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内蒙古亿利化学工业有限公司热动厂生产水泵永磁调速节能技改方案日期：二0一三年四月1目录1、方案编制的目的和依据···············································22、生产规模及产品方案·················································33、生产方法、工艺流程及布置说明···································64、原材料数量级供应来源···············································95、简要工艺计算：························································96、工程主要内容：（包括设备、工艺、土建、电气、仪表等的安装）············································································97、动力消耗及来源························································98、三废”名称及排放量，综合利用及治理方法··················109、劳动定员及增减情况················································1010、主要经济效果（或社会效益）···································1012、设备一览表（包括设备、电气、仪表等名称、规格、材质、数量和价格）·······························································1113、材料一览表（包括钢材、木材、水泥及特殊材料的名称、规格·············································································12永磁调速器、电缆、二次灌浆料。···································1214、投资估算（包括直接费用、间接费用、不可预见费用、工程造价等）····································································1221、方案编制的目的和依据为了响应国家和集团公司的号召，实现增产节能，特制定本方案，以实现生产水泵的节能。热动厂净水站共有3台生产水泵，1台全年运行，负荷大时开两台，一台备用。建议先技改一台。水泵技术规格：电机功率：315KW转速：1490RPM电源：10000V额定电流：23A运行电流：21.7A水泵扬程：53米阀门开度：50%数量：1目前水泵全速运行，生产水量没有随实际的需要量进行调整，只在后端用回流阀门调节，阀门前后压力不平衡，造成了电能的大量浪费。所以根据目前生产情况来看，只需配安装一台永磁调速器就可以解决问题，方便，实用，节能，无污染。水泵调速节能的理论依据：按照水泵负载的比例相似定律，功率消耗与泵的转速的三次方成正比，根据管路系统的流量或压力调节泵的转速，取消阀门截流的效果，节能效果突出。32、生产规模及产品方案电机负载电机型号YKK4501-4负载型号XBD5.3/445-400N17/470实际工作流量额定功率（KW）315负载类型（泵、风机等）泵实际工作压力MPa额定转速(r/min)1490负载轴功率（KW）315流量控制方式□没有调节4为了能够合理的利用资源，在水泵上安装一台永磁调速器。连接在泵与负载之间。永磁调速是近年来新材料（稀土）、新技术发展进步的节能产品，其通过导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输，可实现电动机和负载间无机械连接的传动方式，其工作原理是：当电机和负载两者之间相对运动时，装在电机侧的导体转子切割磁力线，在导体中产生涡电流，涡电流进而产生反感磁场，与装在负载侧的永磁体转子产生的磁场交互作用，从而实现两者之间的扭矩传递。调速机构在运行过程中可调节永磁转子和导体转子的相对位置，改变两者之间耦合的有效部分，从而改变两者之间传递的扭矩。主要结构为：永磁转子组件，连接于负载侧；导体转子组件，连接于额定电流(A)23.0额定流量1600m3/h□阀门开度50％额定电压(V)10000扬程53m实际工作电流A功率因数生产厂家上海凯泉泵业单价电费0.3497元/度生产厂家西玛电机安装方式见图备用系统配置一投两备电机旋向(沿S向目视）□顺时针□逆时针年运行时间（小时）350天X24h=8400h数量（台套）35电机侧；调速机构。该技术实现了电动机和负载之间无接触式联接，十分有效的解决了旋转负载系统的对中、软启动、调速节能、减振等问题。它与变频器相比，突出的优点在于：不需外接电源、零部件少、运行稳定可靠；调节范围宽（0-98%可调）；适应自然环境能力强，对设备运行环境没有任何要求；改造方便，不需要改造设备基础；使用寿命长，正常运行寿命在30年以上；设备基本免维护；产品安装方便，不要求主动轴与从动轴绝对同心；隔离振动，降低系统运行风险，延长设备使用寿命，减少维护量；性价比高。永磁调速器与变频器的对比：（1）永磁调速器调速范围0-98%；变频器不能在低速下运行。（2）永磁调速器结构简单、可靠，主体部分为机械结构，无需外接电源；变频器结构复杂，是纯粹的电器设备。（3）永磁调速器使电机和负载分开，无机械连接，隔离振动；变频器无此功能。永磁调速器安装简便，容忍较大的对中误差，占用空间小；变频器需要大的安装空间，并且对环境要求高。（4）永磁调速器能适应各种恶劣环境，包括电网电压波动大、谐波严重、易燃易爆、潮湿、粉尘等场所；变频器不能用于上述环境。（5）永磁调速器能延长传动系统各主要部件（轴承、密封等）的使用寿命，降低维护成本；变频器无此功能。（6）永磁调速器绿色环保，无谐波，无污染物、无EMI（电磁波）干扰问题，变频器制造谐波，污染电网。（7）永磁调速器使用寿命长，可达30年；变频器的寿命不超过106年。（8）永磁调速器基本为免维护产品，运行成本低；变频器随着使用年限的增加，故障率逐年提高，变频器运行维护费高，配件贵，维护保养难度大，寿命周期内的维护成本通常都超过初次采购成本；折算起来，永磁调速器的整个使用寿命周期相当于6台变频器。3、生产方法、工艺流程及布置说明3.1生产方案的选择和确定针对风机水泵类产品的平方转矩特性，采用调速的方式对流量进行控制，根据实际的流量需要对水泵进行调速，可以最有效的降低电机总的输出功率，达到节能降耗的目的。考虑到系统的重要性，对调速装置要求：安装方便、运行稳定、故障率低、使用寿命长、对原有设备无不良影响。选用永磁调速器根据实际流量需要进行调速，达到节能的目的，同时解决了机械对心和振动的问题，提高了系统运行的稳定可靠性，降低故障率，减少维护保养时间，降低设备维护保养成本。通常永磁调速系统由永磁调速器、电动执行器、控制信号源、远程控制系统、电缆等设备集成。永磁调速器安装在电机和负载之间，传递扭矩，通过永磁调速器的调节机构实现导体转子与永磁转子之间的磁场啮合面积改变，从而实现负载转速变化。啮合面积大，通过永磁调速器传递的扭矩就大，负载转速高；啮合面积小，通过永磁调速器传递的扭矩就小，负载转速低。电动执行器提供动力使得啮合面积随着电动执行机构的指令变7化而变化，电动执行机构接受控制中心（根据不同的情况，可以是PLC控制，也可以是DCS控制）的指令，电动执行器根据控制中心的指令进行动作，并将结果反馈给控制中心。控制信号源则为工艺需要的控制对象，对于泵系统而言可能是管网压力、流量、或者液位，而对于风机而言则可能是压力、流量等其它工艺需要的一些参数，因此控制信号源可能为压力信号、流量信号、液位信号等等。通常而言信号为4-20mA的电流信号。改造方案：电机地脚螺栓不动，基础二次浇灌部分打掉150mm，改为钢架基础，电机后移200mm，把永磁调速器的导体转子连接到电机轴，永磁转子和调速机构连接到水泵轴，并给电动执行器接上电源和信号线，传入DCS控制。电机基础改造示意图反馈信号电机PLC现场控制器(或直接到DCS)压力,流量或其它控制信号水泵风机或其它设备执行器永磁调速器控制/反馈信号(4–20mA)反馈遥控转速人机界面8电机基础改造侧视图3.2工艺流程简述根据厂家技术人员指导，改造基础，配好220v电动执行器电源线和信号线，导体转子装到电机轴，永磁转子装到负载轴上，调整导体转子和永磁转子的相对空间位置，固定地脚螺栓和电机螺栓，接线，调试。电机底座基础槽钢93.4总图运输按企业包装标准运输。3.5厂房、设备、管图运输、公用工程等方面与原系统的衔接位置说明维持原来布置不变，电机后移200mm，新增加电动执行器的220v电源线和信号线。4、原材料数量级供应来源技术改造所需材料如下：永磁调速器、电动执行器、导流罩、底座钢架、二次灌浆料、电源线、信号线。5、简要工艺计算：5.1物料平衡（无）5.2能量平衡（无）5.3主要设备计算及选择：根据设备功率和转速，计算传递扭矩大小，永磁调速器选型SPRT-100。T=9549x315/1480=2032N.m6、工程主要内容：（包括设备、工艺、土建、电气、仪表等的安装）基础改造，混凝土基础敲掉150mm，安装底座钢架，增加一条电源线和信号线。7、动力消耗及来源增加一条220v电源线，电动执行器的电机功率小于0.5kw。108、三废”名称及排放量，综合利用及治理方法及时清理废弃物并分类放置。其余无特殊废料未对环境造成污染。9、劳动定员及增减情况原定员不变10、主要经济效果（或社会效益）1、节能设备投资收益分析在进行节能设备投资收益分析时，我们不仅需要对调速装置本身的投资需要考虑，还需要考虑以下因素：（1）调速产品本身的购买价格：（2）安装调速产品的工程费用；（3）为安装调速装置的附加设施费用，如额外房间、防静电地板、防雷击浪涌设备、空调装置等；（4）节能效率；（5）设备的平均无故障年限(MTBF)及折旧年限；（6）系统维护费用(包括零备件和人工费用)；（7）故障频度；（8）故障停工损失；（9）安全性、可靠性；以上因素的综合，我们称其为拥有总成本。它是衡量一种技术的经济价值的重要指标。112、节能经济性分析：该水泵额定压力为0.5MPa，扬程53米，根据季节不同，全年综合节能率约为25%，该数字为保守计算数字，该水泵的节能率为60Kw，年运行时间按8000小时，每Kwh电价按0.35元。永磁调速器价格为40万元，设计使用寿命为30年。3、经济效益分析：年节电总量：60×8000=48万Kwh。节约电费：48×0.35=16.8万元。通过本次技改，达到合理利用满足生产要求，同时，能够降低材料费和检修费用，达到公司节能降耗目标。11、建设进度要求：基础改造，工程量4天，现场安装调试2天，共6天。12、设备一览表（包括设备、电气、仪表等名称、规格、材质、数量和价格）序号设备名称型号数量1双层筒式结构永磁调速器SPRT-10012智能电动执行机构13导流罩1124底座钢架113、材料一览表（包括钢材、木材、水泥及特殊材料的名称、规格永磁调速器、电缆、二次灌浆料。14、投资估算（包括直接费用、间接费用、不可预见费用、工程造价等）设备投资40万元。基础改造施工1万元，增加走线（电源线、信号线和走线盒）材料1万元。