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河北敬业集团三期轧钢厂系统节能控制装置设计说明北京仟亿达科技有限公司二○一○年九月北京仟亿达科技有限公司1目录1概述.................................................................22系统概况............................................................23设计依据和原则.......................................................23.1设计依据.......................................................33.2设计原则.......................................................34设计方案.............................................................44.1设计原理.......................................................44.2系统构成........................................................64.3系统特点.......................................................65、项目风险及控制.......................................................65.1风险因素识别.....................................................65.2风险分析和控制...................................................66变频原理分析........................................................77售后服务............................................................157.1产品技术部分...................................................157.2售后服务部分...................................................15北京仟亿达科技有限公司21概述北京仟亿达科技有限公司成立于2004年5月18日，注册资本1000万元。是一家主业为节能减排的高新技术企业，位于北京CBD核心板块，是一家从事工业节能（水泥厂、化工厂、钢铁厂、电厂、矿山等）、楼宇节能（包括：商场及酒店等照明与中央空调节能等）、城市市政及路灯（LED、无极灯）等节能产品的研发、生产、销售为一体的新型高科技企业，拥有2项专利。公司常年与北京理工大学及北京工业大学等科研机构保持着长期合作关系，走产学研发展道路。公司致力于提供是水泥厂、化工厂、钢铁厂、电厂、矿山等高压变频器、低压变频器、及动力节能设备；并为商场、酒店、写字楼及城市市政、路灯等提供节能解决方案，是中国节能行业最具竞争力的全面解决方案服务运营商之一。公司提供灵活多样的合作方式，包括合同能源管理模式（EMC）、融资租赁模式、分期付款模式、直接采购等。2系统概况河北敬业集团三期轧钢厂具体配置如下：线材加热炉风机系统1：鼓风机电机2台电机型号:YKK4501-4电压:10KV额定功率:200KW额定电流:15.1A额定转速:1483r/h功率因数:cosø0.84运行电流:8.48A风门开度：60%直启，一用一备2：空烟引风机电机1台电机型号:YKK4501-4电压:10KV额定功率:200KW额定电流:15.1A额定转速:1483r/h功率因数:cosø0.84运行电流:9.39A风门开度：60%直启，无备用3：煤烟引风机电机2台电机型号:YKK4501-4电压:10KV额定功率:220KW额定电流:16.6A额定转速:1483r/h功率因数:cosø0.83运行电流:6.35A风门开度：60%直启，一用一备北京仟亿达科技有限公司3棒材加热炉风机系统1：鼓风机电机2台电机型号:YKK4503-4电压:10KV额定功率:280KW额定电流:21A额定转速:1482r/h功率因数:cosø0.83运行电流:11.13A风门开度：85%以上直启，一用一备2：空烟引风机电机1台电机型号:YKK4502-4电压:10KV额定功率:250KW额定电流:18.8A额定转速:1483r/h功率因数:cosø0.86运行电流:11.06A风门开度：60%直启，无备用3：煤烟引风机电机2台电机型号:YKK4505-4电压:10KV额定功率:355KW额定电流:25.5A额定转速:1483r/h功率因数:cosø0.83运行电流:11.31A风门开度：60%直启，一用一备3设计依据和原则3.1设计依据本系统的设计严格按照下述标准规范执行：（1）ISO/IEC11801-95信息技术互连国际标准（2）GBJ93－86工业自动化仪表工程施工及验收规范（3）GBJ42-1981工业企业通信设计规范（4）GBJ232-92电气装置安装工程施工及验收规范（5）GBJ15-1989中国室内给水排水热水供应设计规范3.2设计原则为实现上述设计目标，本设计提出并遵循以下的设计原则：（1）标准化原则严格贯彻国家有关的标准或工业标准，以实现系统的标准化，以保障系统的兼容北京仟亿达科技有限公司4性、可维护性与可扩展性。（2）实用性原则依据用户需求进行功能、性能设计，充分满足用户的需求，功能实用。（3）先进性原则系统采用的技术设施一定要有先进性或超前性。系统设计在满足功能的实用性和满足用户现有需求的前提下,同时考虑技术上的先进性，以避免在短期内因技术陈旧而造成整个系统性能不高或过早淘汰。（4）安全性原则确保系统设备的运行安全，是系统设计中最重要的原则。设备的自动控制和节能固然重要，但安全应是第一位的。（5）可靠性原则可靠性是工程设计的基本准则。系统应能满足使用环境条件的要求，能长期稳定可靠地运行。系统的各项资源包括材料、器件、设备等硬件的可靠性要高。为了系统运行的稳定与可靠，系统选用的设备和器材必须成熟，具有极高的安全性、可靠性和容错性。（6）经济性原则在实现系统先进性的基础上，同时做到经济上的优化设计、合理配置、精心安排，使有限的投资发挥最大的效用，并力求系统在投运后获得最佳的节能效果，使中央空调系统在整个运行生命周期获得最佳的性能/价格比。4设计方案4.1设计原理变频调速是通过改变输入到交流电机的电源|稳压器频率，从而达到调节交流电动机转速的目的。根据电机学原理，交流异步电动机转速由下式确定:n=60f(1-S)/p(1)式中:n—电动机转速；北京仟亿达科技有限公司5f—输入电源频率；S—电动机转差率；p—电机极对数。由公式(1)可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关。交流电动机的直接调速方式主要有：1)变极调速(调整p)2)转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机(调整S)3)变频调速(调整f)其中变频调速的优点最多，得到了广泛的应用。根据流体力学的基本定律可知：风机(或水泵)类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q、压力(扬程)H以及轴功率P具有如下关系:Q1/Q2＝n1/n2(1)H1/H2＝(n1/n2)2(2)P1/P2＝(n1/n2)3(3)式中：Q1、H1、P1—风机(或水泵)在n1转速时的流量、压力(或扬程)、轴功率；Q2、H2、P2—风机(或水泵)在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力(或扬程)、轴功率。由公式(1)、(2)、(3)可知，风机(或水泵)的流量与其转速成正比，压力(或扬程)与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，驱动风机的电机所需的电功率亦可相应降低。从上述分析可见，调速是风机节能的重要途径。采用高压变频调速可以实现对风机电机转速的线性调节，通过改变电动机转速使炉膛负压、锅炉氧量等指标与风机风量维持一定的关系北京仟亿达科技有限公司64.2系统构成根据河北敬业集团三期轧钢厂具体情况，建议做节能配置如下：1、线材加热炉1、2#鼓风机:配高压节能控制柜KT-GF-2001台2、线材加热炉1、2#引风机:配高压节能控制柜KT-GF-2201台3、线材加热炉空烟引风机:配高压节能控制柜KT-GF-2001台4、棒材加热炉1、2#鼓风机:配高压节能控制柜KT-GF-2801台5、棒材加热炉1、2#引风机:配高压节能控制柜KT-GF-3551台6、线材加热炉空烟引风机:配高压节能控制柜KT-GF-2501台4.3系统特点系统采用具有智能控制功能，可以进行类似人脑的知识处理和推理的先进的模糊控制技术，使系统具有优化控制功能，可以根据运行环境及负荷的变化择优选择最佳的运行参量和控制方案。5、项目风险及控制5.1风险因素识别按工程项目标准风险分析法，该项目风险因素应包括：①政策风险识别②技术风险③管理风险④生产风险⑤其他风险5.2风险分析和控制①政策风险：电机系统节能工程是符合国家关于节约资源、保护环境及可持续发展的方针政策的。国家并且规定，对于大容量电机采用变频器调速进行节能改造，是国家发展改革委启动规划提出的十大重点节能工程之一。电机系统节能使得钢铁企业减少用电成本。②技术风险：由于变频器在全球已经有了大量的使用案例，这项技术对企业及生产厂家来说，从应北京仟亿达科技有限公司7用到开发都是完全成熟的，不存在任何特殊的技术风险。唯一可能的风险，对于在大量使用变频器后，可能会产生谐波，对电网造成污染，但我公司使用的完美无谐波系列高压变频器具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，包括国产电机，对输出电缆长度无要求。因此该不存在。③管理风险：大量使用高科技产品，可能在开始阶段，对企业的技术管理能力是一种考验。我公司将在工程实施过程中，及在设备验收后，给企业的技术人员以足够的培训，使企业技术人员能够独立进行设备操作和维护；再者，现变频器都已数字化、智能化，在其操作面板上，就已明确指示出操作步骤和方法，所以在管理上也不存在风险。○4生产风险：本项目不存在明显的生产风险。可能的风险来之于设备的偶然的故障。目前高、中、低变频调速设备及高效节能电机的技术已经非常的成熟，并且已经在国内、外各大、中型企业中有了很多的成功经验，其可靠性非常高。因此，本项目风险十分低。○5其他风险：除了战争和天灾等不可抗力以外，本项目不存在其他风险。6变频原理分析变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。北京仟亿达科技有限公司8由流体力学可知，P(功率)＝Q(流量)×H(压力)，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。所以当所要求的流量Q减少时，可调节变频器输出频率使电动机转速n按比例降低。这时，电动机的功率P将按三次方关系大幅度地降低，比调节挡板、阀门节能40%一50%，从