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      西門子羅賓康變頻器節能管理三步走

       8“變”3的節能魔術
      ——太鋼攜手西門子的一次時間觀和方法論之旅
      問:8怎么變成3?答:豎著砍掉一半。這是腦筋急轉彎的謎底,卻不是太鋼的答案,因為,鐵膽雄心的太鋼人顯然要在節能的數字之變上制造一個更大的魔術。經過太鋼和西門子的通力合作,變頻器化身“魔術師”,成功將燒結風機中單個電機的耗電量從每小時8千度“變”為3千度。

      面積超過600m2的太鋼4號燒結機,使用了兩套西門子羅賓康高壓變頻器與高壓電機。在這座大型不銹鋼企業里,時間觀被詮釋為:節能、生產都是一種與時間的賽跑。時間與能效可以“魔術”置換的感受,尤為強烈。一臺大變頻一個小時就能節電5千度,兩臺大變頻一天可節電24萬度。如按自供電價0.4元/度計算,一年節約電費3000余萬元,18個月就收回了設備成本,節能率可達40%,使得初始的設備投資轉化為一次成功的戰略性技術創新。


      太鋼四號燒結風機系統外景

      不銹鋼巨子搭檔節能伙伴

      從神舟一號到神舟十號,每一次飛船升空,都有太鋼不銹鋼產品助力其中。從一角硬幣到火箭衛星,從百姓餐桌到三峽大壩,太鋼生產的不銹鋼以其絕對優勢占領了國內不銹鋼市場近半壁江山。作為不銹鋼熔煉的初始流程,燒結工序是關鍵所在。究竟采用哪種變頻驅動方案,是一個重大的方向性選擇。

      當時準備上馬的太鋼4號燒結機。燒結面積越大,產量就越高,對風機的要求也越高,因此能源消耗巨大。根據太鋼3號450m2燒結機的實際工況,太鋼計劃在600m2大型燒結風機中采用兩臺大變頻,來控制高壓電機的轉速。盡管采用變頻驅動風機能夠大幅節能,且是大勢所趨。然而如此大規模的應用并無先例可循,技術難度大,投資回報率未知,沒有十分把握,誰也不敢貿然行事。

      自從有了設計變頻調速風機的想法,太鋼煉鐵廠電氣部趙宏部長就時刻留意各種知識和信息。一天,在與國外專家交流時,趙部長獲知風機的性能曲線,可以利用主氣流的溫度、壓力以及流量來測算的消息后,如獲至寶。“那正是太鋼需要的曲線,有了這條曲線,風機的控制就更加精確了。”趙部長立馬組織團隊開始技術研究。

      經過夜以繼日的計算和評估,2008年趙部長團隊提交了十幾頁的項目可行性報告,決定采用變頻調速技術。這個方案前期投資大,但著眼長遠,兩年之內就可以收回全部投資。經過對先進技術的研究和嚴密推理,2009年4月太鋼正式開啟了變頻節能之路。

      太鋼同時收獲的還有可靠的節能伙伴。燒結車間敢于嘗新,采用先進的變頻節能技術,這個過程西門子專家團隊起到了不可或缺的作用。由于國內沒有可以參考的項目,整體技術方案必須依靠太鋼和西門子的通力配合,共同摸索?;貞洰敃r的情景,趙部長坦誠的說:“在最終核算的幾天里,晚上一直睡不著覺,這可是關系到超過5千萬的投資,一旦誤差過大,怎么向廠里交待!”


      太鋼4號燒結機采用的10,760kW西門子高壓電機


      15,000kVA西門子羅賓康變頻器機柜


      采用變頻調速之前太鋼曾經使用風門擋板調節風量

      管理三步走,節能一大步

      西門子的能源管理方法論基于三個步驟,識別、評估和實現。此前的時間觀主要解決能效“怎么算”的問題,這里的方法論主要解決節能“怎么做”的問題。有了方法論的依托,太鋼與西門子在節能合作上闊步向前。

      第一步,充分識別和挖掘太鋼隱藏的節能潛力。

      能量流怎么識別呢?首先得給所有的設備能耗照張“X光片”,哪個設備能耗大,哪個能耗小,哪些能耗有用,哪些沒用,都能看個一清二楚。只有掌握了較長時間段內,電能、水能、熱能的消耗數據,才能進一步改造、優化。

      西門子專家團隊首先以未使用變頻調速的3號450m2燒結機作為樣本,記錄車間和系統中的能源消耗。經過分析,燒結主抽風機的電耗一般占整個生產線的50%,而風量控制準確程度直接決定成品的質量、產量。

      第二步,評估車間和系統在整個生命周期內的成本,計算出具體應用的節能潛力和可行措施的成本效益。

      能量流透明了,確定了大的能耗設備——燒結主抽風機之后,“評估”階段著手計算具體的節能潛力,考量潛在措施的經濟性,這是做出決策的關鍵一步。這個步驟就像全科醫生拿著X光片和多種化驗報告,進行病理分析,給出診斷結果的過程。

      風機轉動越快,送風量就越多,但是能耗也隨之成倍增長。如果轉速下降,能耗也會翻倍減少。經過反復論證,在同樣產品、同樣產量的條件下,變頻調速等于時時刻刻都在節能,即使在整個燒結廠滿負荷生產的情況下,保守估算節能率也將在35%以上。

      第三步,采取有針對性的措施,將節能潛力變為現實,大約2/3的工業能源由驅動系統消耗,而將整個驅動系統的能耗,降低40-50%是十分具有操作性的。

      憑借醫生的診斷報告,接下來就是對癥下藥了,藥品可靠、藥力持久,病痛才能一掃而光。在考察了多種變頻方案之后,太鋼最終決定選用兩臺西門子羅賓康高壓大功率變頻器,輸出電壓為10KV。變頻器采用水冷工藝,其內部采用去離子水循環冷卻,外部采用工業冷卻水二次冷卻。與空冷型變頻器相比,不需要額外的空調等冷卻設備,變頻器噪音低,受周圍環境的影響小,變頻室整潔、干凈。此外,西門子羅賓康高壓變頻器還具備“飛車啟動”功能,縮短了風機每次起、停接近50分鐘的等待時間,從而大大節省了能耗和時間成本。

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