工厂节能技术案例汇总Word文档下载推荐.docx
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1、电机变频器节能
在交流异步电动机的诸多调速方法中，变频调速的性能最好，调速范围大，稳定性好，运行效率高。
采用通用变频器对笼型异步电动机进行调速控制，由于使用方便、可靠性高并且经济效益显著，所以逐步得到推广。
变频器用于电动机调速、负载功率变化的场合，如注塑机、各类泵（风机、空压机等）、电机拖动系统、桥式起重机。
一般开环控制的电动机由于不能感知外部负载的变化只能以恒功率的方式运行，存在能源浪费。
而由变频器拖动的电机，可实现闭环控制，由传感器感知外部负荷和速度的变化，然后交计算机处理，通过计算机控制变频器来调节电动机的转速和功率输出，始终一最优化的方式来控制电动机的功率输入，从而达到节能的目的。
变频器的节电率一般可达到23%～40%，并延长电机寿命2～4倍以上。
这里我们主要以注塑机类负载为例，介绍一下变频器节能。
注塑机油泵的特性分析与变频节能原理：
油泵是注塑机工作的动力来源，利用变频器对油泵进行控制，主要通过对其流量的控制而有效的节能，这是变频器最广泛的一种应用。
注塑机生产运行时，其液压系统在各个工序阶段要求的压力、流量是不同的，但是油泵电机始终定速运行，其输出流量始终不变，大量能量以压力差的形式浪费在阀门上。
采用变频调速控制技术后，节能器可根据注塑机当前的工作状态，控制油泵电机的转速来调节油泵的输出流量，使油泵实际供油量与注塑机实际负载流量在任何工作阶段均能保持一致，保证电机在整个变化的负荷范围内的能量消耗达到所需的最小程度，彻底消除了溢流现象，并确保电机平稳、精确地运行。
采用变频技术改造后，节能效果十分显著，一般可达25%～60%。
注塑机节能系统的核心技术为变频技术，具有如下技术特点：
⑴过载能力强。
⑵防护等级高，环境适应能力强，使用寿命长。
⑶采用流量和压力双信号控制，适用于各种复杂模件的生产。
⑷体积小，结构紧凑，安装简便。
⑸具有自动复位、掉电复位功能，保证生产连续及生产效率。
⑹质量好，稳定性高。
注塑机采用变频节能技术后，具有以下特点：
⑴、高节电率：
采用先进的微电脑控制技术，使定量泵变为节能型变量泵；
注塑机液压系统与整机运行所需功率匹配,无高压节流溢流能量损失；
节电率高达25%～60%；
改善功率因数：
改造前功率因数一般为0.6～0.8，改造后可达0.96以上，故能显著提高电网功率因数，降低无功电流，从而降低线路损耗。
对供电设备而言，则起到了增容的作用。
⑵、高可靠性：
保留注塑机原有控制方式及油路不变；
计算机监控，发现故障及时报警，具有过压、过流、过载、过热、欠压及对地短路等多种保护，还可有效地保护油泵电机；
采用市电/节能运行控制方式，以备故障时不影响生产。
⑶、软起动：
减轻开锁模震动，延长设备和模具的使用寿命；
减轻噪音,改善工作环境；
系统发热明显减少，油温稳定，注塑机冷却用水量可节省30%以上；
延长密封组件的使用寿命,降低停机维修机会,节省大量维护费用。
⑷、操作简易：
与注塑机同步运行,无须任何调节。
定量泵注塑机和变频节能器控制注塑机性能对照表
现场改造的几点技术问题：
目前市场上各种注塑机变频节能器种类繁多，技术含量和产品质量参差不齐，因此在现场改造中出现了一些具体问题，有的是属于采用变频调速技术后的正常现象，而有的则是属于产品或应用中应该克服的缺点：
（1）电机声音较市电时尖锐
节能器驱动注塑机油泵电机是采用变频技术，由于变频器输出电压是由无数脉冲组成，存在着高次谐波，故电机运行转速不同时会发出不同响度且稍尖锐的声音，这是正常现象，并可以通过调整变频载波频率来降低尖啸声。
（2）电机温度略高于市电运行时的温度
由于输出谐波的存在，谐波通过电机绕组也要产生一部分热量，因此，电机在变频节电运行时的温度要稍高于市电运行时的温度；
同时，在中低速运转阶段，电机冷却风扇转速下降，散热能力降低，温升可能上升5～8℃左右。
由于普通油泵电机绝缘等级均在B级或F级以上，故电机温升仍在允许的范围内，不会影响电机的使用和寿命。
（3）对注塑机的正常运行产生干扰
变频装置产生的谐波对注塑机的一些控制回路会有一定干扰，影响注塑机的正常动作，特别是一些制造工艺粗糙﹑谐波含量大的的变频器用在工艺不稳定的注塑机表现的更明显，这就需要我们在现场采取一些对策解决干扰问题。
干扰源主要有下面两个方面：
（1）高次谐波通过导线产生的无线电干扰
对这类干扰可以通过在变频装置的输入或输出侧加装抑制无线电干扰的设备加以解决，例如磁环或滤波器等；
（2）输入谐波通过电源耦合到其他用电设备形成干扰
对这类干扰可以在变频装置的输入侧加装滤波器解决，或者安装进线侧交流电抗器也有一定效果；
另外，同一电源下的其他设备最好能做到隔离供电。
（4）影响注塑生产的效率
变频节能器在控制油泵电机速度的过程中存在着一定的加减速时间，相比原来的电磁阀开通速度有一定的滞后，导致单位加工周期延长，生产效率受到一定影响，如果变频节能器能够采用流量和压力两路信号控制，同时根据情况修改部分注塑机参数，就能够较好地解决这个问题。
注塑机变频节能实际应用中出现的一些问题及相应的解决方案列表
2、电机相控器节能
在中国，有近10亿台交流电机在使用之中。
60%的工业电机消耗了约70%的电网电能，电机的耗能在电力工业中占主足轻重的地位。
电机在额定负载状态下，其机电转换效率可达95%，但当电机在轻载状态下运行时，其机电转换效率可低至20%。
美国国家电力研究所（EPRI）的研究表明：
60%的交流电动机是在其设计额定负荷的55%或更低状态下运行。
在此状态下，电机消耗的电能中有相当部分是以发热、铁损、噪音与振动等形式浪费掉。
造成轻载运行电机效率很低的主要原因是电机偏离最佳效率的额定功率运行，且无论电机负载怎么变化，电机与电网之间的电压和频率不可调节的硬性供电方式所致。
在电机与电网之间加上一能量管理控制器，通过实时检测电机运行的电压和电流及其相位角的大小，判断电机所处运行负荷和效率状态；
当电机在低效率轻载状态下运行时，通过优化运算决策实时调节加于电机的电压和电流的大小，以调整对电机的功率的输入，保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配，实现“所供即所需”的柔性化能量管理模式，（达到软启动和节能效果。
）不仅可以节省部分励磁损耗和负载损耗，提高功率因数，改善电机运行状态和电网运行品质，而且具有软启动功能，是一种不同于变频器的电机节能产品。
这种电机的输入功率和电压能自动跟随电机负载的动态变化的模式，是一种柔性化电力能量管理新模式，也就是相控技术设计理念的精髓。
应用对象：
适用于经常处于轻载或变负载运行且不需要调速的交流电机软启动及节电控制，如冲压机、电动衣车、啤机、皮带传送机、空气压缩机等。
由于冲压机的电机选型是参照冲压时的最大负荷来设计的，并留有一定的富余空间，而冲床其加工过程具有周期性，向上提升冲头时需要能量，处于电动过程；
而向下冲压工件时是势能转化为动能的阶段，是处于能量释放过程。
实际运行状况决定了冲床长时间轻载和空载的低效率运行状态。
啤机、衣车用离合器控制带动机器工作，当机器停止加工时离合器跟电机分离，电机空转，待工人把工料准备就绪以后踩动离合器使其电机连动的飞轮咬合带动机器运转。
工人备料的时间占整个生产周期很长的一部分，而这部分时间里，电机一直处于空转状态，造成机器的低效率运行。
对于这类间歇性（冲击）负载，可采用在电机安装相位控制节电器，通过相位控制器实时监测电机负荷的变化情况，应用最优化原理，动态调整电机的运行电压和电流，使其与负载匹配，从而有效提高电机在低负荷下的用电效率，达到节能的目的。
适用场所：
负载变化较大且不允许速度变化的设备。
与传统变频控制器相比，相控控制器不影响电机的速度，转矩的动态响应，因而具有下列特点：
*不改变电机速度，避免了采用变频器调低速度而导致生产效率下降的弊端；
*不需要整流和逆变，可大大降低高次谐波对电网的污染，减少电机的谐波损耗与噪音；
*不需要改变电机原有控制线路，安装接线简单，且能自动跟踪最佳节能状态；
*成本更低，运行更可靠。
功能特性：
适用各种处于轻负载运行交流电机,综合节能电率达15%～40%,并大幅度降低无功损耗。
软启动：
有效降低电机启动时的冲击电流；
改善运行：
可有效降低电机运行噪音、振动和发热、减少电机维护量,延长电机使用寿命的2～4倍。
。
优化特性：
不改变电机运行特性和转矩特性,不改变电机转速；
一旦设定,自动跟随控制,不需人为调节。
安装方便：
不改变电机原有控制线路,直接串接于电机供电输入端。
使用环境：
全静态固体部件,箱体整机密封、防雨、防尘、静态散热。
3、电网三相布控节电器节能
节电器主要用于220V～380V供电系统中，是一种系统的节电保护器，适用于电压、电流波动较大的场合，节电率可达到15%左右，并能取到保护电路的作用。
它根据三相系统因开关动作、电机启动、电子电路开关电源、雷击等引起的顺变、浪涌引起的谐波，采用国际上最先进的技术去平衡、抑制和吸收危害系统耗费电能的有害因素。
从而达到保护电路，又节省电能的双重功效。
节电器一般通过分级布控，才能达到最佳效果，主控制极一般安装在电路总表的输出端，分控制级一般安装于各车间或各楼层分闸或电表的输出端，未级（用电极）一般安装于大型负载处。
三、中央空调节能
1、常用的中央空调控制方法：
目前，国内的中央空调系统，由于没有先进的技术手段支持，基本上都采用传统的定流量控制方式，即空调冷冻水流量、冷却水流量和冷却风风量都是恒定的。
也就是说，只要起动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、末端风机都在50Hz工频状态下运行。
定流量控制方式的特征是系统的循环水量保持定值不变，当负荷变化时，通过改变供水或回水温度来匹配。
定流量供水方式的优点是系统简单，不需要复杂的自控设备。
但这种控制方式存在以下问题：
（1）无论末端负荷大小如何变化，空调系统均在设计的额定状态下运行，系统能耗始终处于设计的最大值，能源浪费很大。
实际上由于受多种因素不断变化的影响，中央空调系统的负荷是一个始终变化着的量。
这些因素有：
◆季节交替（春、夏、秋、冬的替换）；
◆气候变幻（阴、晴、雨、雪的变化）；
◆昼夜轮回（白昼与黑夜温度的差别）；
◆使用变化（上班、下班交替）；
◆人流量增减（人流量的变化）等。
空调负荷的这种不恒定性，决定了系统对空调冷量的需求也是一个随机变化的量。
若不论空调负荷大小如何变化，系统都在设计的额定状态下运行，势必造成大量的能源浪费。
一些有经验的中央空调系统操作和维护人员，在没有技术手段的情况下，常常采用人工控制的方法来进行节能。
如：
空调负荷轻时，减少投入运行的主机数量、水泵台数或者使运行主机间断工作等，这可以收到一定节能效果，但受人的因素影响较大且空调效果与节能效果都难以控制得很好。
（2）舒适性中央空调系统是一个多参量、非线性、时变性的复杂系统，由于末端负荷的频繁波动，必然造成系统循环溶液（冷冻水、冷却水、制冷剂溶液）的运行参量偏离空调主机的最佳工作状态，导致主机热转换效率（COP值）降低，系统长期在低效率状态下运行，也会增加系统的能源消耗。
（3）在工频状态下启停大功率水泵和风机，冲击电流大，不利于电网的安全运行，且水泵、风机等机电设备长期在工频额定状态下高速运行，机械磨损严重，导致设备故障增加和使用寿命缩短。
2、提高空调能源利用效率
我们可通过改善以下几个方面来提高空调能源利用效率：
（1）善建筑的隔热性能
房间内冷量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去的。
改善建筑的隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷负荷，深圳有一大型超市，玻璃采用贴膜后，主机系统能耗下降了30%-40%。
改善建筑的隔热性能可以从以下几个方面着手：
确定合适的窗墙面积比例。
合理设计窗户遮阳。
充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。
单层玻璃采用贴膜技术。
（2）选择合理的室内参数
人体感觉舒适的室内空气参数区域，大约是空气温度13℃～23℃，空气相对湿度20％～80％。
如果设计温度太低，会增加建筑的冷负荷。
在满足舒适要求的条件下，要尽量提高室内设计温度和相对湿度。
①局部热源就地排除
在发热量比较大的局部热源附近设置局部排风机，将设备散热量直接排出室外，以减少夏季的冷负荷。
②合理使用室外新风量
由于新风负荷占建筑物总负荷的20～30％，控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。
除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风，新风阀门采用焓差法自动控制，根据室内外空气的焓差值自动调节新风阀门的开度。
（3）提高冷源效率，可采取以下一些措施：
①降低冷凝温度
由于冷却水温度越低，冷凝温度越低，冷机的制冷系数越高。
降低冷却水温度需要加强运行管理，停止的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭，否则，来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高，冷机的制冷系数就减低了。
冷却塔、冷凝器使用一段时间后，应及时检修清洗。
目前深圳市节能协会正在积极推广一种冷凝器自动在线清洗装置，能使冷却水出水和冷凝温差控制在1℃左右（相当于新机的效果），使冷凝器始终保持最佳热转换效率，主机节能10%左右。
对于风冷主机,主机应尽量安装在通风性能良好的场所,或增加排风机将冷凝废热抽到室外,或增加喷淋装置实现部分水冷效果。
②提高蒸发温度
由于冷冻水温度越高，蒸发温度越高，冷机的制冷效率越高，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。
例如，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度；
关闭停止运行的冷机的水阀，防止部分冷冻水走旁通管路，经过运行中的冷机的水量较少，冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。
蒸发器注意清洗，保持高的热转换系数。
③制冷设备优选
要选用能效比高的制冷设备，不但要注意设计工况下制冷设备能量特性，还要注意部分负荷工况下的能量特性，选用是要统筹考虑。
④利用自然冷源
比较常见的自然冷源主要有两种，一种是地下水源及土壤源，另一种是春冬季的室外冷空气。
深圳地下水及地下土壤常年保持在20℃左右的温度，所以地下水可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量，也就是地温式空调的使用。
第二种较好的自然冷源是春冬季的室外冷空气，当室外空气温度较低时，可以直接将室外低温空气送至室内，为室内降温。
对于全新风系统而言，排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数，通过全热交换器，将排风的冷量传递给新风，可以回收排风冷量的70～80％左右，有明显的节能作用。
（4）减少水系统泵机的电耗。
空调系统中的水泵耗电量也非常大。
空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8％～16％，占空调系统耗电量的15％～30％，所以水泵节能非常重要，节能潜力也比较大。
减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：
①
减小阀门、过滤网阻力
阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。
在空调系统的运行管理过程中，要定期清洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。
阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。
由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。
②
提高水泵效率
水泵效率是指由原动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。
水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0～最大效率（一般80％左右）变化。
在输送流体的要求相同，如果水泵的效率较低，那么就需要较大的输入功率，水泵的能耗就会较大。
因此，空调系统设计时要选择型号规格合适的水泵，使其工作在高效率状态点。
空调系统运行管理时，也要注意让水泵工作在高效率状态点。
③
设定合适的空调系统水流量
空调系统的水流量是由空调冷负荷和空调水供回水温差决定的，空调水供回水温差越大，空调水流量越小，从而水泵的耗电量越小。
但是空调水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速降低，引起换热系数降低，需要的换热面积增大，金属耗量增大。
所以经过技术经济比较，空调冷冻水的供回水温差4～6℃较经济合理，大多数空调系统都按照5℃的冷冻冷却供回水温差工况设计。
空调循环水泵的耗电量跟流量的3次方成正比，实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2～3℃，如果将供回水温差提高到5℃，水流量将减少到原来的50％左右，所以如果水流量减少50％，水泵耗电量将减少87.5％，节能效果非常明显。
3、中央空调改造方案：
（1）中央空调节能改造还可采用智能变频调速控制系统，使其能根据室外天气的变化，自动完成冷水流量的跟踪控制，使循环水流量恰倒好处地与制冷量相匹配，并实现空调末端自动恒温控制，从而达到节能的目的。
一般来说，采用该系统的中央空调可节电20%～45%。
系统特点
①具有可靠的安全保护
通过全面的运行参数采集，实现了系统工作状态的全面监控，并设置了冷冻水、冷却水的低限流量保护和低温保护，有效地保障了冷冻水和冷却水系统在变流量工况下空调主机蒸发器和冷凝器的安全稳定运行。
②实现动态负荷跟随，保障了末端的服务质量
突破传统中央空调冷媒系统的运行方式（定流量模式或冷源侧定流量而负荷侧变流量模式），实现最佳输出能量控制，即空调主机冷媒流量自动跟随末端负荷需求而同步变化（即变流量），因此，在空调系统的任何负荷状况（满负荷或部分负荷）下，都能既保障中央空调系统末端的服务质量（舒适性），又实现最大的节能。
③具有自寻优、自适应的智能模糊控制
对于中央空调这样多参量相互影响的复杂系统，要实现冷冻水和冷却水系统全部变流量运行，只有充分利用当代最新科技成果，采用具有智能控制功能、能进行类似人脑的知识处理和推理的先进的控制技术，才有可能成功。
因此系统采用了模糊控制技术，使系统具有自学习、自寻优和自适应的优化控制功能，实现了中央空调系统各种负荷条件下的最大节能，使空调水系统节能达到16%～30%。
④优化了空调主机运行环境
系统全面采集中央空调的各种运行参量，再利用先进的模糊控制技术对这些相互关联、相互影响的运行参量进行动态优化控制，以满足中央空调系统非线性和时变性的要求，使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，从而减少主机的能耗5%-10%。
水系统采用变流量模糊控制变频节能技术：
在中央空调系统中，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机的容量是按照建筑物最大设计热负荷选定的，且留有10%—15%的余量,在一年四季中，系统长期在固定的最大水流量下工作。
由于季节、昼夜和用户负荷的变化，空调实际的热负荷在绝大部分时间内远比设计负载低。
一年中负载率在50%以下的运行小时数约占全部运行时间的50%以上。
当空调冷负荷发生变化时，所需空调循环水量也应随负荷相应变化。
所以采用变频调速技术调节水泵的流量，可大幅度降低水系统能耗。
由于中央空调系统是一种多参量非常复杂的一个系统，即当气温、末端负荷发生改变时，水系统温度、温差、压力、压差、流量等均会发生长改变。
单纯的PID调节根本满足不了要求，只有采模糊控制技术才能实现最佳节能控制。
由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50％以下，通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化，那么全年平均的水量只有最大水流量的50％左右，水泵能耗只有定水量系统水泵能耗的12.5％，节能效果是非常明显的。
（2）中央空调变风量技术：
空调系统中风机包括空调风机以及送风机、排风机，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的，风机节能的潜力也就最大，风机的节能也应引起最大的重视。
减少风机能耗主要从以下几个方面入手：
定期清洗过滤网、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适。
使用变频风机将定风量控制改为变风量控制，降低送风的风速，减小噪音。
末端风机改为变风量控制系统，可根据空调负荷的变化及室内要求参数的改变，自动调节空调送风量（达到最小送风量时调节送风温度），最大限度的减少风机动力以节约能量。
室内无过冷过热现象，由此可减少空调负荷15%～30%。
将中央空调末端风机改为VAV变风量控制系统。
VAV空调系统可根据空调负荷的变化及室内要求参数的改变，自动调节空调送风量（达到最小送风量时调节送风温度），以满足室内人员舒适要求或其它工艺要求。
同时根据实际送风量自动调节送风机的转速，最大限度的减少风机动力以节约能量。
由于末端系统采用了输出能量的动态控制，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应，使空调系统在各种负荷情况下，都能既保证末端用户的舒适性，又最大限度地节省了风机的能量消耗。
一般地讲，VAV空调系统有以下特点：
①区域的灵活控制，可根据负荷的变化及人舒适要求自动调节
②调节各区域的送风量，在考虑同时使用系数的情况下空调总装机容量可少10%-30%
③室内无过冷过热现象，由此可减少空调负荷15%-30%。
④部分负荷运转时可大量减少送风动力，据模拟计算，全年空调负荷率为60%时，VAV空调系统可节约风机动力70%
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