造纸能量系统优化技术改造项目节能效果分析评价报告.doc

纸业有限公司能量系统优化技术改造项目 节能效果分析评价报告GGGVVVVV有限公司二零一零年三月42前 言为贯彻执行中华人民共和国节约能源法、国务院关于加强节能工作的决定（国发办（2006）28号）和GGG省节约能源条例、GGG省企业技术改造项目节能评估审查暂行办法，保证项目建成后在能源使用方面符合国家有关法规、标准和规定；根据GGG省经济和信息化委员会GGG省财政厅鲁经信资字（2010）104号文关于印发2010年GGG省重大节能技术产业化奖励资金项目申报指南的通知和GGG省经贸委2007236号GGG省企业技术改造项目节能评估审查暂行办法的有关要求，在申报2010年GGG省重大节能技术产业化奖励资金项目前，需要向相关部门提供由咨询评估中介机构做的节能效果分析评价报告书；为此，GGGSSS纸业有限公司委托GGG正信能源工程技术有限公司对“能量系统优化技术改造项目”编写节能效果分析评价报告书。GGGVVVV有限公司根据国家有关法律、法规、用能标准以及节能设计规范及企业提供的工程技术数据资料，对该工程项目进行了认真研究、到项目现场进行了实地勘察，对该工程项目的所用能源进行了分析计算、参照行业及地方标准做了对比，组织专家组对项目进行了节能分析，编写了本节能效果分析评价报告。由于水平有限，报告中难免有不妥之处，如发现，请给予指正。 编制组 2010 年3月 编 写 人 员目录1项目承担单位基本情况11.1 项目名称11.2承办单位11.3承办单位概况12项目基本情况32.1项目性质及建设内容32.2项目投资概况及经济技术指标32.3项目进度计划42.4项目设计年综合能耗53项目建设的必要性、先进性及可行性63.1项目建设的必要性63.1.1三段通汽改造的必要性63.1.2造纸机变频改造的必要性73.1.3TSXT系统安全节电器是一种适用于低压用电系统的通用节电装置93.1.4无功补偿可以有效的进行谐波治理进一步达到节能效果103.2项目建设的先进性113.3项目建设的可行性错误！未定义书签。4分析评价依据145项目技术改造内容分析175.1建设内容175.1.1三段通汽改造175.1.2纸机传动系统变频改造195.1.3TSXT系统安全节电器235.1.4无功补偿节能276项目节能措施及技术改造效果306.1节能措施306.1.1节能技术措施306.1.2节能管理措施316.1.3能源管理办法336.2单项节能工程366.3节能技术改造效果分析376.3.1项目实施三段通汽后节约蒸汽效果分析376.3.2节电效果分析386.4综合能耗对比分析396.5改造后综合能耗所处水平406.6节能措施经济性分析407节能评估结论和合理用能建议417.1节能评估结论417.2建议421项目承担单位基本情况1.1 项目名称能量系统优化技术改造项目1.2承办单位1、单 位 名称：GGGSSS纸业有限公司2、建 设 地点： 3、项目负责人： 项目联系人： 联 系 电话：1.3承办单位概况GGGSSS纸业有限公司位于FFFKKK县，东依京九铁路，北傍济馆高速，地理位置优越，交通、通讯十分便利。GGGSSS纸业有限公司（原名为KKKLLL造纸厂）始建于1988年，现拥有固定资产1.4亿元，职工900余人，其中工程技术人员96人，占地面积15万平方米的中型造纸企业。企业拥有先进的造纸设备：长网多缸1760、长网多缸1880、长网多缸3150纸机七条生产线，每年生产轻型印刷纸10万吨，年产值5.6亿元。GGGSSS纸业有限公司现有通过了ISO14001环境管理体系和ISO9001质量管理体系认证。并与2007年获得省清洁生产绩效审核“A”级证书，及省级“环保优秀”企业、“高新技术企业”等荣誉称号。2008年GGGSSS纸业有限公司获得省造纸协会颁发的GGG省“轻型印刷纸生产规模最大企业”证书。 GGGSSS纸业有限公司根据社会发展、环境保护的要求，2001年在全国率先成功研制开发了替代进口“蒙肯”纸的新产品-轻型印刷纸（轻型纸），填补了国内空白，并在短时间内将其推广使用，成为全国最大、最早的轻型纸专业生产厂。该产品自投放市场以来，以其纸质松厚、不透明度高，表面细腻而无光泽，色泽柔和，纯朴自然，儒雅含蓄，经济实用而倍受广大出版界人士的青睐。目前GGGSSS纸业有限公司生产的轻型印刷纸销往全国二十多个省市、自治区以及港、澳地区，400多个出版社、图书公司和印刷厂，连续三年参加中国出版材料工作委员会、中国制浆造纸研究院、国家纸张质量监督检验中心、中国印刷技术协会联合举办的纸张及其印刷适性检测，其质量评价均名列前茅，并于2002年成功的适用于教科书。到目前为止，已有GGG、辽宁、吉林、黑龙江、安徽等十多个省市将我公司生产的轻型纸用于教材，并得到了一致好评。GGGSSS纸业有限公司作为全国最大轻型纸专业生产厂，坚持“追求创新，永求发展，不断超越自我”的企业精神，稳步实施企业战略，按照企业五年发展规划，到2010年即“十一五”末，公司将形成年产20万吨的生产能力，年产值达12亿元，上交税金4000万元，年创利润6000万元。2项目基本情况2.1项目性质及建设内容项目名称：GGGSSS纸业有限公司能能量系统优化技术改造项目建设地点：GGGSSS纸业有限公司现有厂区内项目性质及类型：节能技术改造项目项目建设内容：本项目利用国内成熟、先进的工艺技术，进行如下技术改造：1. 将原有的并联无循环蒸汽加热系统，由技术先进的三段供汽循环利用系统代替。将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的。2现有生产线由于电动机转速不可调，电动机只能工作在开或停两种状态，即使当热负荷很小的时候，也必须至少开一台，电动机的功耗远大于实际负载的需要，从而造成不必要的能耗。用于电机控制的变频器既可以改变电压又可以改变频率，进而提高功率因数，大大降低耗电量。所以本项目对现有1760、1880、3150等7条造纸生产线的纸机传动系统及一个供水车间，一个污水治理车间和两个白水回收车间的电机（共152处）进行变频改造3在7条造纸生产线低压用电设备上安装TSXT系列系统安全节电器。4在电力系统中增加无功功率补偿设备与装置，使系统功率因数由原来的0.90提高到0.95。2.2项目投资概况及经济技术指标本项目固定资产投资额为:5709万元 其中：（1）工程费用：4995万元，包括设备购置费：4500万元、安装费用：495万元。（2）工程其它费用 122.11万元（3）预备费 511.71万元（4）建设期利息 80.18万元表2-1 主要经济技术指标表序号名称单位指标说明1项目总投资(含全部流动资金)万元5709项目规模总投资(含铺底流动资金)万元57091.1建设投资万元5628.82 其中：基本预备费万元511.711.2建设期利息万元80.181.3流动资金万元0铺底流动资金万元02营业收入(不含税)万元2176.42生产期平均3营业税金及附加万元0生产期平均增值税万元0生产期平均4总成本费用万元396.01生产期平均5利润总额万元1780.41生产期平均6所得税万元0生产期平均7税后利润万元1780.41生产期平均8财务盈利能力分析8.1财务内部收益率项目投资所得税前%38.27项目投资所得税后%38.27项目资本金%46.898.2财务净现值项目投资所得税前万元9518.44ic=10%项目投资所得税后万元9518.448.3项目投资回收期含建设期静态投资所得税前年3.59静态投资所得税后年3.59动态投资所得税前年4.15动态投资所得税后年4.158.4总投资收益率%31.468.5项目资本金净利润率%68.259清偿能力分析年9.1财务比率资产负债率%21.59达产年9.2借款偿还期年2.51含建设期10盈亏平衡点%20.65生产期平均2.3项目进度计划本项目从筹建阶段至项目建成投入运行，总计划时间为12个月，建设日期为2010年1月到2010年12月。在项目实施过程中可根据实际情况进行内部计划的适当调整，有的环节可交叉进行。项目自批准之日起，应组织专门班子落实各项内外部条件，如资金筹措、设备考察订货、确定制造厂家、土建设计、工艺设计以及各类准备工作等。在整个建设过程中需抓好设计、土建、设备订货、安装、试车等重要环节，统筹安排，各专业协调合作，力求项目快速、优质建成，早日投入运行，创造效益。2.4项目设计年综合能耗本项目的实施不影响企业的产能，设计生产能力仍然是10万吨。项目实施后吨产品耗电量为550.8kWh，耗汽量是30.4万吨，耗水量是14.9吨。项目实施后年耗能情况见表2-2.年综合能耗折合标煤为37206.1吨。表2-2项目实施后企业年耗能估算一览表序号能源名称单耗/吨纸消耗总量/年标煤总量(吨/年)备注1蒸汽3.04吨30.4万吨30308.8采用220-270的过热蒸汽，2电550.8kWh5508万kWh6769.33水14.9吨149万吨128合计37206.13项目建设的必要性、先进性3.1项目建设的必要性3.1.1三段通汽改造的必要性纸张烘干是通过蒸发除去纸张中的水分实现的，最佳的烘干效果要求纸机的几乎所有部分都具有最佳的性能。目前纸机大都用蒸汽加热旋转烘缸以热传导的方式提供热能，热能通过烘缸机壳传给纸张。纸张通过烘干机时，湿度一般从进入烘干机时的60减少到输出时的5。蒸发过程所需要的热量取决于纸张输入输出时的湿度。因此，良好的纸页成型和压榨脱水是取得烘干最佳效果的第一步。烘干过程同时需要热和汽。在烘干机内，蒸汽提供热量并通过烘干机壳进入纸张，蒸汽潜热消耗后变成冷凝液。另蒸发后需要一定量的空气把水蒸气吹出去，而一定温度下的空气只能含有一定量的水蒸气。一旦空气达到饱和，蒸发过程便终止。现有供汽方式原理图见图3-1.图3-1 现有供汽原理图现有供汽方式主要存在的问题：（1）因没有蒸汽循环，不凝结气体逐渐在烘缸内积聚，影响传热效率；（2）由于疏水阀数量多，当出现故障时，不是大量浪费汽，就是排水不畅通；（3）因蒸汽循环不畅通从而降低烘缸的热效率，增加了传动负荷及缸体的磨损；（4）因不能重复利用乏汽而大量浪费能源。三段供汽原理图见图3-2图3-2三段供汽原理图一段冷凝水排到1号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽, 再经过热泵将二次汽供二段使用, 1号闪蒸罐及二段冷凝水排到2号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽通过热泵供三段使用。采用这种循环供汽方式，将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的。将原纸机供汽方式改为三段供汽，一段冷凝水排到1号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽, 再经过热泵将二次汽供二段使用, 1号闪蒸罐及二段冷凝水排到2号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽通过热泵供三段使用。蒸汽以梯级利用的形式供给各个烘缸，提高了蒸汽的热利用率。3.1.2造纸机变频改造的必要性目前造纸机各分部传动设备，大部分采用晶闸管直流调速（大功率）和滑差电机（小功率）传动，在生产过程中经常由于机械磨损、传动带的打滑等因素造成速度匹配失调，形成断纸、厚度不均等现象。 1.直流调速传动存在如下问题：1）直流电机整流子磨损严重，易烧毁，导致停机时间长；2）直流电机维修困难多，要求高，修理费用也高；3）测速发电机易磨损，造成传动系统精度低；4）直流调速控制系统复杂，调试困难，一般技工很难掌握。2.交流滑差电动机由两部分构成，即普通交流电机和转差离合器。通过调整离合器励磁线圈的电压，来调节电机的转速，耗电量大，传动效率低，速度精度差，速度不够稳定，从而影响产品的质量。传统造纸机变频控制的意义：造纸机械结构上大致由流浆箱、网部、压榨部、干燥部、压光、收卷几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。为了降低能耗、优化产品质量，提高劳动生产率，现代化的造纸设备多采用多电机分部传动，即在每一个传动分部安装交流电动机并配制相应的变频器、要求各分部能够实现同步控制，并能够在一定的范围内调速。造纸是一个连续生产的过程，因此生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及精确的调速功能：1）各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致，便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸；2）连续平稳地拖动纸机运行；3）具有平滑加减速功能。变频改造实施前后的对比：（一）节能效果：1、变频装置节能效果好，功率因数高；2、传统电机节能效果低，在低速时，有近3/4的能量被浪费。（二）安装方式：1、变频装置安装方便，电机和负荷不动，将其加入电源侧即可；2、液力耦合器需装在电机和负荷中间，在安装时需将电机移位方能安装。（三）安全性：1、变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行；2、液力耦合器出现间题后，必需停机维修。（四）运行精度：1、变频运行精度高，能实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变；2、液力耦合器靠油量和负荷的拉动调速，调速精度低，转速随负荷变化。3.1.3TSXT系统安全节电器是一种适用于低压用电系统的通用节电装置TSXT系统安全节电器采用专门针对瞬变设计的抑制开关元件，通过治理电网污染来实现节能，治理对象包括谐波、浪涌、瞬变。节电效果随污染指数变化而变化，故 TSXT系列系统安全节电器属于被动节能的设备。瞬变使电耗增加，主要表现为：1、使用电效率下降：瞬变的冲击作用会在开关装置及其它接触性器件上生成氧化性碳膜层，而每一欧姆阻抗的氧化性碳膜层的产生和存在，可使电机的效率损失13%，导致线路电耗增加。2、使电机温度升高：瞬变可导致电机因负载电流损失增加和铜损提高、多余的电能转换成热能，使温度上升。而电机温升每升高一度，大约增加损耗4%。3、产生电流的集肤效应，使输电线等效截面积减小，使线路损耗增加。集肤效应使电机和变压器铜损、铁损增加而过热，使变压器铁芯产生磁滞伸缩现象，磁滞回线面积的增加使得铁芯材料由于过度磁滞引起电流损失增加，噪音增加。TSXT系统安全节电器是一种系统节电器，应用时必须实行系统布控才能起到很好的作用效果，即在主配电母线上，各分支线路空气开关下端以及个分配电柜空气开关下端均需安装系统节电器，只有这样才能形成一个网，将瞬流的所有通路都切断，一旦瞬流出现，立即就地泄放，从而消除瞬流可能造成的系统能耗和电气设备损害。根据TSXT系统节电器宜在低压配电系统中采用布控节能的特点，SSS纸业有限公司在7个生产车间设计分三级布控安装TSXT系统节电器共152台。TSXT系统安全节电器是在相线与零线之间设定一个箝位值，所有高于该位值的电压尖峰均被迅速抑制，从而抑制了过压，使其对末端负载和整个系统的影响减少到最轻的程度，能有效地抑制电网中的谐波及瞬变、浪涌，具有净化电网之功效。3.1.4无功补偿可以有效的进行谐波治理进一步达到节能效果目前GGGSSS纸业有限公司有很多大型传动设备，而传动调速控制系统中有很多非线性负载，如：直流调速装置、变频器、UPS、整流单元等，因此在生产过程中电网中会产生大量的谐波电流，特别是3次、5次、7次谐波的产生，严重污染了电网，同时也影响设备的正常运行。电容器组可起到吸收高次谐波电流的作用，因此，通过无功补偿可以有效的进行谐波治理和节能。谐波对此安全设备的主要危害主要表现为以下几点：、对变压器的影响对变压器而言：谐波电流可导致铜损和杂散损的增加；谐波电压则会增加铁损。谐波与基本波运行的正弦电流和电压相比较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降，运行温度同时升高。、对电力电缆的影响在导体中非正弦波电流产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相比较，则非正弦波有较高的热量。额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2R损耗增加。工厂内输配电线路多是电缆线路，与架空线路相比，电缆线路对地电容要大1020倍，而感抗仅为其1/31/2，所以很容易形成谐波谐振，造成绝缘击穿。、对电动机的影响谐波电流和谐波电压对感应及同步电动机所造成的主要效应是在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。特别是造纸行业尤为明显。对于旋转电机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。像五次和七次这种谐波源，电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振荡。如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振现象，进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。、对电子设备的影响主要指PLC、一些专用的控制电路板、计算机等，这些电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，通常要求总谐波电压畸变率(THD)小于5%，且个别谐波电压畸变率低于3%，较高的电压畸变率可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。、对开关和继电保护设备的影响谐波电流会引起开关的额外损失，并提高温升使承载基波电流能力降低。温度的提高对某些绝缘组件会降低其使用寿命。低压断路器的固态跳脱装置，就是根据电流峰值来动作的，而此种形式的跳脱装置会因为谐波而导致继电保护装置误动作或拒动，导致电气设备不正常跳闸，无故障停机。3.2项目建设的先进性三段通汽设备的先进性：1.采用先进的控制系统：在三段通汽改造中供热系统采用以Siemens S7-300 PLC为核心的控制系统取代原控制柜，改进数据通讯网络，组成新的QCS，用于对抄纸过程的定量、水分的控制。本系统由现场仪表、PLC、带触摸屏的奔腾级计算机构成。具有界面友好、操作简便、安全可靠、维护方便等优点。进口QCS定量水分在线检测核心技术的应用，解决了束缚抄纸过程中定量控制水分的“瓶颈”问题。2.采用开式热泵供汽方式，如下图所示：本系统有如下优点：它可以充分利用二次闪蒸汽，在系统分段合理、供热基本平衡的情况下，可以最大限度地减少补充新鲜蒸汽的用量。有利于烘缸冷凝水的排除顺畅，减轻干燥部的传动符合，增加烘缸的热传导，提高烘缸的总干燥能力。用水力引射泵替代传统的真空设备，不但有助于第三段的冷凝水排除，还可以回收三段尾气的余热，供热系统不论是开车前还是运行中，无需采取任何附加措施，不凝性气体始终能畅通排出。纸机传动系统的先进性：传动系统中压光机和卷纸机均采用先进的转矩控制系统。可以稳定卷纸的张力，在引纸时速度控制，建立张力后人工切换为力矩控制，利用力矩闭环保证张力的稳定，张力调节功能在PLC控制器中完成，传动接受转矩给定，保证张力恒定。传动系统提供了Profibus-DP的通讯接口，采用ABB专用总线适配器 Profibus DP Adapter实现与PLC之间的两线连接。传动的所有控制命令和设定值都通过通讯链进行交换。传动的实际值和状态也全部通过数据线交换。传动的急停命令是通过外部端子送入的，而不是通过通讯方式。急停命令可来自变频柜门上的急停按钮，也可以来自现场的操作台上的急停按钮。两者都是进入变频器的DI口，急停时传动按照变频器内部定义的急停方式快速停车。急停方式可定义为：惯性停车、斜率停车，其斜率是可以通过参数设定的。本项目实施后吨纸耗汽量为3.04吨，耗电量为550.8 KWh，用水量为14.9吨，具体汇总情况见下表序号能源名称单耗/吨纸折标煤（kg）1蒸汽3.04吨303.082电550.8kWh67.693新水14.9m31.28合计372.05表3-1吨产品综合能耗汇总表根据造纸行业产业政策，造纸行业节能减排的主要目标是：2010年实现造纸产业吨产品平均用水量由103m3降到80m3，综合平均能耗（标煤）由2005年1.38吨降到1.1吨。根据国家发改委公告2006年第87号（2006年12月1日）制浆造纸行业的清洁生产评价指标体系（试行）表7中指出印刷书写纸综合能耗680kg/t产品，取水量30m3/t产品。本项目实施后吨纸综合能耗折标煤为372.05kg，用水量为14.9m3，能够符合造纸行业2010年节能减排目标的要求也能符合制浆造纸行业清洁生产评价指标，在国内外均处于先进水平。4分析评价依据（一）相关法律、法规、规划1中华人民共和国节约能源法（中华人民共和国主席令2007第77号）2中华人民共和国清洁生产促进法（中华人民共和国主席令2002第七十二号）3中华人民共和国环境保护法中华人民共和国主席令1989第22号4中华人民共和国建筑法中华人民共和国主席令1997第91号5重点用能单位节能管理办法 （原国家经贸委令第7号）6节能中长期专项规划（发改环资20042505号）7GGG省节约能源条例（2009年7月24日GGG省第十一届人民代表大会常务委员会第十二次会议修订）8KKK县城市总体规划9KKK县国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要（二）行业准入条件1造纸产业发展政策2印染行业准入条件（国家发改委2008）（三）产业政策和指导性文件1国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知 2.国务院关于发布促进产业结构调整暂行规定的通知（国发200540号）3. 产业结构调整指导目录(2007年本) （征求意见稿） 4.中国节能技术政策大纲（计交能1996905号）5.固定资产投资项目节能评估和审查指南（2006）发改环资（2007）21号。6国家发改委关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇（章）”编制及评估的规定（国家计委19972542号）8国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知（发改投资20062787号） 9GGG省人民政府办公厅关于切实做好固定资产投资项目节能评估审查工作的通知鲁政办发200742号10国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术(国家发改委2005第65号) 11GGG省企业技术改造项目节能评估审查暂行办法12FFF政府关于切实做好固定资产投资项目节能评估审查工作的通知聊政办发200758号（四）工业类相关标准和规范1.工业企业能源管理导则 GB/T 15587-19952.造纸工艺流程优化设计与生产新技术及设备操作维护和质量监测标准规范3.用能单位能源计量器具配备和管理通则GB17167-20064.产品单位产量能源消耗定额编制通则GB/T1716719975.综合耗能计算通则GB2589-19906.工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准 GB/50185-19937.动力机器基础设计规范GB/T50040-19968.低压配电设计规范GB/T50054-19969.建筑给排水设计规范GB/T50015-200310.通用设备配电设计规范GB/T50055-199311.工业设备及管道绝热工程设计规范GB/T50246-199712.建设项目经济评价方法与参数 （五）用能管理方面的标准1.评价企业合理用电技术导则 GB/T3485-19982.评价企业合理用热技术导则 GB/T3486-19933.节电措施经济效益计算与评价GB/T13471-19926）4.三相配电变压器能效限定值及节能评价值 GB /20052-2006（六）其他1.GGGSSS纸业有限公司与GGG正信能源工程技术有限公司签订的委托合同。2.GGGSSS纸业有限公司能量系统优化技术改造项目的相关批复文件等（七）评估内容1.项目是否符合有关节能法律、法规、规章和产业政策，是否选用国家和省、市已公布淘汰的用能设备以及国家和省、市产业政策限制内的产业序列和规模容量或行业已公布限制（或禁止）的工艺；2.项目用能总量及用能品种是否合理；3.项目能耗指标是否超过国家和地方规定的产品定额指标；4.项目是否符合国家、地方和行业节能设计规范、标准，主要工艺流程是否采用节能新技术；5.单项节能工程项目和综合能耗指标是否符合国家和地方有关标准等。5项目技术改造内容分析5.1建设内容1. 将原有的并联无循环蒸汽加热系统，由技术先进的三段供汽循环利用系统代替。将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的2、现有生产线由于电动机转速不可调，电动机只能工作在开或停两种状态，即使当热负荷很小的时候，也必须至少开一台，电动机的功耗远大于实际负载的需要，从而造成不必要的能耗。用于电机控制的变频器既可以改变电压又可以改变频率，进而提高功率因数，大大降低耗电量。所以本项目对现有1760、1880、3150等7条造纸生产线的纸机传动系统及一个供水车间，一个污水治理车间和两个白水回收车间的电机（共152处）进行变频改造3、在7条造纸生产线低压用电设备上安装TSXT系列系统安全节电器。4、在电力系统中增加无功功率补偿设备与装置，使系统功率因数由原来的0.90提高到0.95。5.1.1三段通汽改造三段供汽是根据烘缸一温度曲线把烘缸群分成三段：高温区、中温区、低温区，分别对各段的烘缸表面温度进行控制这是一种多段串联逆向蒸汽的供热系统(如下图)，在各段烘缸间依靠闪蒸压力及冷凝水系统的压差推动蒸汽冷凝水闪蒸产生的二次蒸汽作为低温段的热源，蒸汽的能量利用比较充分。图5-1改造前供汽原理图图5-2三段通汽原理图GGGSSS纸业有限公司安装了8套由安丘市立圆造纸设备自控设备厂纸机供热节能系统，该系统由热泵、闪蒸罐及冷凝水回收等相应配套的自控装置组成。该系统为循环供汽方式，将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的。将原纸机供汽方式改为三段供汽，一段冷凝水排到1号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽, 再经过热泵将二次汽供二段使用, 1号闪蒸罐及二段冷凝水排到2号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽通过热泵供三段使用。5.1.2纸机传动系统变频改造纸机负载属于二次方转矩负载，即转矩T与转速的二次方成正比，Tn2，而电动机轴上的输出功率PTn，Pn3，即电动机轴上的输出功率与转速的三次方成正比。由此可见，当电动机的转速稍有下降时，电动机功率损耗就会大幅度地下降，耗电量也就大为减少。由于现有纸机传动系统电动机转速不可调，电动机只能工作在开或停两种状态，即使当热负荷很小的时候，也必须至少开一台，电动机的功耗远大于实际负载的需要，从而造成不必要的能耗。变频器可以把电压和频率不变的工频电流变换为电压和频率可变的交流电。变频器在改变频率的同时改变电压。电机的速度公式如下：n=60f/p(1-s)n:电机的转速 f:电源频率 p:电机磁极对数 s:电机的转差率由于电机的工作原理决定了电机的磁极对数是固定不变的，所以不适合通过改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供给电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由控制。因此改变频率和电压是最有的电机控制方法，变频器在改变频率的同时改变电压，因此在电机上使用变频器可以大大降低耗电量。GGGSSS纸业有限公司现有1760、1880、3150等造纸生产线7条，现在准备对7个车间的纸机传动系统进行变频改造。表5-1变频器应用一览表车间总功率（KW）台数一车间198.713二车间207.114三车间394.5524四车间302.421五车间326.425六车间329.925七车间523.125其它108.45合计2390.55152（二）以三车间纸机传动系统改造为例说明系统的变频改造方案本系统由真空伏辊、驱网辊、真空吸移辊、引纸辊1、引纸辊2、压榨、底辊、正压、光压、一组缸、二组缸、施胶机1、施胶机2、三组缸、压光机、卷纸机、助剂螺杆泵、滑石粉螺杆泵、摇振、抄造提浆泵、小圆网、饰面辊、扫描架共24个传动点组成，总装机容量394.55KW。各部分具体参数如下表：表5-2车间变频改造前后电机输出功率对比表序号使用位置电机功率（kW）变频器型号改造前电机输出功率（kW）改造后电机输出功率（kW）台数三车间真空伏辊37ACS600-37KW37371三车间驱网辊25ACS600-22KW25221三车间真空吸移18ACS600-15KW18151三车间真空压榨33ACS600-30KW33301三车间引纸辊111VF-A5-7.5KW117.51三车间引纸辊211VF-A5-7.5KW117.51三车间压榨37ACS600-30KW37301三车间底辊30ACS600-30KW30301三车间正压42ACS600-37KW42371三车间光压14ACS800-11KW14111三车间一组缸22ACS800-22KW22221三车间二组缸22.5ACS600-18.5KW22.518.51三车间施胶122ACS600-11KW22111三车间施胶222ACS600-11KW22111三车间三组缸18.5ACS600-18.5KW18.518.51三车间压光机27ACS600-22KW27221三车间卷取19ACS800-15KW19151三车间助剂螺杆泵2.6BT40S-2.2KW2.62.21三车间滑石粉螺杆泵4.5SB40S-3.7KW4.54.51三车间摇振3.7BT40S-2.2KW3.73.71三车间抄造提浆泵21IHF-18.5KW21211三车间小圆网4.5BT40S-3.7KW4.54.51三车间饰面辊21.1VF-A5P-18.5KW21.121.11三车间扫描架1.3ORM-0.75KW1.31.31合计469.7 KW394.55KW469.7 KW394.55KW243、ACS系列变频器的主要功能（1）变频器主要特点ACS变频器是第一代采用直接转矩控制技术（DTC）的交流变频器，它能够在没有光码盘或测速电机的反馈的条件下，精确控制任何标准鼠笼电机的速度和转矩。DTC是交流传动的一种先进的电机控制方式，逆变器的通断直接控制电机的关键变量：磁通和转矩。DTC功能块图见下图：图5-3ACS系列变频器功能图块工作原理：测量的电机电流和电压作为自适应电机模型的输入，这个模型每隔25s产生一组精确的转矩和磁通的实际值。电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值做比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值做比较，依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关位置。由于变频装置有可靠、优越的性能和节能降耗的优点，如今已经广泛应用于变频调速各领域。应用变频器后的工艺特点：（1）精确的速度控制DTC控制技术变频器采用直接转矩控制对交流传动来说是一个最优的电机控制方法，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制。它开发出交流传动前所未有的能力并给所有的应用提供了益处。DTC直接转矩控制，是交流传动领域电机控制方式的一次革命，它从零速开始不使用电机轴上的脉冲码盘反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。在DTC中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。高速数字信号处理器与先进的电机软件模型相结合使用机的状态每秒钟被更新40000次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，变频器的每一次开关状态都是单独确定的。使得纸机系统的动态变化做出快速响应。对于稳定车速，方便操作，减少断纸有了稳定的基础。开环动态速度控制精度可以达到闭环磁通矢量控制的精度。静态速度控制精度为标称速度的0.1%到0.5%，它满足了绝大多数的工业应用。当要求更精确的速度调节时，可以采用电机轴头的脉冲增量编码器进行速度闭环控制，得到了0.01%的稳速精度和0.1%sec的动态速降。直接转矩控制的完美的性能是基于准确的电机模型，这个模型是在电机辨识运行中自动确立的：在传动起动过程中，变频器带动电机运行约一分钟。控制电路监视在运行中电机的反应，建立并优化电机的数学模型。（3）转矩控制变频器的转矩控制，由于采用了直接转矩控制，并且有毫秒级的速度响应。这个特性对压光机和卷纸机控制是非常有用的，可以稳定卷纸的