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摘要：為了對紡紗廠(chǎng)能耗情況進(jìn)行量化分析，以11.52萬(wàn)錠集聚紡生產(chǎn)線(xiàn)為例，介紹了工藝流程和設備配臺，統計了各工序主輔機、空調、除塵、制冷和照明等設備的總裝機功率，對生產(chǎn)中實(shí)際總功率進(jìn)行了測試，并對各類(lèi)設備額定功率占比和實(shí)測功率占比進(jìn)行了分析對比，找出無(wú)效能耗產(chǎn)生的原因和節能技術(shù)改造的項目。提出了一系列措施，包括采用空調風(fēng)機變頻控制，除塵系統和精梳吸落棉系統采用恒壓變流量系統控制，細紗機吸棉風(fēng)機與單定監測系統采用關(guān)聯(lián)控制，優(yōu)化集聚紡負壓風(fēng)機頻率，避峰用電等。采用上述綜合節能技術(shù)措施，全年可節約用電319.4萬(wàn)kW•h，實(shí)現全廠(chǎng)綜合節電5.7%的目標。 關(guān)鍵詞：紡紗廠(chǎng)；能耗分析系統；智能網(wǎng)關(guān)；電力監測；電能管理 0.引言 現代新型紡織廠(chǎng)不斷朝著(zhù)規模大型化、設備自動(dòng)化、運行高速化的方向發(fā)展。每萬(wàn)錠裝機功率達到1100kW以上，具有連續運行、負荷率高的特點(diǎn)�？諌�、空調除塵及吸落棉設備裝機功率高，用電負荷大，使實(shí)際能耗提高。在運行管理過(guò)程中，分析統計各工序設備的裝機功率和實(shí)際能耗情況，找出具有節能改造潛力的部位，采用成熟節能技術(shù)和有效管理措施，降低無(wú)效能源消耗，是企業(yè)節能增效的有效途徑。本研究根據某新建的現代化11.52萬(wàn)錠集聚紡紗生產(chǎn)線(xiàn)的具體情況，通過(guò)對主輔機裝機功率統計、實(shí)際能耗測試和用能情況分析，理清紡紗車(chē)間空調除塵設備的裝機功率與實(shí)際功率比，以找出節能運行管理的部位，并就幾種行之有效的節能措施進(jìn)行討論。 1.紡紗生產(chǎn)線(xiàn)能耗情況分析 大小與車(chē)間主機工藝配備有關(guān)，現以某11.52萬(wàn)錠集聚紡生產(chǎn)線(xiàn)為例進(jìn)行分析。 1.1工藝流程與設備配置 該紡紗生產(chǎn)線(xiàn)設計規模11.52萬(wàn)錠，主機為新型國產(chǎn)設備，主要紡制中細特精梳棉紗，工藝流程和設備配置數量如下。JWF1012型往復式抓棉機（3臺）→FA103B型雙軸流開(kāi)棉機（3臺）→JWF1102型單軸流開(kāi)棉機（3臺）→JWF1026-160-10型多倉混棉機（4臺）→JWF1124C-160型單輥筒清棉機（4臺）→JWF016型異纖機（4臺）→JWF1054型除微塵機（4臺）→JWF1204B型梳棉機（50臺）→JWF1313型并條機（12臺）→JWF1383型條并卷機（6臺）→JWF1278型精梳機（35臺）→JWF1312B型并條機（12臺）→JWF1458A型粗紗機（18臺）→JWF1566JM型細紗機1200錠（96臺）→VCRO-E型自動(dòng)絡(luò )筒機72錠（26臺）。 輔助設備有清梳聯(lián)除塵系統9套，精梳吸落棉系統4套，前紡空調系統4套，細紗空調系統8套，絡(luò )筒空調系統2套�？諌簷C3臺，兩用一備，設計供氣量64.4Nm3/min，供氣壓力0.85MPa。車(chē)間占地面積40986m2。主車(chē)間采用輕鋼門(mén)字形結構，附房采用鋼筋混凝土框架結構。工廠(chǎng)地點(diǎn)在河南某地。 1.2主輔機裝機功率 按照設備銘牌統計設備裝機功率，分工序主輔機設備裝機功率匯總如表1所示。 表1分工序主輔機設備裝機功率一覽表 
從表1可以看出，包含制冷設備時(shí)，合計總功率13550.6kW，其中各設備裝機功率占比為：主機73.2%，空調14.0%，除塵4.2%，空壓2.1%，制冷5.0%，照明1.5%。由于近年來(lái)紡織設備自動(dòng)化程度不斷提高，清梳聯(lián)工序裝機功率有較大提高。按主輔機計算，車(chē)間主機設備裝機功率占比73.2%，空調設備占比14%，除塵設備占比4.2%，空壓制冷設備占比7.1%。按工序計算，清梳聯(lián)工序占比11%，精并粗工序占比12.7%，細紗工序占比58.7%，絡(luò )筒工序占比10.1%。由于制冷設備在夏季最熱月視情況運行，按常年運行設備分類(lèi)，主機設備裝機功率占比77%，空調除塵裝機占比18.2%，除主機設備外空調除塵是能源消耗大戶(hù)。 1.3主輔機實(shí)際能耗 根據紡紗各工序設備的具體特點(diǎn)，設備配備功率的保險系數和負荷系數都存在差異，造成設備裝機功率和實(shí)際能耗相差較大，運行中各設備的實(shí)測用電量真正體現了設備的實(shí)際能耗情況。以車(chē)間正常滿(mǎn)負荷生產(chǎn)中細特集聚紡紗為基礎，2020年1月至6月我們對車(chē)間總用電量和空調除塵系統用電量進(jìn)行了實(shí)測統計，如表2所示。 表2車(chē)間總用電和空調除塵用電情況統計
從表2中用電量統計情況可知，在不開(kāi)制冷機的情況下，由于主機裝機功率大，負荷系數沒(méi)有空調除塵設備的高，主機實(shí)際功率占比沒(méi)有安裝功率占比高�？照{系統采用了空調溫濕度自動(dòng)控制技術(shù)，車(chē)間空調系統的耗電量，正常月份仍占車(chē)間總用電量13%~13.9%，略小于裝機功率14.7%占比。除塵系統由于采用工頻運行，實(shí)耗功率占車(chē)間總電量的6.5%~6.9%，大于裝機功率4.4%的占比。在沒(méi)有開(kāi)啟制冷的情況下，空調除塵用電量占車(chē)間總用電量的18.5%~20.7%，說(shuō)明空調除塵系統的耗電量不可忽視，是節能運行管理的程序。 為了進(jìn)一步分析除塵設備和服務(wù)主機的能耗情況，對清棉、梳棉、精梳主機設備安裝功率和配套除塵設備功率進(jìn)行統計，在車(chē)間主機設備全開(kāi)、濾塵設備正常運行的情況下，測定對應的實(shí)耗功率，如表3所示。 表3前紡主機與配套濾塵設備的安裝與實(shí)耗功率對比
從表3可以明顯看出，主機設備安裝功率比濾塵設備配套功率高，主機安裝功率占比61.4%~70.8%，配套除塵設備功率占比為29.3%~38.6%。但主機實(shí)耗功率占比只有41.3%~53.3%，負荷系數為0.374~0.435；由于除塵設備采用設計配套風(fēng)機參數直接開(kāi)車(chē)，除塵設備實(shí)耗功率占比為46.7%~58.7%，設備負荷系數0.791~0.983。說(shuō)明濾塵設備的負荷系數很大，實(shí)耗功率占比提高，能耗較大，是節能運行管理的重點(diǎn)。 2. 主要節能措施研究 2.1空調系統節能 空調系統能耗是繼主機設備后的一大戶(hù)。由于空調系統是按車(chē)間設備全開(kāi)、設備發(fā)熱量大、夏季室外溫濕度參數高的狀態(tài)進(jìn)行設計配套的。運行中多數情況車(chē)間冷負荷小于設計值，這就要求空調系統要隨著(zhù)車(chē)間負荷的變化隨時(shí)進(jìn)行調節，采用算法準確的空調自動(dòng)控制系統很有必要。在保證車(chē)間溫濕度和氣流穩定的前提下，把節能調節作為重要考慮因素，利用室外合適的新風(fēng)，以減少風(fēng)機、水泵運行頻率，達到節能降耗的目的。在空調調節過(guò)程中，自控系統利用熱焓比較，采取新風(fēng)冷量?jì)?yōu)先，分段準確節能控制的措施。在水泵和風(fēng)機的調節過(guò)程中，區別對待水泵和風(fēng)機的先后順序，需要降速運行時(shí)，先降大功率電機后降小功率電機。需要升速運行時(shí)，先小功率電機后大功率電機，節省電耗。為分析風(fēng)機變頻調速的能耗情況，以30kW軸流風(fēng)機為例，進(jìn)行各頻率段能耗檢測，實(shí)測能耗情況如表4所示。 表4風(fēng)機不同頻率下實(shí)測能耗對比
從表4可以看出，頻率每降低1Hz，風(fēng)機實(shí)測功率降低1kW~1.6kW，符合風(fēng)機功率與轉速3次方呈正比的基本規律。在冬季低速運行的情況下，甚至能降到原風(fēng)機能耗的50%。風(fēng)機能耗雖然隨著(zhù)頻率降低下降，但風(fēng)機低運行頻率不宜低于35Hz，否則會(huì )大幅降低送風(fēng)量和送風(fēng)壓力，影響車(chē)間氣流組織和換氣。表4中35Hz~45Hz為風(fēng)機設定的常規運行頻率段，在額定頻率的70%~90%之間，節能效果明顯。 2.2除塵系統節能 一般設計人員依據主機設備廠(chǎng)家提供的除塵排風(fēng)量、壓力參數，適當乘以安全系數來(lái)進(jìn)行除塵設備和風(fēng)機風(fēng)量和壓力的配備。在實(shí)際運行中多數系統呈現運行風(fēng)量偏大，壓力較高的現象，造成系統無(wú)效能耗增加。從表3可以看出，除塵設備的實(shí)際能耗接近于主機設備的實(shí)耗功率，是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。 采用恒壓變流量控制自適應除塵系統，通過(guò)保證主要吸風(fēng)口負壓的方法，適應不同品種、不同運行情況下除塵及吸落棉設備的運行，可提高濾塵系統設備綜合節能。采用恒壓變流量自適應控制系統改造，可使清梳聯(lián)除塵系統在主機正常運行的情況下主風(fēng)機實(shí)耗功率下降25%以上。降低除塵吸落棉系統無(wú)用能耗，是濾塵吸落落棉系統節能改造的有效方法。 另外，把控好濾塵和吸落棉等輔機設備的開(kāi)關(guān)車(chē)時(shí)間，做到緊跟車(chē)間主機設備停開(kāi)車(chē)，減少輔機設備無(wú)用能耗時(shí)間，杜絕電能浪費�？梢圆捎弥鬏o機設備聯(lián)動(dòng)的形式進(jìn)行聯(lián)鎖控制，通過(guò)聯(lián)鎖電路使輔機設備緊跟主機設備實(shí)現先開(kāi)后停，減少輔機設備開(kāi)車(chē)過(guò)早、停車(chē)過(guò)晚造成的電能浪費。 以本案為例，若對清梳聯(lián)除塵及精梳吸落棉系統進(jìn)行恒壓變流量改造，按表3中除塵系統實(shí)際能耗，按保守數據15%節能計算，該車(chē)間每月可節電4.5萬(wàn)kW·h，全年可節電54萬(wàn)kW·h。 2.3細紗吸棉風(fēng)機節能試驗 一般細紗吸棉風(fēng)機都是以50Hz額定頻率工作，無(wú)論斷頭多少，吸棉風(fēng)機一直高速運行。參考細紗吸棉風(fēng)機節能改造經(jīng)驗，利用主機單錠監測裝置，與吸棉風(fēng)機變頻器進(jìn)行關(guān)聯(lián)，根據斷頭數量來(lái)控制吸棉風(fēng)機的運行頻率，以達到節能降耗的目的。以1070錠118﹟細紗機為例，吸棉風(fēng)機7.5kW，紡紗品種JC9.8tex，錠速20000r/min，落紗長(cháng)度5717m。利用單錠監測裝置關(guān)聯(lián)控制吸棉風(fēng)機變頻器，控制風(fēng)機運行頻率，將吸棉風(fēng)機低頻率設定為35Hz，工頻運行時(shí)少斷頭根數為50根，每個(gè)頻率段運行試驗6h，在車(chē)間生產(chǎn)不受影響的情況下吸棉風(fēng)機能耗試驗結果如表5所示。 表5吸棉風(fēng)機不同頻率能耗試驗
從表5可以看出，以工頻50Hz運行時(shí)實(shí)耗功率大，為4.84kW。在保證工藝要求前提下，采用吸風(fēng)機頻率與單錠監測關(guān)聯(lián)技術(shù)，依據細紗機斷頭數量來(lái)控制風(fēng)機變頻器，吸棉風(fēng)機實(shí)際功率有大幅度降低。在保證笛管吸棉口小負壓450Pa的條件下，經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行試驗，實(shí)測吸棉風(fēng)機功率為2.40kW，與50Hz工頻運行相比，單臺功率降低2.44kW�？紤]到品種、配棉、吸棉管狀態(tài)、風(fēng)箱花清掏等情況，將吸棉風(fēng)機低值設定為40Hz，笛管吸棉口小負壓600Pa，對不同品種多臺細紗機進(jìn)行試驗，日單臺用電量如表6所示。 表6不同品種吸棉風(fēng)機與單錠監測關(guān)聯(lián)后節能比較
由表6可以看出，采用單錠關(guān)聯(lián)技術(shù)對吸棉風(fēng)機進(jìn)行改造，單臺細紗機平均日可平均節電45.25kW•h，全車(chē)間節電4344kW•h，全年可節約用152萬(wàn)kW•h。 2.4集聚紡負壓風(fēng)機節能試驗 細紗集聚紡負壓風(fēng)機都是在高負壓值下運行，這樣不但能耗較高，電器設備長(cháng)期滿(mǎn)負荷運行，大大縮短了使用周期，增加了保養工作量。通過(guò)大量試驗，把負壓值做適量調整，在滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求的情況下，可以降低負壓風(fēng)機的運行頻率，達到減負降耗的目的。在滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的情況下，對兩個(gè)品種10臺集聚紡負壓風(fēng)機頻率進(jìn)行了調節試驗，細紗機301#~305#紡JC11.8tex，208#~212#紡JC9.8tex，具體能耗比較如表7所示。 表7集聚紡負壓風(fēng)機頻率調節試驗對比
從表7可以看出，通過(guò)對集聚紡風(fēng)機頻率的調節，在滿(mǎn)足正常生產(chǎn)的情況下，試驗機臺平均可實(shí)現每臺降低功率1.5kW，若在全車(chē)間推廣，可降低功率144kW，全年可實(shí)現節電113.4萬(wàn)kW•h。 2.5科學(xué)調度避峰用電 現在國家電網(wǎng)供電，一般采用峰平谷電價(jià)階梯供電，峰平谷每個(gè)時(shí)段各占8h，以平段電價(jià)為基礎，峰段電價(jià)是平段電價(jià)的1.5倍，谷段電價(jià)只是平段電價(jià)一半。一般清梳生產(chǎn)能力較大，主要以“保供應”為主，利用谷段、平段低電價(jià)時(shí)段，前紡多做儲備，減少峰段開(kāi)車(chē)時(shí)間，節約電費。以本車(chē)間為例，清梳聯(lián)實(shí)際功率788.2kW，若按平均每天峰、平段各減少運行1.5h，每天峰段、平段可分別少用電1182.3kW•h，每年可節約電費39.73萬(wàn)元。 3.安科瑞建筑能耗分析系統3.1概述 Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶(hù)端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過(guò)對用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶(hù)可按照國家有關(guān)規定實(shí)施能源計算，分析現狀，查找問(wèn)題，挖掘節能潛力，提出切實(shí)可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門(mén)報送能源計算報告。 3.2應用場(chǎng)所 適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區、大型物業(yè)、學(xué)校、醫院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。 3.3系統功能 3.3.1系統概況 平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當日，當月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。 3.3.2用能概況 對建筑、部門(mén)、區域、支路、分類(lèi)分項等用能進(jìn)行對比，支持當日逐時(shí)趨勢、當月逐日趨勢曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統計對比、總能耗同環(huán)比對比。
3.3.3用能統計 對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類(lèi)能源用能進(jìn)行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進(jìn)行生成柱狀圖。
3.3.4復費率統計 復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進(jìn)行統計分析。支持數據導出到EXCEL。
3.3.5同比分析 對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進(jìn)行用能數據同比分析。
3.3.6能源流向圖 能源流向圖展示單棟建筑指定時(shí)段內各類(lèi)能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。
3.3.7夜間能耗分析 夜間能耗以表格、曲線(xiàn)、餅圖等形式對選擇支路分類(lèi)能源在指定時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統計對比，支持導出報表。
3.3.8設備管理 設備管理包括，設備類(lèi)型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶(hù)合理管理設備，確保設備的運行。
3.3.9用戶(hù)報告 用戶(hù)報告針對選定的建筑自動(dòng)統計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。
4.系統硬件配置
5. 結語(yǔ) 通過(guò)對紡紗廠(chǎng)主輔機設備裝機功率統計分析，對主機用電及空調除塵系統用電的測量統計，得知新型紡紗空調除塵系統的裝機功率（不計制冷裝機）達到全廠(chǎng)裝機功率的18.2%，在空調系統采用自動(dòng)控制系統的情況下，平均實(shí)耗功率占全廠(chǎng)功率的20.2%，空調系統是節能管理的關(guān)鍵部位。對清梳聯(lián)配套的除塵系統和精梳配套的吸落棉系統實(shí)際用電測試統計發(fā)現，除塵系統和吸落棉系統實(shí)際用電功率占總用電功率46.7%~58.7%，清梳聯(lián)輔機和精梳輔機的節能同樣應該引起重視。 對于現代紡紗廠(chǎng)，采用比較成熟的節能技術(shù)，如除塵和精梳吸落棉系統采用恒壓變流量調速控制，細紗吸棉風(fēng)機采用單錠關(guān)聯(lián)技術(shù)控制運行頻率，對細紗集聚紡吸風(fēng)機頻率進(jìn)行整定優(yōu)化，對于類(lèi)似前紡清梳聯(lián)等工序科學(xué)調度，充分利用峰平谷電價(jià)優(yōu)勢，調整生產(chǎn)時(shí)間節點(diǎn)，節能效果明顯。以本研究所在企業(yè)為例，采用上述技術(shù)和管理措施，可實(shí)現全廠(chǎng)每年節電319.4萬(wàn) kW•h，達到綜合節電5.7%節能效果。 參考文獻 [1]高龍，周義德.現代紡織空調工程[M].北京：中國紡織出版社，2018：41-56. [2]趙榮義，簡(jiǎn)明空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998：59-60. [3]趙楠楠，王素英，周義德，王朝根.現代紡紗廠(chǎng)能耗量化分析與節能措施[J]. [4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版. 安科瑞唐曉娟13774431042 |
