江陰某工廠能效管理系統(tǒng)-安科瑞張玲玲

1、安科瑞電氣股份有限公司某工廠能效管理系統(tǒng)案例介紹項目概況 項目位于江陰市華士鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)，形成了集鋁單板、鋁塑板、鋁型材、馬口鐵、硅鋼片等產(chǎn)品于一體的產(chǎn)業(yè)集群。序號廠區(qū)配電所(站)名稱備注1A廠區(qū)110kV變電站110/10kV變電站2硅鋼線動力變10kV開閉所3氣保站10/0.4kV變電所4可逆變10/0.4kV變電所5五連軋變10/0.4kV變電所6300米連退10/0.4kV變電所7分剪脫脂變10/0.4kV變電所8鍍錫變10/0.4kV變電所10輔助傳動變10/0.4kV變電所11回火變10/0.4kV變電所12B廠區(qū)35kV變電站35/10kV變電站131#軋機變10/0.4kV變電所

2、14連軋變10/0.4kV變電所151#鍍錫變10/0.4kV變電所162#鍍錫變10/0.4kV變電所17平整變10/0.4kV變電所182#軋機變10/0.4kV變電所193#軋機變10/0.4kV變電所20分剪脫脂變10/0.4kV變電所214#軋機變10/0.4kV變電所22磨床變10/0.4kV變電所23250鍍錫變10/0.4kV變電所24鍍錫軟熔變10/0.4kV變電所25污水處理0.4kV配電柜一次接線圖 梳理配電結(jié)構(gòu)梳理配電結(jié)構(gòu)配電系統(tǒng)隨著產(chǎn)能擴建而擴建，沒有圖紙，結(jié)構(gòu)混亂。以下為經(jīng)過勘測后梳理的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。廠區(qū)平面圖 標(biāo)示變電所位置標(biāo)示變電所位置為了利于更好的掌握配電系

3、統(tǒng)，繪制廠區(qū)平面圖，標(biāo)示變電所位置。能效管理系統(tǒng)建設(shè) 能效管理系統(tǒng)內(nèi)容能效管理系統(tǒng)內(nèi)容1.能源管理系統(tǒng)：監(jiān)測110kV變電站、35kV變電站和22個10kV開閉所、變電所以及部分380V配電柜電能使用分析、功率曲線以及諧波畸變率，后期還可以接入廠區(qū)內(nèi)水、蒸汽、天然氣以及其它工業(yè)氣體的使用，實現(xiàn)整體的能耗監(jiān)測。；2.電能質(zhì)量治理：根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，對諧波嚴重超標(biāo)影響設(shè)備運行的回路進行諧波治理，使電能質(zhì)量符合國家標(biāo)準，為設(shè)備正常運行提供健康的供電質(zhì)量，減少設(shè)備損耗，延長使用壽命；3.空壓機改造：針對大功率空壓機進行智能化改造，達到降低運行耗能，減少維護工作量，并通過手機實時監(jiān)控運行狀態(tài)?，F(xiàn)狀分析

4、1.諧波含量嚴重超標(biāo)諧波含量嚴重超標(biāo)由于配電系統(tǒng)大量變頻器，電機等設(shè)備的使用，造成絕大多數(shù)低壓系統(tǒng)諧波電流過大，并由此引起電壓畸變率超標(biāo)。比如1#鍍錫線傳動次總柜現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)如下圖所示：三相電壓諧波畸變率在20%左右，超國家標(biāo)準4倍，三相電流諧波畸變率在70%86%，總功率因數(shù)0.69，都嚴重偏離正常值。數(shù)據(jù)分析：諧波畸變情況比較嚴重電壓諧波畸變率在15%左右，超國家標(biāo)準限值(5%，下同)2倍電流諧波畸變率68%90%，功率因數(shù)不到0.5。現(xiàn)狀分析 其它問題其它問題2.設(shè)備易損壞，設(shè)備更換維護費用較高；3.10kV饋線回路安裝了普通電度表，需要人工抄表，由于廠區(qū)很大，現(xiàn)場情4.況比較復(fù)雜，人

5、工抄表存在安全風(fēng)險，且工作量大，抄表時間也存在較大偏差；5.功率因數(shù)偏低：測得大部分回路功率因數(shù)非常低。6.日常設(shè)備巡檢只能依靠人力，效率低，部分問題不能及時發(fā)現(xiàn)。7.配電系統(tǒng)規(guī)模龐大，但是配電系統(tǒng)隨著產(chǎn)能擴大而擴建，沒有圖紙記錄，配電結(jié)構(gòu)不明確，需要梳理廠區(qū)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；8.需要搭建計量體系，弄清能耗明細，做到用電透明化，適應(yīng)廠區(qū)智能辦公要求；用戶需求 1.對廠區(qū)內(nèi)部可能產(chǎn)生諧波污染源的節(jié)點進行現(xiàn)場勘測，取得數(shù)據(jù)后根據(jù)數(shù)據(jù)對諧波污染進行有效治理；2.梳理廠區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，建立全廠能耗管理系統(tǒng)，搭建計量體系，實現(xiàn)智能遠程抄表，實現(xiàn)全廠用電可視化，透明化；3.對大功率空壓機設(shè)備進行節(jié)能改造并實

6、時監(jiān)控；4.系統(tǒng)具備圖形顯示，通過曲線圖、報表等形式反映用能數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)上傳到能源管理系統(tǒng)?？傮w需求總體需求方案設(shè)計 1.改善電能質(zhì)量通過對電能質(zhì)量嚴重超標(biāo)的節(jié)點進行有源濾波改造治理，能顯著改善廠內(nèi)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量，使之達到國家標(biāo)準要求的范圍內(nèi)，使配電系統(tǒng)健康可靠運行。有效提高功率因數(shù)，改善三相不平衡，降低零序電流，避免供電局罰款，降低設(shè)備故障率，實現(xiàn)節(jié)能10-13%。實現(xiàn)效果實現(xiàn)效果方案設(shè)計 2.延長設(shè)備使用壽命有效改善設(shè)備經(jīng)常損壞的情況，主要從以下三個方面：1.降低變壓器發(fā)熱及噪音，降低變壓器自身的損耗，延長使用壽命?，F(xiàn)場很多變壓器已經(jīng)比較陳舊，經(jīng)常在諧波污染嚴重的環(huán)境運行可能導(dǎo)致變壓器

7、內(nèi)部絕緣加速老化，并且減少變壓器發(fā)熱、噪音及損耗；2.延長電機使用壽命，降低損壞率。諧波畸變嚴重會影響電機轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定運行，加速電機繞組絕緣老化；3.大大減少補償電容器因為諧振而引起的無法正常投入或損壞，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，使系統(tǒng)需要的無功就地補償。實現(xiàn)效果實現(xiàn)效果方案設(shè)計 3.提高供電可靠性設(shè)備故障情況（變壓器過負荷、接地短路、過溫）提前預(yù)警，提示值班人員及時排除故障，或快速定位跳閘原因，及時恢復(fù)供電。實現(xiàn)效果實現(xiàn)效果方案設(shè)計 4.建立計量體系u實現(xiàn)配電透明化、可視化管理自動化實時集抄，節(jié)省人工成本，并可以統(tǒng)計產(chǎn)品單耗數(shù)據(jù)，協(xié)助財務(wù)管理；以數(shù)據(jù)為依據(jù)為后續(xù)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐；u實現(xiàn)管理節(jié)能有數(shù)

8、據(jù)才能做出合理判斷，通過數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)管理模式的改進，針對部門建立有效數(shù)據(jù)考核機制，可實現(xiàn)辦公節(jié)能10%左右。實現(xiàn)效果實現(xiàn)效果方案設(shè)計 5.提高工作效率，保護人身安全實現(xiàn)一鍵遠程抄表，減少人工抄表的工作量，同時也杜絕了每天在復(fù)雜的生產(chǎn)車間配電間巡視抄表導(dǎo)致的安全隱患。實現(xiàn)效果實現(xiàn)效果方案設(shè)計 6.節(jié)能增效通過對大功率設(shè)備運行趨勢的分析，結(jié)合生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)錯時用電，有效控制需量，避免因時段性高峰用電造成超需量支出。同時，響應(yīng)國家需求控制可享受政府補貼100元/kW實現(xiàn)效果實現(xiàn)效果諧波治理方案設(shè)計 諧波治理方案主要基于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)而設(shè)計，根據(jù)測得的負荷大小及諧波畸變數(shù)據(jù)計算得出需要補償?shù)碾娏鞔笮　?/p>

9、測試點分布如下：諧波測試方案諧波測試方案序號測量時間測量點13月28號上午110KV 1#鍍錫線 MCC水泵 次總柜2110KV 1#鍍錫線 傳動 次總柜33月28號下午110KV 分剪脫脂變 脫脂 次總柜4110KV 回火線 次總柜5110KV 可逆變電所 可逆軋機公用 次總柜63月29號上午110KV 2#鍍錫線 MCC水泵 次總柜7110KV 2#鍍錫線 傳動 次總柜83月29號下午35KV 回火線935KV 平整分剪線 集中測量1035KV 平整分剪線 就地測量1135KV 200M鍍錫線1235KV 300M鍍錫線133月30號上午35KV 2#鍍錫線1435KV 750連軋 次總柜

10、153月30號下午35KV 平整回火線 次總柜1635KV 平整回火線 無功柜諧波治理方案設(shè)計諧波測試數(shù)據(jù)分析諧波測試數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析：諧波畸變情況比較嚴重電壓諧波畸變率在20%左右，超國家標(biāo)準限值3倍電流諧波畸變率68%86%，功率因數(shù)不到0.7。數(shù)據(jù)分析：諧波畸變情況偏高電壓諧波畸變率在10%左右，超國家標(biāo)準限值1倍電流諧波畸變率60%，功率因數(shù)低于0.9諧波治理方案設(shè)計諧波數(shù)據(jù)分析結(jié)論諧波數(shù)據(jù)分析結(jié)論通過以上測量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，由于配電系統(tǒng)大量變頻器，電機等設(shè)備的使用，造成絕大多數(shù)低壓系統(tǒng)諧波電流過大，并由此引起電壓畸變率超標(biāo)（根據(jù)國標(biāo)GB/T14549-93規(guī)定，低壓0.4KV諧波電壓總

11、畸變率THDu5%），尤其在某些回路中，由于無功柜沒有安裝電抗器，致使諧波被嚴重放大，不僅使諧波電流超標(biāo)，更嚴重損壞電容器，諧波電流大量流入電容器內(nèi)，使之不能正常補償無功。（例如35KV平整分剪線，集中測量時，電流總畸變率為60%以上，就地測量時僅為10%左右）。因此，對該低壓配電系統(tǒng)，建議對無功柜進行改造，加裝電抗器，并且對諧波使用油源電力濾波器進線治理，以改善電能質(zhì)量，防止發(fā)生用電事故。諧波治理方案設(shè)計有源濾波配置方案有源濾波配置方案測量點平均測量電流（A）THDI測量諧波電流(A)APF推薦型號數(shù)量(臺)110KV 1#鍍錫線 MCC水泵 次總柜1378.190%1240.29ANAPF

12、300-380/BGL4110KV 1#鍍錫線 傳動 次總柜248.6186%213.80ANAPF300-380/BGL1110KV 分剪脫脂變 脫脂 次總柜1508.810.50%158.42ANAPF200-380/BGL1110KV 回火線 次總柜1661.65.80%96.37ANAPF100-380/BGL1110KV 可逆變電所 可逆軋機公用 次總柜1352.43.70%50.04-110KV 2#鍍錫線 MCC水泵 次總柜1544.5011.20%172.98ANAPF200-380/BGL1110KV 2#鍍錫線 傳動 次總柜225.290.30%203.36ANAPF200

13、-380/BGL135KV 回火線76060%456.00ANAPF250-380/BGL235KV 平整分剪線 集中測量641.370.30%450.83ANAPF250-380/BGL235KV 平整分剪線 就地測量822.510.60%87.19-35KV 200M鍍錫線721.727.80%200.63ANAPF250-380/BGL135KV 300M鍍錫線580.529%168.35ANAPF250-380/BGL135KV 2#鍍錫線1209.246.20%558.65ANAPF300-380/BGL235KV 750連軋 次總柜263.743%113.39ANAPF200-38

14、0/BGL135KV 平整回火線 次總柜991.132.30%320.13ANAPF300-380/BGL135KV 平整回火線 無功柜67541.60%280.80-能源管理系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案方案根據(jù)現(xiàn)場情況，廠區(qū)面積比較大，而且變電所分布在車間，現(xiàn)場鋪設(shè)光纖的工作量和難度都非常大，所以本系統(tǒng)采用GPRS無線傳輸和以串行通信為現(xiàn)場智能設(shè)備通信方式為主的RS485現(xiàn)場總線相結(jié)合的上下級分層結(jié)構(gòu)。能源管理系統(tǒng)方案設(shè)計現(xiàn)場設(shè)備配置現(xiàn)場設(shè)備配置序號廠區(qū)配電所(站)名稱備注1永利廠區(qū)110kV變電站已部分安裝多功能儀表，10kV增加2硅鋼線動力變需改造，高壓增加9臺計量，低壓增加17臺計

15、量3氣保站需改造，低壓增加14臺計量4可逆變需改造，高壓增加7臺計量，低壓增加15臺計量5五連軋變需改造，高壓增加11臺計量，低壓增加7臺計量6300米連退需改造，高壓增加9臺計量，低壓增加17臺計量7分剪脫脂變需改造，高壓增加3臺計量，低壓增加6臺計量81#鍍錫變需改造，高壓增加9臺計量92#鍍錫線變需改造，高壓增加2臺計量，低壓增加5臺計量102#輔助傳動變需改造，高壓增加6臺計量11回火變需改造，高壓增加6臺計量，低壓增加5臺計量12科瑪廠區(qū)35kV變電站需改造，10kV出線增加19臺計量131#軋機變需改造，高壓增加8臺計量，低壓增加7臺計量14連軋變需改造，高壓增加3臺計量151#鍍

16、錫變需改造，高壓增加3臺計量162#鍍錫變需改造，高壓增加3臺計量17平整變需改造，高壓增加2臺計量，低壓增加8臺計量182#軋機變需改造，高壓增加11臺計量，低壓增加10臺計量193#軋機變需改造，高壓增加6臺計量20分剪脫脂變需改造，低壓增加7臺計量214#軋機變需改造，高壓增加11臺計量22磨床變需改造，高壓增加2臺計量，低壓增加8臺計量23250鍍錫變需改造，高壓增加8臺計量24鍍錫軟熔變需改造，高壓增加6臺計量，低壓增加9臺計量25污水處理需改造，低壓增加4臺計量能源管理系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)設(shè)備配置系統(tǒng)設(shè)備配置序號名稱型號、規(guī)格單位數(shù)量備注1監(jiān)控中心值班室工控機IPC-510MB/701

17、VG( 2串口,單網(wǎng)口）/I7-2600/3.4GHz/4G/1TB /DVD/研華88小鍵盤+光電鼠標(biāo)臺1研華顯示器22W液晶顯示器 分辨率 1680*1050臺1DELLUPS電源C1K/1KVA 塔式 (SANTAK) 臺1SANTAK打印機HP 1108 A4幅面臺1惠普操作系統(tǒng)WINDOWS7 64位簡體中文旗艦版套1微軟數(shù)據(jù)庫軟件SQLServer 2008 標(biāo)準版臺1微軟操作臺YT-341 1.2米套1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機TP-LINK 16口 機架式臺1TP-LINK無線數(shù)據(jù)采集模塊CM3150R塊1才茂串口服務(wù)器N2S08-485I-ETS 雙網(wǎng)口 8個485串口，帶隔離，機架式臺

18、1寬域能耗監(jiān)測軟件能耗管理軟件Acrel-5000V7套1安科瑞能耗監(jiān)測軟件數(shù)據(jù)存儲軟件Acrel-dbSQL套1安科瑞能耗監(jiān)測軟件能耗管理軟件Acrel-EnerSys套1安科瑞能耗監(jiān)測軟件設(shè)備驅(qū)動軟件Acrel-Driver套1安科瑞能耗監(jiān)測軟件第三方設(shè)備連接驅(qū)動套1安科瑞能耗監(jiān)測軟件報表服務(wù)軟件套1安科瑞2各變電站/所數(shù)據(jù)采集箱(空)400*500*180（AA）臺26安科瑞無線數(shù)據(jù)采集模塊CM3160V只16才茂無線數(shù)據(jù)采集模塊CM3150R只10才茂數(shù)據(jù)采集器N1S02-485I-ETS臺10寬域串口轉(zhuǎn)換隔離器I-7520R套16泓格工業(yè)開關(guān)電源KDYA-DG30-24K只26華力3

19、工程材料通訊線纜屏蔽雙絞線RVVSP 2*1.0 紅藍千米2工程輔材拖線板、轉(zhuǎn)換線、線管、標(biāo)牌等套1電源線ZR-RVV3*1.5米1004工程施工及調(diào)試導(dǎo)軌安裝加導(dǎo)軌及盲板、裝導(dǎo)軌表、利用原有CT、重新放二次線及接線只252導(dǎo)軌安裝加導(dǎo)軌及盲板、裝導(dǎo)軌表、加裝CT、增加電流電壓端子、重新放二次線及接線只31綜合調(diào)試人/天28施工改造簡化施工簡化施工1.儀表安裝2.數(shù)據(jù)采集箱安裝施工盡量簡化，減少施工工作量，降低施工成本?？諌簷C改造方案空壓機能耗比空壓機能耗比表1為現(xiàn)場設(shè)備情況，表2能效比為實測數(shù)據(jù)，表3為國家規(guī)定比功率數(shù)值。對比表2和表3可知，原空壓機都屬于二級能效，能效比較低。品牌銘牌電機功率實測電機功率銘牌排氣量 實測排氣量銘牌壓力9號復(fù)盛90kW103 kW16 m3/min 13 m3/min 0.75 Mpa10號復(fù)盛90kW103 kW16 m3/min13 m3/min 0.75 Mpa13號復(fù)盛