钢铁企业电力设计手册 上

孟立社

[摘 要]随着工业化深入发展，电能是企业设备生产的主要原动力，节约电能不但与企业成本和效益息息相关，而且节能更有利于环境保护，有效降低资源浪费和环境污染。工业要健康发展必须考虑有效节约电能。以下就针对锻造企业论述钢铁企业如何节能。

[关键词]节能； 变频； 成本； 精度； 节能化操作

中图分类号：F426.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0200-01

工艺节能方式：

1.风机节能：钢铁企业使用大量的风机设备，例如：大功率高炉风机、中小型工业炉窑风机和除尘风机。这些风机在生产过程中风量的需求量是动态变化的，简单的通过风道闸板等控制风量会造成风机电机白白浪费大量电能，现在通过风机变频可有效节约电能，变频节能原理是根据P=T×n/9550公式，在满足转矩T的条件下当需求风量小时风机转速n就降低进而电机消耗功率P降低达到节能目的，而n=60f/P，降低n仅需降低电机电源频率f。如高炉风机，例如：传统的高炉风机为工频运行（较大功率电机还需软启动装置），风量的调节全靠机械动作调节风道闸板，这样的方式在需要风量小的时候风机依然是满负荷工作造成大量电能浪费，同时频繁的动作风道闸板导致烟道闸板搞故障率，维修相当困难费时费力。采用高压变频技术的风机可根据高炉实时需要的风量动态闭环调节变频器频率达到调节风量的需求，降低频率减少能耗且大功率风机启停平稳（不需要在安装软启动设备），彻底消除风道闸板故障。

2.水泵节能：钢铁企业有大量的生产用水和循环冷却用水水泵，供水流量也是动态变化的，同样通过变频控制可实现有效的节约电能

3.空载间隙节能：频繁空载运行的大功率设备（一般认为低压电机功率≤75KW，高压电机功率≤500KW）， 且空载持续时间较长≥10Min，启/停对用电系统和设备的冲击在允许范围应考虑在生产过程中间隙停掉相应空载电机节能，这种节能不需要额外投资进行设备改造，只要控制得当节能效果相当明显。务必提高全员节能意识，在日常操作和使用设备时做到节能化操作。

变频节能改应考虑的条件：

设备电机正常空载运行时间占30%以上且空载持续时间较短≤10Min，空载时短时启/停这些大功率设备会对电网和用电设备产生冲击性损害，可考虑采用变频控制电机设备在空载运行时低速运行节能，另外电机变频节能改造还应满足以下4个条件：

1.生产运行过程中风/水的动态变化，且变化范围较大（业界普遍认为用量变化≥15%节能效益明显），用量变化实时反馈形成闭环频率控制效果最佳。

2.电机变频改造节约的电能成本应在设备使用周期内不低于电机变频改造所增加的设备投资成本和维护成本，及最终节约生产成本才是最终衡量标准。

3.是否有足够安装变频设备的电气室，如无还应考虑扩建电气室所增加的投资成本。

4.已经在线运行的电机是否满足变频使用（绝缘等级，工作制是否允许，过负荷使用状况），如无法满足变频使用应考虑采购变频电机。

钢铁企业的设备电机使用现状：

1.液压泵电机：因为生产工艺和坯料及成才规格品种多样化使系统压力和流量变化不具备规律性（及随意性），无法对泵电机进行动态变频调速节能（工艺皆能），仅可考虑频繁空载运行变频节能（启、/停过程节能），大功率泵电机为6KV电压等级，这个等级变频器体积庞大，占地面积是原开关的2.5倍以上，需要扩大电气室，且这个等级电压的变频器价格比较高，投资相当大，成本回收困难。故不具备节能改造条件。

2.机械传动电机：径锻机操作机旋转驱动电机和辊道、轧机主机和辊道、金属锯及辊道、修磨机主机及辊道均为变频控制满足生产工艺和节能需求。热金属锯机主电机属于长空载短负荷工作制节能空间较大，适合变频改造节能；同时采用高压变频技术能有效降低启动电流减少对电网的冲击和电机的损害，锯机运行平稳节能30%以上。

3.风机电机设备：工业炉窑（加热炉、金属热处理炉）供风机在不同的加热段有不同的升温速度，要控制好空燃比达到燃气节约的同时，根据不同的风量需求通过电机变频调节风机转速也可有效节约电能。

4.水泵节能：钢铁企业工业用水量较大，水泵较多节能空间较大适合变频改造。

变频节能改造的意义：

目前的钢铁行业中，变频技术的运用越来越广泛，得到相关领域人士的关注。 在科技的快速发展之下，变频技术也在不断的发展提升之中，当前已经发展到以PLC、计算机为主站通过profibus dp现场总线连接多台变频设备实现网络通讯自动化控制，共同组成了优良的控制系统，有效帮助企业加快生产节奏，节约能源消耗，实现产业的优质高效等。可见冶金行业的节能应用中，具有的发展前景不可估量。另外采用变频调速后，实现电机软起动和软制动，避免启动时的4～7倍的沖击电流，减少了对电网的冲击提高电网供电质量，减轻了起动转矩对电机造成的机械损伤。

液压系统节能：

液压系统为确保油品质量（NAS等级）在系统管路中加装有多重过滤器，当长期不及时更换过滤器滤芯时，滤芯空洞严重堵塞造成液压油介质流动受阻增加进而增加了供液泵负荷使电机电流变大能耗增多。如：16MN径锻机2台均为90KW的循环冷却泵，目前1#电机运行电流81A，而2#电机136A（过滤器严重堵塞），两台电机在系统中功能完全相同，正常情况下负荷相同电流相等，这种状况下经过计算每小时2#电机比1#电机每小时多耗电22度，电能损耗相当明显。及时更换堵塞的过滤器能有效降低电能损耗降低成本。

提高设备精度节能：

当设备使用状况不良好，控制偏差较大容易造成自动化控制过程中同步关联动作滞后降低设备作业效率同样也会造成大量能耗。例如：16MN径锻机因为主机和两台操作机在生产中必须同步运转，当有一方精度不达标会造成同步动作变慢（快的等慢的）造成设备整体作业率偏低。目前因操作机精度下降造成主锤头锻造周期增长30%，整体作业效率也降低至少30%，同等产量下电力等能耗成本升高至少30%，提高设备精度能有效提高设备效率，节能电能降低损耗。

润滑节能：

凡是有面接触相对移动的设备润滑状况的好坏不但影响机械设备的使用寿命，而且会造成设备因客服额外摩擦力造成设备大功率运转造成电力驱动设备能耗加大。如锻造操作机移动摩擦铜导电板、快锻机移动横梁摩擦铜导板当润滑不到位时不但易对铜导板造成磨损，还可因为移动机械部分因要克服更大摩擦力加大驱动功率造成电能损耗同时降低了设备动作频次使生产节奏变慢能耗提高。故在日常生产和设备维护中必须重视机械润滑状况的点检，及时对润滑部位加润滑剂。

选用节能设备：

在选择变压器容量时应在考虑过载的状况下最好选择额定功率为实际的50%-70%之间变压器的运行效率最高，在满足了使用条件和节能的同时有助于提高供电系统供电质量（提高了功率因素）。选型方面考虑新型节能变压器淘汰高能耗落后变压器。在电机选型方面考虑节能电机淘汰Y系列等落后高能耗电机。

厂房照明方面推广节能灯具使用，如LED节能灯等。

总之，企业节能必须考虑设备本身节能和生产使用操作节能，设备本身节能就要从变频改造、设备自动化精度达标、液压系统过滤、机械润滑等方面着手提高设备节能性能。生产使用操作过程提高节能意识，做到节能化生产操作。

参考文献

[1] 张战波主编.钢铁企业能源规划与节能技术北京[M].北京，冶金工业出版社，2014.3