ●实现软启动,对电网无冲击,降低对变压器容量的要求。
    ●功率因数提高,减少无功损耗,使功率因率达到1。
    ●恒压供气,运行平稳,可靠性高。
    ●无频繁加载、卸载。压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。
    ●空压机排气量由空压机的转速来控制,气缸内气阀片不再反复地开启和关闭,阀座、弹簧等工作条件大大改善,避免了高温、高压气体急剧的流动和冲击,维修工作量减少。
    ●设置故障报警及自动切换,提高了系统的安全可靠性。
     
    空压机系统管理节能
    (1)节能分析
    根据空压机电机系统节能项目的多年实施经验总结,大多数压缩空气系统所消耗的能源明显高于其实际消耗的能源量,高送低用、系统泄漏、人为虚假用气和不正确使用大约消耗了约40%的压缩空气量,导致了大量气能损失,通过压缩空气系统的优化控制可以达到15~35%的节能效果。
    (2)技术原理
    系统采集各支路的供气压力、用气流量和末端气压等技术参数,并根据各支路的用气需求所设定的目标值,经计算机的分析、比较、判断和运算后,实时调整各支路的流量执行机构的开度,达到供气压力、供气流量与实际负载需求量的一致,减少输送能量损耗,同时根据系统压力的变化检测系统漏气损耗,并及时进行报警。彻底解决了高送低用、系统漏气、人为虚假用气等造成的能量损失问题。
    (3)性能特点
    ●稳定恒压用气区间(模糊控制),线形运动稳定下游系统的空气压力,控制精度±0.05bar;
    ●压力显示及指定压力设定功能:消除压力波动导致的错觉需求;
    ●掉电自我保护功能,可在掉电后保证系统阀门处于全开状态,保障系统安全运行;
    ●提高系统储气能力,减少泄漏及人为造成的错觉需求浪费;
    ●具备远程监控通讯及远程参数设定功能;
    ●低压力损失无缝钢管设计,整体装置的压降不超过0.5psig(0.03bar);
    ●实际调节输出压力范围1.5-10bar;
    ●使用环境温度-20°C~80°C,适用于各种工艺需求的压缩空气恒压输送。
     
    空压机热能回收
    (1)节能分析
    空气压缩机长期连续有运行过程中,把电能转换为机械能,机械能转换为风能,在机械能转换为风能过程中,空气得到强烈的高压压缩,使之温度骤升,这是普通的物理学机械能量转换,机械螺杆的高速旋转,同时也产生摩擦热,这些产生的高热由空压机润滑油的加入混合成油气蒸汽排出机体,这部分高温油气流的热量相当于空压机功率的60%,它的温度通常在80℃(冬季)100℃(夏秋季),这些热能都由于机器运行温度的要求,都被无端地废弃排往大气之中,即空压机的散热系统来完成机器运行的温度要求。空压机热回收就是利用热能转换原理,把空压机散发的热量回收转换到水里,水吸收了热量后,水温就会升高空压机运温度就会降低。
    科学技术支持:空压机有40%的电能转化为空气能,有60%转化为热能,我们利用物理学的(相变理论),使空压机热能回收得以突破达到空压机总功率的93%以上,是传统热回收的200%以上。
    (2)空压机热回收技术原理
    (3)空压机回收热能应用
     
       污水处理节能解决方案
    节能分析
    污水处理系统已成为城市和许多排污企业必须建设的工程项目,国家已强制规定不通过处理的生活污水和工业污水严禁排放。在污水处理系统中,采用了大量的提水泵、加药泵、排水泵和吹氧风机,一般都采用经验控制或PLC控制的通断控制,控制系统无法满足污水流量变化的实时调整要求,导致了实际能耗高于需求能耗,造成电能浪费。为了节约能源,降低污水处理成本,我们针对许多污水处理只有通断控制、经验操作的运模式,通过提高污水处理的自动化水平和风机水泵节能控制技术的结合,设计了污水处理节能控制系统,用于污水处理的节能改造,降低污水处理的运营成本,提高经济效益。
     
    技术原理
    根据风机水泵能耗特性,结合污水处理系统的工艺要求,采用液位传感器、PH分析传感器、溶解氧传感器等进行现场数据的采集后,通过计算机机的比较,分析,判断和运算后,适时调整电机的输出轴功率,从而达到节能的目的。基本上消除了风机水泵设备由于选型和负载变化普遍存在的“大马拉小车”的浪费现象,当污水流量较大时、风机水泵全速运行,满足污水处理的能力,当污水流量一般时,风机水泵中速运行,这时可节约10~30%的能耗。当污水流量较小时,系统自动停机或用较低速度运行,进一步降低系统能耗。
     
    性能特点
    (1)软启动、软停止功能;本系统内所有机台同时可实现软启动、软停止功能。减少了冲出电流,提高了电源质量。
    (2)工频、变频自动切换功能;当工作需要时或变频器发生故障时,系统能自动切换,并发出报警。不会影响系统的运行安全。
    (3)手动调频功能;在调试设备或因特殊需要时,可手动调整运行频率。也可手动设置上、下限运行频率。
    (4)自动报警功能;系统能自动监控各机台的运行情况,当发生故障时,控制系统会及时发生报警,并自动记录故障发生的时间、故障内容。
    电流、电压、频率显示功能;系统能实时记录、显示、查询电压、电流、频率等技术参数。
    (5)自动调压、自动控制功能。本系统能按照操作指令和末端负载变化的要求,自动采样,计算机运算后输出合适的功率。真正实现了跟踪运行、动态控制。
    节约电耗功能。本系统可实现单机节电率20%以上。
     
        低温余热发电技术解决方案
    技术可行性分析
    目前,热能转换余热、降温余热、机械加工转换余热、地热、太阳能等低温余热资源十分丰富,由于低位热能有效利用的技术难度较大,绝大部分余热都是通过自然散热或利用冷却塔、冷水机组进行散热排入大气层,不但浪费了余热资源,导致了热岛效应,而且消耗了大量的电能。采用有机工质朗肯循环原理,通过有机工质与低温余热换热,有机工质吸热集聚相变后产生蒸汽,推动汽轮机或其他膨胀动力机旋转发电。本系统最低余热资源温度可到80℃,这是常规发电技术不能做到的(常规发电要求热源温度在350℃以上),从而拓宽了可以回收发电的余热资源范围,为建材、冶金、化工等行业的低温余热资源回收提供了技术手段和设备。同时,这项技术还可以推广到可再生能源发电系统中,(如地热、太阳能和生物质能)为可再生能源发电提供关键技术和设备。
     
    技术原理
    有机工质朗肯循环余热发电,即在传统朗肯循环中采用有机工质代替水推动涡轮机做功。低压液态有机工质经过工质泵增压后进入预热器、蒸发器吸收热量转变为高温高压蒸气之后 ,高温高压有机工质蒸气推动涡轮机做功,产生能量输出,涡轮机出口的低压蒸气进入冷凝器 ,向低温热源放热并冷凝为液态,如此往复循环。
     
    有机工质朗肯循环地热能发电技术应用
     
       燃气锅炉余热回收技术
    节能分析
    在热能转换中,燃气锅炉已成为工业、商业、建筑楼宇应用最广泛的加热设备。它不但使用了清洁能源,而且转换效率可达85%,是高效清洁的加热方式。但是燃气锅炉在加热燃烧过程中,还需要排烟(温度在120~180℃)导致10%以上的热能损耗。为此燃气锅炉制造企业增加了烟气热回收装置,把冷空气导入烟气热回收装置进行预热后,再进入炉膛燃炉,节约了大约1~4%的燃气量,热回收效率很差,还有10%以上的热能损耗,如果采用烟气冷凝热能回收系统,在不影响锅炉本身热效率的前提下,还能再提高锅炉热效率3~10%,将是一种投资最低、收益最大、节能效率最好的节能方式。
    技术原理
    在燃气锅炉排烟口串接一台烟气冷凝热能回收装置,把烟气引入热回收装置与冷凝水进行热交换,把烟气热能转移到冷凝水中,使烟气温度从120~180℃下降到80℃以下。
     
    性能特点
    ·高效节能;节能量可达3~10%以上,燃烧效率可达99%以上。
    ·节水环保耐腐蚀;可减少对大气的排热,降低热岛效应,耐腐蚀性能好,
    ·安装使用简便;设备简单,安装、维修方便。
    ·投资低寿命长;投资少,经济效益高,投资回收期短。
    4、技术应用现场
       终端能效项目--电机系统节能技术解决方案
    节能分析
    电机是重要的工业、建筑耗能设备,广泛应用于机械传动、水泵、风机、液压泵、压缩机、制冷机等,电机的耗电量约占总发电量的50%左右。由于电机产品种类繁多,电机功率大小不一,负载特性千差万别,控制方式各不相同,增大了电机节能的难度。所以电机系统必须针对负载特性、运行特点采用不同的节能策略才能收到较好的节能效果。
    电机系统节能策略
    ★电机系统节能策略的选用要素
    ●负载特性:电机拖动负载特性可分为恒功率负载、恒转矩负载和变转矩负载。
    ●负载类型:连续性负载、间歇性(不均衡性)负载、短时负载。
    ●负载功率:最大负载功率(重载)、最小负载功率(轻载)、瞬时负载功率(超载)。
    ●负载率:最大负载率、最小负载率、平均负载率。
    ●控制方式;自动控制、手动控制。
    ★电机系统节能策略的选用原则
    ●负载功率较小的连续性负载,平均负载率起过80%的电机系统宜采用优化控制节能。
    ●负载功率较小的恒功率负载,平均负载率超过65%的电机系统宜采用更换高效电机。如永磁同步电机、高效感应电机等。
    ●负载功率较小的恒转矩、变转矩负载,且负载类型为间歇性负载的电机系统宜采用伺服控制节能。
    ●负载功率较大的恒转矩、变转矩负载,且负载类型为间歇性负载的电机系统宜采用变频调速节能。
    ●供电距离较远的连续性恒功率,且属于四象限运行的连续性负载的电机系统宜采用就地功率补偿节能。
    ●控制精度较高、响应速度较快的小功率间歇性负载的电机系统宜采用伺服控制节能。
    ●控制精度较高、响应速度较快,且带载启停的间歇性负载的电机系统宜采用具有低频大力矩性能的变频调速节能。
    ●四象限运行的间歇性负载,且带载启停的垂直性升降负载的电机系统宜采用具有电能回馈、低频大力矩性能的变频调速节能。
     
    变频调速节能技术
    (1)节能分析
    变频调速技术适用于恒转矩、变转矩负载的节能,这是有负载特性所决定,恒功率负载使用变频调速是不可能节能的,所以恒功率负载使用变频器的目的是工艺性调速。恒转矩负载的节电量决定于负载率,与负载率成正比,当负载率高于90%时,不适宜再做节能。变转矩负载一般为流体性负载(如水泵、风机、液压油泵等),其特性是流量Q、转矩M和轴功率P与转速N成一次方、二次方和三次方关系,即Q∝N,M∝N,P∝N。只要改变转速N,则Q、M和P将随之下降,特别是轴功率P将按转速N三次方下降,如果转速下降20%,则轴功率下降近50%,所以变转矩负载当负载率大于90%时还有10~15%的节电率,最适宜于做节能。
    (2)技术原理
    采用自动控制技术和变频调速技术,动态地跟踪负载的需求量变化,通过计算机控制器的采样,分析,判断和运算,在确保实际负载需要的前提下,适时调整电机的输出轴功率,从而达到节能的目的。基本上消除了变转矩负载设备由于选型和负载变化普遍存在的“大马拉小车”的浪费现象,使变转矩负载电机始终运行在最佳工作状态。
    (3)控制模式
    ●恒压控制模式:利用压力传感器采集系统压力的变化值,并根据系统的压力变化值实时调整负载电机的运行速度的变频节能运行模式。主要应用于恒压供水、空压机节能、液压控制、气动控制、恒风量控制等系统。
    ●恒温控制模式:利用温度传感器采集系统温度的变化值,并根据系统的温度变化值实时调整负载电机的运行速度的变频节能运行模式。主要应用于工艺冷却水、中央空调节能、工艺设备控制等系统。
    ●变流量控制模式:利用流量、二氧化碳等传感器采集系统的流量变化值,并根据系统的流量变化值实时调整负载的运行速度的变频节能运行模式。主要应用于液压、气动、工艺冷却水、车间通风等系统。
    ●恒功率控制模式:利用功率、电流等传感器采集系统负载功率的变化值,并根据系统功率的变化值实时调整逆变系统的输出功率负载的节能运行模式。主要应用于粉碎机、水泥搅拌机、球磨机等负载。
    ●恒重力控制模式:利用重力传感器采集系统的流量变化值,并根据系统的流量变化实时调整负载的运行速度的变频节能运行模式。主要应用于传送机等负载。
     
    (4)性能特点
    ★采用先进的微电脑控制技术,提高了响应速度和控制精度。
    ★可与工艺控制系统进行实时联动、并实现远程监控。
    ★采用工频,变频两种运行方式,故障时绝不会影响生产。
    ★提高了负载电机的功率因数cos∮=1。
    ★电机的节电率可达10%到60%(负载需求和电动机功率大小等有关)。
    ★驱动电机实现了软启动,减少了启动冲击电流。延长使用寿命,减少机械损耗。
    ★通过对压力、风量、流量、温度等技术参数的进行检测,形成了闭环回路自动控制系统。
    ★具有安全旁路系统,具备各种保护功能。
     
    伺服控制节能技术
    (1)节能分析
    伺服控制在节能中的应用时间不长,应用较多的设备是注塑机节能。随着伺服控制技术和伺服电机制造技术的提升,伺服节能必将得到大力的推广和发展。伺服控制技术更能适应精确的工艺控制,可根据工艺控制的需要实时调整输出力矩,在改变转速的同时,保持低频力矩满足工艺需求。另外,伺服电机内的转子是为稀土材料制成的永磁体,只要输入电源使定子线圈产生磁场就可实现旋转运行,减少了转子能耗,实现了同步电机的运行功能。所以伺服控制节能不但响应速度快、控制精度好、低频力矩大,而且电机能量转换效率高,损耗小,节电率更高,系统节电率可达到10~60%以上。目前,小功率伺服电机的制造技术基本成熟,应用较多,但是大功率伺服电机的制造技术不够成熟,所以较大的动力系统使用伺服控制节能都是使用小功率电机的并联来增大功率,提高系统的稳定性。
    (2)伺服控制系统的结构
    伺服控制系统由操作界面、传感器、伺服控制系统、伺服驱动系统、伺服电机和负载组成。
    (3)技术原理
    采用DSP自动控制技术和逆变技术,动态地跟踪负载变化与设定目标值输入计算机控制系统进行采样,分析,比较、判断和运算,精确计算负载的需求功率,并实时调整逆变模块的输出功率,使用电机的拖载能力与工艺要求相一致。实现了精确控制和高效节能的同步提升。
     
    (4)性能特点
    超节能:相比使用感应交流电机,节能效果在20-80%。
    高稳定性:由于采用传感器的闭环系统控制,系统稳定性明显提高,一般情况下,产品精度可以控制在0.3%,客户使用伺服系统后,产品合格率高了,原来每班需要调整机器参数的现象没有了,技术人员可以腾出时间多研究一些创新、效率等方面的事情。
    高精密度:由于伺服电机的转动惯量极小,系统响应速度极快,最高达到50ms,对需要精密调节的工艺要求更加容易满足需要。
    低噪音:伺服控制系统相对感应交流电机系统,噪音明显降低,改变工作环境更加环保。
    低投入高回报:一般情况下,设备投资在6-12个月可以收回(根据产品工艺及地区电价有一定差异)。可以说将传统电机系统升级为伺服动力系统,不仅节能达到降低成本的目的,同时高稳定性及高生产效率带来可观的经济效益,更重要的是增强了企业竞争力,实现企业产品升级及向生产高附加值产品的战略转移。
    (4)伺服控制节能应用于注塑机节能效果对比
    ★节电量对比
    ●伺服节能比定量泵系统节能40~80%。
    ●伺服节能比变频器系统节能10~20%。
    ●伺服节能比变量泵系统节能20~40%。
    ★注塑机伺服节能分析曲线图
    ★注塑机伺服控制节能的优点
    1、响应速度快,能在30ms内从0Hz加速到50HZ。
    2、电机工作效率高,能耗比异步电机降低6~10%。
    3、节电率高;节电率可达到30~80%以上,比变频节能可提高10~20%左右的节电率,控制节能基本相近,电机效率大大提高。
    4、驱动电源对电机的影响较小,基本无温升,抗干扰能力强。
    5、提高了油泵在低频运行时的工作效率,系统采用了高压齿轮泵,当低速运行时,不受离心力的影响,所以改善了低频时的运行性能。
     
    功率补偿节能
    (1)节能分析
    在电机系统有许多四象限电机负载和交变性感应交流电机负载,电机所需的无功始终在吸收与输出回馈的交变状态中转换运行,由于瞬时转换速度较快,对于供电线路较远的电机,无功补偿的响应速度跟不上电机变化的需求,导致负载电机功率因素大幅度下降(一般在0.7左右),使电机能耗和线路损耗上升,同时由于供电线路中还有整流器、变频器、中频器等大量非线性负载设备所产生大量谐波,使系统的电压、电流的波形畸变导致电机能耗上升,电机运行温度升高。为此通过就地功率补偿技术和谐波治理技术可以提高负载电机的功率因素和电源质量,减少线路损耗,提高电机的运行效率,可节约电能耗3~10%左右。
    (2)功率补偿装置结构
    根据电机无功功率的变化值和设定的功率因素目标值来控制电力电容器的投入和切除,并且有过,欠电压保护功能。功率补偿装置由功率补偿控制器、无触点可控硅模块或智能复合开关、电容器、熔断器、电流互感器、避雷器、开关、电抗器(对无触点开关起到过电流保护作用;对防止电容器过电流也起到抑制作用)以及装配监视用的电压表,电流表,功率因数表和信号指示灯等组成。
    (3)技术原理
    在电网中,功率分为有功功率、无功功率和视在功率。交流电网中,由于有阻抗和电抗(感抗和容抗)的同时存在,所以电源输送到电机的电功率并不完全做功。因为,其中有一部分电功率(电感和电容所储的电能)仍能回输到电网,因此,实际为电机所吸收的电功率叫有功功率。电感和电容所储的电能仍能回输到电网,这部分功率在电源与电抗之间进行交换,交换而不消耗,称为无功功率。当电网电压为正弦波形,并且电压和电流同相位时,电机从电网吸收的功率P等于电压U和电流I的乘积,即:P=U×I。电机运行时需要建立磁场,这部分能量不能转化为有功功率,因此称之为无功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择电机时应按视在功率S,即有功功率和无功功率的几何和:S=√P2+Q2。无功功率的传输加重电网的负担,使电网损耗增加,。把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷,并联接在同一电路;当容性负载释放能量时,感性负荷吸收能量;而当感性负荷释放能量时,容性负荷却在吸收能量;能量在两种负荷之间交换。这样,感性负荷所吸收的无功功率,可以从容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是无功功率补偿的基本原理。因此需要对其进行就近和就地补偿。并联电容器可以补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率Qc等于感性无功功率QL时,电网只传输有功功率P。
    (4)性能特点
    A、电压优先:按电压质量要求自动投切电容器,电压超出最高设定值时,逐步切除电容器组,直到电压合格为止。电压低于最低设定值时,在保证不过载的条件下逐步投入电容器组,使母线电压始终处于规定范围。
    B、功率自动补偿功能:在电压优先原则下,依据负荷无功功率大小自动投切电容器组,使系统始终处于无功损耗最小状态。
    C、智能控制功能:自动发出动作指令前首先探询动作后可能出现的所有超限定值,减少动作次数。
    D、异常报警功能:当电容器控制回路继保动作拒动和控制器则自动闭锁改组电容器的自动控制。
    E、模糊控制功能:当系统处于电压合格范围的高端,且在某特定环境时如何实施综控原则是该系列产品设计的难点,由于现场诸多因素(如配置环境、受电状况、动作时间、用户对动作次数的限制等)而引起的频繁动作是用户最为担忧的,应用模糊控制正是考虑了以上诸多因素使这一“盲区”得到合理解决。
    F、综合保护功能:每套装置有开关保护(选配),过压、失压、过流(短路)和零序继电保护、双星形不平衡保护、熔断器过流保护、、接地保护、速断保护等。
     
       高效污泥深度处理技术解决方案
    节能分析
    目前污泥处理都是采用厢式压滤机进行污泥脱水,通过厢式脱水后的污泥,不但含水率超过65%以上,无法达到焚烧、制砖等无害化处理的要求,而且污泥脱水压滤时间长、产量低、能耗高。我们在厢式压滤机的基础上,通过技术创新研发了自动压榨机,不但脱水污泥的含水率低于50%,完全满足了焚烧、制砖等无害化处理的要求,而且污泥脱水时间短、产量高、能耗低,具有较高的技术推广价值。
    (2)高效污泥深度处理节能原理
    ●厢式压滤机工作原理:污泥处理时,有污泥泵把待处理污泥输送到压滤厢内,压滤厢低部的过滤网把污泥留在上部,把水挤入下部流出,并通过连续不断地污泥输送增加过滤压力,增加脱水挤出能力。
    ●自动压榨机工作原理:污泥处理时,有污泥泵把待处理污泥输送到框式压滤机内,污泥输送满框后,污泥泵停机,启动液压系统,通过液压油缸侧向对压滤框内的污泥进行挤压,使污泥完全脱水。由于把过滤脱水改为挤压脱水,使工作效率大幅度,污泥处理能力大幅度提高,大大地节约了单位污泥处理能耗。
    (3)二种污泥处理方法的性能对比
    热管排风余热(冷)回收
    一、 热管的工作原理及构造
     
    热管是蒸发—冷凝型的换热设备,靠工质在管内的状态变化实现热量的传输,当热管一端受热时管内工质汽化,汽化后蒸汽向另一端流动,遇冷凝结向散热区放出潜热,冷凝液籍毛细力或重力的作用回流,继续受热汽化,这样往复循环将大量的热量从加热区传递到散热区。热量传递是通过工质的相变进行的。
    由于热管两端的冷热流体是完全隔绝的,因此不会出现任何泄漏。换句话说,热管在其中起的作用是传热不传质。
    当冷热流体相距较远或流体管路庞大时(冷热流体具有一定高度差并且冷流体在上)一般采用分离式热管传热。

     动力分离热管
    当热源在上、冷源在下时,必须在分离热管的基础上增加热管介质循环动力(屏蔽泵),因此可以称为动力分离热管。如右图所示:
     
     热管余热回收应用:
    1、空调系统排风余热回收
    l         原料药生产车间空调系统:在用溶媒法进行药物提取过程中使用 大量有机溶媒,一方面产品为高致敏性药物、另一方面生产过程中爆炸危险性大,加之对生产环境要高,空调系统一般设计为全新风直流系统,空调系统耗能非常大。
    l         实验动物房空调系统:由于动物居住稠密,产生的热量以及大量的排泄物和刺激性气体要求采用100%全新风直排空调系统,而且一般要求万级净化。
    在上述两种空调系统中,需要将大量的室外新风处理到合适的送风状态点送入房间,而排风温度一般为固定的24--26oC。在冬夏两季可以通过加装热管换热系统回收排风中的冷热量以预冷或预热新风。
    2、干燥设备余热回收:
    在喷雾干燥、闪蒸干燥及沸腾造粒工艺流程中,经干燥制粉后的出塔热风由于含湿量非常高,一般是被直接排入大气,这部分排风所携带的热量是十分可观的(约为干燥工序能耗的40 %~60 %)。因此,应该将此部分余热充分地利用起来,通过热管换热器将排风中的热量提取出来,用于预热送风,可以显著减少送风加热的能耗。
    3、热回收效率:
    一般热回收效率(温度效率)在50%以上,投资回收周期在两年左
     
    酒精发酵余热回收
    一、  余热热源:
    1、  实消发酵罐:产生的余热有实消高温冷却水(可回收温度60--96°C,产生于实消降温阶段的初始30分钟)和实消尾汽(可回收温度110--120°C,产生于实消保温保压阶段).
    2、  连消发酵罐:产生的余热有连消高温冷却水(可回收温度40--50°C,产生于连消进料阶段)和空消尾汽(可回收温度110--120°C,产生于空消保温保压阶段)
    在进行余热回收之前,上述热量主要通过尾汽排空和冷却水直接蒸发冷却散入大气环境,加重了环境热污染和水资源浪费。
    二、余热回收措施:
        1、消毒尾汽:(实消尾汽和空消尾汽)
    如上图所示,该方案分两个组成部分:罐顶消毒尾气与正常发酵排气分离;汽水直接换热器热能回收。
    (1)、消毒尾气与正常发酵排气分离
    气—汽分离的目的是把消毒尾汽与正常发酵排气进行分离,以提高废汽利用温度。气—汽分离的实现是通过另外敷设一套独立的高温尾汽管道实现的,各发酵罐消毒尾气汇入集中热回收管道输送至汽水换热器。通过手动截止阀切换控制气、汽走向:正常发酵时,主排气阀打开,尾汽阀关闭;消毒操作时,主排气阀关闭,尾汽阀打开。
    (2)、汽水直接换热器
    汽水直接换热器是一种低温水直接喷淋混合装置,如下图:低温水由容器顶部喷淋,低压蒸汽沿切线进入容器,高温水由容器底部排出。
        2、高温冷却水:
       发酵车间目前可回收高温冷却水有两种温度:实消降温冷却水60--96°C,连消高温冷却水40--50°C。
    (1)、对60--96°C冷却水采用蓄热回收再利用:
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    基本原理
       相变蓄热是依靠物质相变过程(固-液态转化)中必须吸收或放出大量相变潜热的物理现象进行能量的存储和释放。
    相变蓄热球是相变蓄热产品和相变蓄热应用工程中最基础的结构产品。它以良好的热传导材料为载体,填充不同的相变蓄热材料,在保持良好的相变蓄热性能的情况下,大大方便了产品的安装和工程的实施,它可广泛应用于各种蓄热产品和场所,在相同的效能下,它比传统的水蓄热体积将缩小7倍以上。
      典型的发酵实消余热回收和再用流程如下图:
    n         余热回收:高温冷却水由温度控制的电动三通阀将实消降温过程中冷却水的高温部分导入低温蓄热罐(55°C)进行储存,低温部分直接并入冷却循环水系统。
    n         进料时,通过循环泵、换热器,将储存在低温蓄热罐的热量取出,对培养基进行升温预热。
    (2)、对40--50°C冷却水采用热泵制取70--85oC高温水用于相应工艺,同时冷却水温度降低10°C进入冷却塔循环。
     
    三、经济效益
    1)、提高进料预热温度:从20°C升温到50°C
    2)、减少升温蒸汽消耗量约25%
    3)、投资回收周期:两年。
     
     

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