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西門子羅賓康變頻器節(jié)能管理三步走
8“變”3的節(jié)能魔術(shù)
——太鋼攜手西門子的一次時(shí)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(zhuǎn)彎的謎底，卻不是太鋼的答案，因?yàn)椋F膽雄心的太鋼人顯然要在節(jié)能的數(shù)字之變上制造一個(gè)更大的魔術(shù)。經(jīng)過太鋼和西門子的通力合作，變頻器化身“魔術(shù)師”，成功將燒結(jié)風(fēng)機(jī)中單個(gè)電機(jī)的耗電量從每小時(shí)8千度“變”為3千度。
面積超過600m2的太鋼4號燒結(jié)機(jī)，使用了兩套西門子羅賓康高壓變頻器與高壓電機(jī)。在這座大型不銹鋼企業(yè)里，時(shí)間觀被詮釋為：節(jié)能、生產(chǎn)都是一種與時(shí)間的賽跑。時(shí)間與能效可以“魔術(shù)”置換的感受，尤為強(qiáng)烈。一臺大變頻一個(gè)小時(shí)就能節(jié)電5千度，兩臺大變頻一天可節(jié)電24萬度。如按自供電價(jià)0.4元/度計(jì)算，一年節(jié)約電費(fèi)3000余萬元，18個(gè)月就收回了設(shè)備成本，節(jié)能率可達(dá)40%，使得初始的設(shè)備投資轉(zhuǎn)化為一次成功的戰(zhàn)略性技術(shù)創(chuàng)新。
太鋼四號燒結(jié)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)外景
不銹鋼巨子搭檔節(jié)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(chǎn)品助力其中。從一角硬幣到火箭衛(wèi)星，從百姓餐桌到三峽大壩，太鋼生產(chǎn)的不銹鋼以其絕對優(yōu)勢占領(lǐng)了國內(nèi)不銹鋼市場近半壁江山。作為不銹鋼熔煉的初始流程，燒結(jié)工序是關(guān)鍵所在。究竟采用哪種變頻驅(qū)動方案，是一個(gè)重大的方向性選擇。
當(dāng)時(shí)準(zhǔn)備上馬的太鋼4號燒結(jié)機(jī)。燒結(jié)面積越大，產(chǎn)量就越高，對風(fēng)機(jī)的要求也越高，因此能源消耗巨大。根據(jù)太鋼3號450m2燒結(jié)機(jī)的實(shí)際工況，太鋼計(jì)劃在600m2大型燒結(jié)風(fēng)機(jī)中采用兩臺大變頻，來控制高壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速。盡管采用變頻驅(qū)動風(fēng)機(jī)能夠大幅節(jié)能，且是大勢所趨。然而如此大規(guī)模的應(yīng)用并無先例可循，技術(shù)難度大，投資回報(bào)率未知，沒有十分把握，誰也不敢貿(mào)然行事。
自從有了設(shè)計(jì)變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)的想法，太鋼煉鐵廠電氣部趙宏部長就時(shí)刻留意各種知識和信息。一天，在與國外專家交流時(shí)，趙部長獲知風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的控制就更加精確了。”趙部長立馬組織團(tuán)隊(duì)開始技術(shù)研究。
經(jīng)過夜以繼日的計(jì)算和評估，2008年趙部長團(tuán)隊(duì)提交了十幾頁的項(xiàng)目可行性報(bào)告，決定采用變頻調(diào)速技術(shù)。這個(gè)方案前期投資大，但著眼長遠(yuǎn)，兩年之內(nèi)就可以收回全部投資。經(jīng)過對先進(jìn)技術(shù)的研究和嚴(yán)密推理，2009年4月太鋼正式開啟了變頻節(jié)能之路。
太鋼同時(shí)收獲的還有可靠的節(jié)能伙伴。燒結(jié)車間敢于嘗新，采用先進(jìn)的變頻節(jié)能技術(shù)，這個(gè)過程西門子專家團(tuán)隊(duì)起到了不可或缺的作用。由于國內(nèi)沒有可以參考的項(xiàng)目，整體技術(shù)方案必須依靠太鋼和西門子的通力配合，共同摸索。回憶當(dāng)時(shí)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(guān)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(jié)機(jī)采用的10,760kW西門子高壓電機(jī)
15,000kVA西門子羅賓康變頻器機(jī)柜
采用變頻調(diào)速之前太鋼曾經(jīng)使用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量
管理三步走，節(jié)能一大步
西門子的能源管理方法論基于三個(gè)步驟，識別、評估和實(shí)現(xiàn)。此前的時(shí)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(jié)能“怎么做”的問題。有了方法論的依托，太鋼與西門子在節(jié)能合作上闊步向前。
第一步，充分識別和挖掘太鋼隱藏的節(jié)能潛力。
能量流怎么識別呢？首先得給所有的設(shè)備能耗照張“X光片”，哪個(gè)設(shè)備能耗大，哪個(gè)能耗小，哪些能耗有用，哪些沒用，都能看個(gè)一清二楚。只有掌握了較長時(shí)間段內(nèi)，電能、水能、熱能的消耗數(shù)據(jù)，才能進(jìn)一步改造、優(yōu)化。
西門子專家團(tuán)隊(duì)首先以未使用變頻調(diào)速的3號450m2燒結(jié)機(jī)作為樣本，記錄車間和系統(tǒng)中的能源消耗。經(jīng)過分析，燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的電耗一般占整個(gè)生產(chǎn)線的50%，而風(fēng)量控制準(zhǔn)確程度直接決定成品的質(zhì)量、產(chǎn)量。
第二步，評估車間和系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)的成本，計(jì)算出具體應(yīng)用的節(jié)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(shè)備——燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)之后，“評估”階段著手計(jì)算具體的節(jié)能潛力，考量潛在措施的經(jīng)濟(jì)性，這是做出決策的關(guān)鍵一步。這個(gè)步驟就像全科醫(yī)生拿著X光片和多種化驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行病理分析，給出診斷結(jié)果的過程。
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動越快，送風(fēng)量就越多，但是能耗也隨之成倍增長。如果轉(zhuǎn)速下降，能耗也會翻倍減少。經(jīng)過反復(fù)論證，在同樣產(chǎn)品、同樣產(chǎn)量的條件下，變頻調(diào)速等于時(shí)時(shí)刻刻都在節(jié)能，即使在整個(gè)燒結(jié)廠滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，保守估算節(jié)能率也將在35%以上。
第三步，采取有針對性的措施，將節(jié)能潛力變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，大約2/3的工業(yè)能源由驅(qū)動系統(tǒng)消耗，而將整個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)的能耗，降低40-50%是十分具有操作性的。
憑借醫(yī)生的診斷報(bào)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(nèi)部采用去離子水循環(huán)冷卻，外部采用工業(yè)冷卻水二次冷卻。與空冷型變頻器相比，不需要額外的空調(diào)等冷卻設(shè)備，變頻器噪音低，受周圍環(huán)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(fēng)機(jī)每次起、停接近50分鐘的等待時(shí)間，從而大大節(jié)省了能耗和時(shí)間成本。
——太鋼攜手西門子的一次時(shí)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(zhuǎn)彎的謎底，卻不是太鋼的答案，因?yàn)椋F膽雄心的太鋼人顯然要在節(jié)能的數(shù)字之變上制造一個(gè)更大的魔術(shù)。經(jīng)過太鋼和西門子的通力合作，變頻器化身“魔術(shù)師”，成功將燒結(jié)風(fēng)機(jī)中單個(gè)電機(jī)的耗電量從每小時(shí)8千度“變”為3千度。
面積超過600m2的太鋼4號燒結(jié)機(jī)，使用了兩套西門子羅賓康高壓變頻器與高壓電機(jī)。在這座大型不銹鋼企業(yè)里，時(shí)間觀被詮釋為：節(jié)能、生產(chǎn)都是一種與時(shí)間的賽跑。時(shí)間與能效可以“魔術(shù)”置換的感受，尤為強(qiáng)烈。一臺大變頻一個(gè)小時(shí)就能節(jié)電5千度，兩臺大變頻一天可節(jié)電24萬度。如按自供電價(jià)0.4元/度計(jì)算，一年節(jié)約電費(fèi)3000余萬元，18個(gè)月就收回了設(shè)備成本，節(jié)能率可達(dá)40%，使得初始的設(shè)備投資轉(zhuǎn)化為一次成功的戰(zhàn)略性技術(shù)創(chuàng)新。
太鋼四號燒結(jié)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)外景
不銹鋼巨子搭檔節(jié)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(chǎn)品助力其中。從一角硬幣到火箭衛(wèi)星，從百姓餐桌到三峽大壩，太鋼生產(chǎn)的不銹鋼以其絕對優(yōu)勢占領(lǐng)了國內(nèi)不銹鋼市場近半壁江山。作為不銹鋼熔煉的初始流程，燒結(jié)工序是關(guān)鍵所在。究竟采用哪種變頻驅(qū)動方案，是一個(gè)重大的方向性選擇。
當(dāng)時(shí)準(zhǔn)備上馬的太鋼4號燒結(jié)機(jī)。燒結(jié)面積越大，產(chǎn)量就越高，對風(fēng)機(jī)的要求也越高，因此能源消耗巨大。根據(jù)太鋼3號450m2燒結(jié)機(jī)的實(shí)際工況，太鋼計(jì)劃在600m2大型燒結(jié)風(fēng)機(jī)中采用兩臺大變頻，來控制高壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速。盡管采用變頻驅(qū)動風(fēng)機(jī)能夠大幅節(jié)能，且是大勢所趨。然而如此大規(guī)模的應(yīng)用并無先例可循，技術(shù)難度大，投資回報(bào)率未知，沒有十分把握，誰也不敢貿(mào)然行事。
自從有了設(shè)計(jì)變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)的想法，太鋼煉鐵廠電氣部趙宏部長就時(shí)刻留意各種知識和信息。一天，在與國外專家交流時(shí)，趙部長獲知風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的控制就更加精確了。”趙部長立馬組織團(tuán)隊(duì)開始技術(shù)研究。
經(jīng)過夜以繼日的計(jì)算和評估，2008年趙部長團(tuán)隊(duì)提交了十幾頁的項(xiàng)目可行性報(bào)告，決定采用變頻調(diào)速技術(shù)。這個(gè)方案前期投資大，但著眼長遠(yuǎn)，兩年之內(nèi)就可以收回全部投資。經(jīng)過對先進(jìn)技術(shù)的研究和嚴(yán)密推理，2009年4月太鋼正式開啟了變頻節(jié)能之路。
太鋼同時(shí)收獲的還有可靠的節(jié)能伙伴。燒結(jié)車間敢于嘗新，采用先進(jìn)的變頻節(jié)能技術(shù)，這個(gè)過程西門子專家團(tuán)隊(duì)起到了不可或缺的作用。由于國內(nèi)沒有可以參考的項(xiàng)目，整體技術(shù)方案必須依靠太鋼和西門子的通力配合，共同摸索。回憶當(dāng)時(shí)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(guān)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(jié)機(jī)采用的10,760kW西門子高壓電機(jī)
15,000kVA西門子羅賓康變頻器機(jī)柜
采用變頻調(diào)速之前太鋼曾經(jīng)使用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量
管理三步走，節(jié)能一大步
西門子的能源管理方法論基于三個(gè)步驟，識別、評估和實(shí)現(xiàn)。此前的時(shí)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(jié)能“怎么做”的問題。有了方法論的依托，太鋼與西門子在節(jié)能合作上闊步向前。
第一步，充分識別和挖掘太鋼隱藏的節(jié)能潛力。
能量流怎么識別呢？首先得給所有的設(shè)備能耗照張“X光片”，哪個(gè)設(shè)備能耗大，哪個(gè)能耗小，哪些能耗有用，哪些沒用，都能看個(gè)一清二楚。只有掌握了較長時(shí)間段內(nèi)，電能、水能、熱能的消耗數(shù)據(jù)，才能進(jìn)一步改造、優(yōu)化。
西門子專家團(tuán)隊(duì)首先以未使用變頻調(diào)速的3號450m2燒結(jié)機(jī)作為樣本，記錄車間和系統(tǒng)中的能源消耗。經(jīng)過分析，燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的電耗一般占整個(gè)生產(chǎn)線的50%，而風(fēng)量控制準(zhǔn)確程度直接決定成品的質(zhì)量、產(chǎn)量。
第二步，評估車間和系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)的成本，計(jì)算出具體應(yīng)用的節(jié)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(shè)備——燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)之后，“評估”階段著手計(jì)算具體的節(jié)能潛力，考量潛在措施的經(jīng)濟(jì)性，這是做出決策的關(guān)鍵一步。這個(gè)步驟就像全科醫(yī)生拿著X光片和多種化驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行病理分析，給出診斷結(jié)果的過程。
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動越快，送風(fēng)量就越多，但是能耗也隨之成倍增長。如果轉(zhuǎn)速下降，能耗也會翻倍減少。經(jīng)過反復(fù)論證，在同樣產(chǎn)品、同樣產(chǎn)量的條件下，變頻調(diào)速等于時(shí)時(shí)刻刻都在節(jié)能，即使在整個(gè)燒結(jié)廠滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，保守估算節(jié)能率也將在35%以上。
第三步，采取有針對性的措施，將節(jié)能潛力變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，大約2/3的工業(yè)能源由驅(qū)動系統(tǒng)消耗，而將整個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)的能耗，降低40-50%是十分具有操作性的。
憑借醫(yī)生的診斷報(bào)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(nèi)部采用去離子水循環(huán)冷卻，外部采用工業(yè)冷卻水二次冷卻。與空冷型變頻器相比，不需要額外的空調(diào)等冷卻設(shè)備，變頻器噪音低，受周圍環(huán)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(fēng)機(jī)每次起、停接近50分鐘的等待時(shí)間，從而大大節(jié)省了能耗和時(shí)間成本。