某鋼廠能源管控項目結題報告

1、南鋼中板廠能源管控項目結題報告福州三能節(jié)能技術有限責任公司2013 年 4 月、八前言“節(jié)約資源和環(huán)境保護”已成為我國的基本國策， “十二五”規(guī)劃 明確提出單位能耗下降 16% 的目標。當前節(jié)能減排形勢嚴峻、任道 重遠。要節(jié)能，首先要只能；要減排，首先要查排；單項節(jié)能不是目 的，系統(tǒng)節(jié)能才是根本。南鋼中板廠在本項目前能源管理的現(xiàn)狀：1 由 80 萬噸 / 年發(fā)展到 200 萬噸/ 年，擴建過程中的不斷增加 和改造，導致整個能源系統(tǒng)不清晰；2 能源中心對中板廠的能耗考核的總量每年按百分比下降的方 式，并無嚴格的科學依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐；3 中板廠內部對各工段、各班組無法進行能耗分解和考核；4 電氣點檢

2、人員花費大量時間每日進行人工統(tǒng)計臺賬和日志， 疲 于奔命；5 與服務商簽訂合同能源管理模式時難以考核節(jié)能量， 存在分歧 和爭議。三能節(jié)能科技作為專業(yè)致力于科技成果轉化和應用的高新技術企 業(yè)，立足國家節(jié)能減排的具體要求和企業(yè)降耗提效的客觀需求， 整合 多方先進技術和人才資源，精心開發(fā)出適合鋼鐵企業(yè)的“ DX 鋼鐵企 業(yè)能源智能管控系統(tǒng)” ，為高能耗企業(yè)量身打造集能耗采集終端化、 用能過程信息化、能源管理智能化“三位一體”的能源管控和優(yōu)化診 斷綜合解決方案，通過“知能所用、析能所耗、用能所長”三個緊密相關的環(huán)節(jié)節(jié)約能源、提升效益。一、項目的必要性1. 客觀上是大勢所趨，政策要求；2. 主觀上是必由

3、之路，企業(yè)所需；3. 管理上是技術可行，實用高效。二、項目基本方法1. 終端數(shù)據(jù)采集項目對中板廠所有高壓點與部分低壓點安裝計量模塊，共計114個監(jiān)測點，監(jiān)測點統(tǒng)計表如下表所示。終端監(jiān)測點統(tǒng)計表序號監(jiān)測點序號監(jiān)測點序號監(jiān)測點序號監(jiān)測點352#加熱爐變812#軋前變02#電氣室9進線柜8小機修粗軋磨輥間2#軋前照明363#加熱爐變82變11#輔傳動變0進線柜9吊車供電電源水處理1#電361#加熱爐變9D-E原件3源2高壓水電源1進線柜0跨吊車供電42#加熱爐變3矯直機變6精整1#線變9水處理泵房32進線柜1低壓供水泵P5-3水處理泵房3凈環(huán)2#水處61#新精整變953#加熱爐變4理變3進線柜2低壓

4、供水泵P5-4水處理泵房362#新精整變96精軋上輥變5圓盤剪變4進線柜3濁環(huán)上塔泵P3-3漩流沉淀池36新精整吊車97精軋下輥變6預矯直機變5變進線柜4沖渣泵P1-3漩流沉淀池364#加熱爐變98精軋勵磁變7精軋動力變6進線柜5沖渣泵P1-2水處理泵房3濁環(huán)水處理6超快冷變壓99精軋同步變8動力變1#7器進線柜6濁環(huán)上塔泵P3-2水處理泵房1精整1#線變3漩流池提升63#動力變進9濁環(huán)上塔泵09泵1#8線柜7P3-111#新精整變4漩流池提升62#動力變進9旋流池沖渣10泵3#9線柜8泵 P1-112新精整吊車變41中壓供水泵1#701#動力變進線柜99水處理泵房濁環(huán)上塔泵P3-41水處理泵

5、房12#新精整變4中壓供水泵7制冷站電源0低壓水泵323#10P5-11水處理泵房1技校變壓器4濁環(huán)水處理7凈環(huán)1#水處0低壓水泵43動力變2#2理進線柜1P5-21超快冷進線4漩流池提升7凈環(huán)2#水處1層流冷卻供05電源4泵2#3理進線柜2水泵1#泵111#加熱爐變4漩流池提升72#電氣室進0層流冷卻供65泵4#4線柜3水泵2#泵111#軋前照明4中壓供水泵7圓盤剪進線0層流冷卻供7變62#5柜4水泵3#泵11軋前吊車變4中壓供水泵71#輔傳動變0層流冷卻供874#6進線柜5水泵4#泵11#軋前動力4高壓除鱗泵7預矯直機變1凈環(huán)3#泵9變81#7進線柜06123#動力變4高壓除鱗泵7矯直機變

6、進0凈環(huán)7#泵092#8線柜7122#動力變5層流冷卻1#7精軋動力變0凈環(huán)1#泵10泵9812水處理2#電層流冷卻2#82#爐2#助505#凈環(huán)泵2源泵0燃風機91凈環(huán)水冷卻21#動力變5層流冷卻3#82#爐1#助1泵2#泵32泵1燃風機0(110KW)25濁環(huán)1#變進81凈環(huán)水6#粗軋整流變2#爐引風機143線柜21泵25濁環(huán)2#變進83#爐2#助1粗軋同步變1凈環(huán)4#泵54線柜3燃風機22粗軋勵磁變52#軋前變進83#爐1#助1小機修65線柜4燃風機1327粗軋下輥變562#軋前照明變進線柜853#爐引風機114粗軋磨輥吊車供電電源2粗軋上輥變51#軋前照明8軟水站進線87變進線柜6電源

7、2凈環(huán)1#水處5軋前吊車變8新出爐電氣9理變8進線柜7室低壓柜各監(jiān)測點按下圖系統(tǒng)結構，構建能源管控系統(tǒng)。采集器以配電室為單位，集中器以臺區(qū)為單位，臺區(qū)按照工藝與變壓器劃分。t*t III.1 jiiiZigb«BIIIIIIIIZIGBEE2. 用能實時監(jiān)測對每個監(jiān)測點的用能質量實時監(jiān)測，監(jiān)測參數(shù)如下表所示監(jiān)測參數(shù)表序號監(jiān)測參數(shù)序號監(jiān)測參數(shù)1電壓4功率因數(shù)2電流5諧波含量3功率6電度3、用能科學管理主要包括：智能抄表、產(chǎn)能能耗分析、能耗考核、用能質量實 時監(jiān)測、設備電氣運行狀況的實時監(jiān)測、用能同步管理六個方面。4、用能診斷及分析通過對海量采集數(shù)據(jù)分析，查找系統(tǒng)與設備在能源利用過程中

8、存在的問題。5、擴展到用能控制三、項目解決的問題3.1能源智能管理1、智能抄表wtr nte»IMCB±申 Ed -.JflCiTR” 2 r -E帕口之s正丹e：sl匡|£l?lE 呷Fg £R®.V4>*P iFMTfe- 回IMS臨上=擁g lM4LQt< E QeIOWH«罰 71日疋pry底-回裂ws于蘆|_ |L屮廣于¥何g iFFTTT-g g力邏B鉀我上電3 |切彈凳B正阿rme氏-7 S-i<畫正we尊-回 FHIH回止丹£5電2 口訃心應 TWf-3R*就 L廠一,黑MHiRJ

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11、J ZiflMO加刈）sttiin.M./jiwi!詢朗Ji,伽41J仙力曹血 Ml Jfflfrflp»iMn mq 田地jn禪歸MSVj|-：iLUW劇13NW-2713CH1D期汕“ MB:乃3UKSIQHJ芟ESJM士 ES1竝呼t還l*UU Yi1 電Q4Dsolub iratii腳比0M1MZ LUCi-' -HJ'泅03 L4>K'.hTSfilHH 叫:iU：岳1嚴用xni晅月_E*3MW?0IJ-IDwiMJ-Mae-15J5 T5?百疋敢MIO WKI4MMMM?Tfl(rflD301 MB iraH3L»I13«

12、MH：門”ii'UBStffi34WU-95Srtl?4lpM*MT4IIS 133晅R臨產(chǎn)車飛主嗎站SfOOfiDarnMiMOBM咖加】aoiMijlxi«i Jim13402?鄒WlrVlilR酒汕Z OMDxnmiomMJflD日期產(chǎn)能（噸）能耗單位產(chǎn)品能耗（KWh/噸）t-*' -3 tflft :囂"E MOM UAflilJ抄表管理界面如上圖所示，操作人員只需選擇所需時間段，就可瞬時統(tǒng)計出各 電氣室、各班組對應時間段能耗數(shù)據(jù)，直接以報表形式打印，采用一 鍵點擊方式替代了以前人工巡查抄表，統(tǒng)計臺賬、報表，層層上報帶 來的繁瑣工作，同時避免了人工抄

13、表帶來的人為誤差。2、產(chǎn)能能耗分析（1 ）單位產(chǎn)品能耗分析結合產(chǎn)能數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)單位產(chǎn)品能耗統(tǒng)計分析。下表以中板 廠10KV高壓室提供的產(chǎn)能數(shù)據(jù)結合系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)作舉例實 現(xiàn)一周內日單位產(chǎn)品能耗分析單位產(chǎn)品能耗分析(KWh)2013.03.21605632992054.4782013.03.22511329792058.2672013.03.23518929904057.6302013.03.24517728240055.1902013.03.25533432608061.1322013.03.26519429568056.9302013.03.26316723224073.331隨著系統(tǒng)繼

14、續(xù)運行，數(shù)據(jù)量的累計增加，可實現(xiàn)月、年單位產(chǎn) 品能耗分析。(2) 各型號產(chǎn)品單位耗能分析結合各型號產(chǎn)品的生產(chǎn)時間與產(chǎn)能數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計分析出各個型 號產(chǎn)品的日、月、年單位產(chǎn)品能耗數(shù)據(jù)。(3) 工序能耗分析結合產(chǎn)品的生產(chǎn)時間與產(chǎn)能數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計分析出各個型號產(chǎn)品 各工序段日、月、年能耗數(shù)據(jù)與各工序段日、月、年單位產(chǎn)品能耗數(shù) 據(jù)。(4) 能耗對標通過產(chǎn)能能耗數(shù)據(jù)分析，可實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)國家標準單位產(chǎn)品能 耗、國內外先進單位產(chǎn)品能耗數(shù)對標，結合工序產(chǎn)能能耗分析，查找 各工序段能耗差距。3、能耗考核通過班組工作時間段選擇，可實現(xiàn)各班組產(chǎn)能能耗數(shù)據(jù)考核，下表以中板廠10KV高壓室提供的各班組產(chǎn)能數(shù)據(jù)結合系統(tǒng)采集的

15、能 耗數(shù)據(jù)作舉例實現(xiàn)一周內各班組產(chǎn)能能耗數(shù)據(jù)對比。同一工作日各班次能耗對比日期班次能耗（KWh）產(chǎn)量（噸）單位產(chǎn)能能耗2013.03.26甲102400183055.9562013.03.26乙99040186853.0192013.03.26丙94240149660.995班次排名班次單位能耗差異率1乙0%2甲5.54%3丙15.04%一周內同一班次能耗對比日期班次能耗（KWh）產(chǎn)量（噸）單位產(chǎn)能能耗2013.03.21甲110960210152.8132013.03.22甲105200212649.4832013.03.23甲102960183456.1402013.03.24甲11336

16、0237847.6702013.03.25甲116480170068.5182013.03.26甲102400183055.9562013.03.27甲127600183169.689日期單位產(chǎn)能差異率2013.03.240%2013.03.223.80%2013.03.2110.79%2013.03.2617.38%2013.03.2317.77%2013.03.2543.73%2013.03.2746.19%4、用能質量實時監(jiān)測通過對高低壓變壓器、高低壓用電設備的電氣參數(shù)實時監(jiān)測， 可反映出各區(qū)域、各設備能源利用情況。下圖為電氣參數(shù)實時監(jiān)控列表。i ttW i1嗣墓H1 1£S=

17、-：S需珊鋼祇也也】公誦E常廠親樣在Ft'嵐測51統(tǒng)儈d碼汕睥晝：賓説呂Lacs : MAL JifISajHfT粵rvLi 叩 tn.l Ti-'Kr； hI 袖*fWJEQVUiiI uMaliAii riHHqiBiVi專iKili呵* irn-kflHa耳焯A禪*W刑2w耳ipr1心r r.,町二£-lHIT討303 Jajd'Q9? 11HQKAlHiaKm<NR34k3.11三口上木*t申Lu電總L0?7T?rmEWJ»LL»iMiaP哼工n;ajiKWU9ITMDLWD3DSD匸仝g呵植嘆1加瑕爐賽Knuuifi社 14

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22、實時監(jiān)測通過對高低壓變壓器、 高低壓用電設備的電氣參數(shù)實時監(jiān)測， 可 反映出電氣設備的運作狀況。對缺相、過壓、過流等異常情況實時報 警；對設備故障可通過后臺軟件查詢故障前后電氣參數(shù)變化情況， 起 到故障錄波器作用。6、用能同步管理 通過權限分配，不同部門可查詢到部門權限內的能耗數(shù)據(jù)，各部 門能耗數(shù)據(jù)同步一致。在外網(wǎng)連接的情況下，可實現(xiàn)用能的同步、遠 程、異地管理。3.2 用能診斷1 、能源分布混亂 通過產(chǎn)能的不停擴容、設備的不斷增加、零星的改造，導致中 板廠在本項目前能源分布比較混亂， 無能源分布圖、電氣設備單線圖。在平時的檢修過程中， 因為沒有電氣設備單線圖， 點檢人員全憑 平時經(jīng)驗，甚至出

23、現(xiàn)設備接錯線的情況，例如： 2# 精整線，軟件上 顯示 2 臺風機的功率不正常， 經(jīng)現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)設備接錯， 功功率設備 接到了小功率設備上。通過本項目的實施，填補了中板廠無能源分布圖、電氣設備單線 圖的空白。2、能源管理不科學 本項目前中板廠認識到了能源管理的重要性，但是對如何科學 的實現(xiàn)能源管理處于模糊狀態(tài)， 能源管理工作僅僅停留在人工抄表層面上，對終端能源基本空白。通過本項目的實施，填補了終端能源數(shù) 據(jù)的空白，通過對能源數(shù)據(jù)的深度挖掘分析，實現(xiàn)了科學的能源管理。3、功率因數(shù)低irB lh%( ?flia-03 f 7 QD: -2D134B TE Oflifl町¥.*¥

24、«占亡<融 ,郵九ft.4,蜚如上厲M M 七t;帶建V定* 丁石dm*JI 厳電S9¥* Erde-qiscl>$:# y-rlca上尹扈丘ld ?H工丸曲斗fl-a-rh s1* n >!¥/ 首F«?E.19°tIt post 買后運Uw sl-F m f i llrtw o:S*AS& T 則芳申詔Jr«n 4t:署占苗ffr屯l-l *R&FA<r041 M tis lrr |>*-心«右 H& 量*u4ft 腐wmlcl老伺m 聘冃鼻&冨44-* st

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26、0.32343#加熱爐變0.51926高壓水電源0.83651#整流變上主傳動0.35827矯直機變0.6162#整流變下主傳動0.362282#凈環(huán)水處理0.8877精軋勵磁變0.31329圓盤剪0.8298精整1#線變0.64230預矯直機變0.62691#新精整變0.31431精軋動力變0.58710新精整吊車變0.71632漩流池提升泵1#0.821112#新精整變0.52333水處理動力變2#0.75412超快冷進線電源0.8734高壓除鱗泵1#0.533121#加熱爐變0.85335D-E原件跨吊車供電0.4214軋前吊車變0.87836水處理泵房低壓水泵P3-40.827153#

27、動力變0.71537水處理泵房低壓水泵P5-10.883162#動力變0.614383#動力變進線柜0.82217水處理2#電源0.788392#動力變進線柜0.628181#動力變0.453401#動力變進線柜0.44817粗軋整流變0.58841制冷站電源0.74520粗軋勵磁變0.32642層流冷卻供水泵1#泵0.76821粗軋2#整流變下主傳動0.43543層流冷卻供水泵2#泵0.46922粗軋1#整流變上主傳動0.45144新出爐電氣室低壓柜0.755功率因數(shù)的衡量電氣設備能源利用率的重要指標。功率因數(shù)低能源利用率低，能源損耗大。功率因數(shù)低多是由于大量感性負載的不科學使用導致。功率因

28、數(shù)偏低的危害：電氣設備不能被充分利用。變壓器等設備輸出能力均按照視在 功率計算，在功率因數(shù)偏低的情況下，設備輸出無功功率高、 有功功率低，在承載同樣負載的情況下，功率因數(shù)低，必須增 加變壓器等設備輸出容量。電能損耗增大和供電質量降低。功率因數(shù)降低，線路電流增大 時，勢必造成線路中電壓降增大，降低電能質量，同時增加線 損。高能耗企業(yè)功率因數(shù)偏低，對供電網(wǎng)絡有總要影響，因此功率 因數(shù)低于國家規(guī)定值時，企業(yè)除有功電費外，還將加收一部分 罰款電費。功率因數(shù)偏低的主要原因：供電線路混亂，導致線路電感量增加，傳輸線路功率因數(shù)降低。 在功率因數(shù)偏低沒治理的情況下，盲目增加變壓器等設備容 量，導致變壓器等設備

29、長期處于輕載情況，形成“大馬拉小車” 與功率因數(shù)低的“死循環(huán)”。電機設備長期輕載、空轉導致功率因數(shù)低。電機設備轉動需要 無功建立交變勵磁，在輕載或空轉情況下，有功做工少，無功 功率所占比例升高。功率因數(shù)補償措施：功率因數(shù)補償原理主要是采用移相電容減小感性負載帶來的 相角變化，補償?shù)姆椒ㄖ饕扇斯ぱa償和動態(tài)自動補償兩種方式， 補償?shù)姆绞街饕懈邏杭醒a償、低壓個別補償、低壓成組補償。 各種補償方式方式各有優(yōu)缺點，需更具實際事情合理選擇。人工補償采用固定容量的移相電容，主要應用于系統(tǒng)運行過程 中負載變化緩慢，系統(tǒng)變化穩(wěn)定的場合。動態(tài)自動補償可根據(jù)負 載變化自動調節(jié)補償電容容量，主要應用于負載極具變

30、化或重復 沖擊的場合。在同樣補償容量情況下，動態(tài)自動補償?shù)某杀具h高 于人工補償。高壓集中補償：高壓集中補償是將高壓移相電容器集中安裝 在高壓母線上，這種補償方式智能補償母線前（電源方向）所有 線路上的無功功率，而此母線后的線路沒有得到無功補償。低壓個別補償：將移相電容器分散地安裝在各車間或用電設 備附近。這種補償方式能補償安裝部位前的所有高低壓線路和高 壓配電線以及前面電力系統(tǒng)的無功功率，其補償范圍較大。這種 補償能使變壓器的是在視在功率減小，從而變壓器容量可選的小 些，比較經(jīng)濟，而且它安裝在低壓配電室內，運行維護方便。對 于廠內存在的諧波源，車間變壓器也起到了隔離和衰減諧波的作 用，有利于低

31、壓移相電容器的安全穩(wěn)定運行。 低壓個別補償雖 然效果好，但是在每個設備旁均安裝移相電容器，成本較高。低壓成組補償： 原理與低壓個別補償一致， 不同在于將多個車 間或用電設備分組，按組補償。補償效果稍遜于低壓個別補償， 但是減少了移相電容的數(shù)據(jù)，降低了成本。根據(jù)中板廠的實際情況，建議對電機、風機、精扎、粗扎等負 載變化劇烈的設備采用動態(tài)自動補償，對加熱等負載變化緩慢的 設備采用人工補償。對大容量負載、分布零散的負載采用低壓個 別補償，對小容量負載、分布比較集中的負載采用低壓分組補償。4 、 諧波含量高丄出用曼繩10吐葉甘氏鬼上極零出iffirjE#414 T qf l呷KPWWflM杳;fi上邛

32、耳 t-M TCiCtH m i 11 e 型t vac iJi arr 才尺«- 1± VSF* H-4CS M hftr h* >3 # <JM<fi>Jr9rt 哥 g畀#FJi 自 時* *曹UW斫 gn rHN就 Um*刊噌L習HU 丹魯匸11 vHfll«寸壞 1 ® -T 1 甘孔 H.P 抽耳d-rmiGiejctAn： ! < ttirl-£«C 44i|i.WtH43* dl.H V-d!痔咆出厲卩山事i警図單破骨蹩4務墨由雅y fe4 J詢Wnf電見堪¥戢工晝血整戢 叩1#

33、審JEK旦檸丐士 1塑E為_jb 2>r.to.ar-a >x質芝倉卜監(jiān)測點平均諧波含量曲線從上圖中可以看出部分監(jiān)測點諧波含量明顯偏高， 經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計 分析，各監(jiān)測點電壓諧波含量基本正常，部分監(jiān)測點電流諧波含量偏 高（大于10），下表對電流諧波含量偏高的監(jiān)測點進行了統(tǒng)計。電力諧波含量大于10的監(jiān)測點統(tǒng)計表骨口' 序號監(jiān)測點A相電流諧波含量B相電流 諧波含量C相電流諧波含量11#凈環(huán)水處理40.21443.38047.90921#水處理動力變10.14710.22111.9383濁環(huán)1#變進線柜11.69311.70512.16643#動力變進線柜30.35432.41435

34、.6645制冷站電源27.83229.01939.0416軋前吊車變進線柜41.42638.30943.66271#軋前動力變進線柜79.19769.17257.25182#加熱爐變進線柜48.30848.01347.0749凈環(huán)1#水處理進線柜52.48647.67242.154諧波含量偏高的危害：諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了電能轉換、輸電以及用電設備的效率，大量的3次諧波流過中線時會導致線路過熱甚至發(fā)生火災。諧波影響各種電氣設備的正常工作。諧波對電機的影響除引起 附加損耗外，還會產(chǎn)生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局 部嚴重過熱。諧波使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽

35、 命縮短以至損壞。諧波會引起電網(wǎng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大。諧波會導致繼電器保護和自動裝置的誤操作， 并會使電氣測量儀表計量不準確。諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。諧波含量偏高的主要原因：非線性負載：諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負載所致， 當 電流流經(jīng)負載時，與所加電壓不呈線性關系，就形成了非正弦 電流，從而產(chǎn)生諧波。在大量使用感性負載（如：電機、非綠 色變頻器）的鋼鐵企業(yè)尤為顯著。系統(tǒng)的影響： 其一，系統(tǒng)中交流電機內部的定子和轉子間的氣 隙，由于受到鐵芯齒、槽或工藝的影響，分布不均勻，雖然各 相電勢的波形對稱，但三相電勢中含有一定數(shù)量的奇次諧波。 其二，系統(tǒng)中大量變壓器的勵磁電流還有奇次諧波成分， 當變 壓器空載或過勵磁時則更為嚴重， 并由此構成了主要的穩(wěn)定諧 波源；其三，當大功率電機投切時，和合閘涌流主要電網(wǎng)也會 形成突發(fā)性的諧波源。諧波抑制的措施： 目前，國內普遍采用提高變壓器質量、增大電纜截面積、特別 加大中性線電纜截面（等于線、相電纜截面的兩倍）以及選用整 定值較大的斷路器、熔斷器等保護元件等辦法，不但不能從根本 上消除諧波，反而降低了保護特性與功能，加大了投資浪費，增 加供電系統(tǒng)的