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摘要：為了對(duì)紡紗廠能耗情況進(jìn)行量化分析，以11.52萬錠集聚紡生產(chǎn)線為例，介紹了工藝流程和設(shè)備配臺(tái)，統(tǒng)計(jì)了各工序主輔機(jī)、空調(diào)、除塵、制冷和照明等設(shè)備的裝機(jī)功率，對(duì)生產(chǎn)中實(shí)際功率進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)各類設(shè)備額定功率占比和實(shí)測(cè)功率占比進(jìn)行了分析對(duì)比，找出無效能耗產(chǎn)生的原因和節(jié)能技術(shù)改造的項(xiàng)目。提出了一系列措施，包括采用空調(diào)風(fēng)機(jī)變頻控制，除塵系統(tǒng)和精梳吸落棉系統(tǒng)采用恒壓變流量系統(tǒng)控制，細(xì)紗機(jī)吸棉風(fēng)機(jī)與單定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用關(guān)聯(lián)控制，優(yōu)化集聚紡負(fù)壓風(fēng)機(jī)頻率，避峰用電等。采用上述綜合節(jié)能技術(shù)措施，全年可節(jié)約用電319.4萬kW?h，實(shí)現(xiàn)全廠綜合節(jié)電5.7%的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：紡紗廠；能耗；量化分析；主輔機(jī)；空調(diào)和除塵；額定功率；實(shí)測(cè)功率

0.引言

現(xiàn)代*紡織廠不斷朝著規(guī)模大型化、設(shè)備自動(dòng)化、運(yùn)行高速化的方向發(fā)展。每萬錠裝機(jī)功率達(dá)到1100kW以上，具有連續(xù)運(yùn)行、負(fù)荷率高的特點(diǎn)?？諌?、空調(diào)除塵及吸落棉設(shè)備裝機(jī)功率高，用電負(fù)荷大，使實(shí)際能耗提高。在運(yùn)行管理過程中，分析統(tǒng)計(jì)各工序設(shè)備的裝機(jī)功率和實(shí)際能耗情況，找出具有節(jié)能改造潛力的部位，采用成熟節(jié)能技術(shù)和有效管理措施，降低無效能源消耗，是企業(yè)節(jié)能增效的有效途徑。本研究根據(jù)某新建的現(xiàn)代化11.52萬錠集聚紡紗生產(chǎn)線的具體情況，通過對(duì)主輔機(jī)裝機(jī)功率統(tǒng)計(jì)、實(shí)際能耗測(cè)試和用能情況分析，理清紡紗車間空調(diào)除塵設(shè)備的裝機(jī)功率與實(shí)際功率比，以找出節(jié)能運(yùn)行管理的部位，并就幾種行之有效的節(jié)能措施進(jìn)行討論。

1.紡紗生產(chǎn)線能耗情況分析

紡紗車間能耗主要包括主機(jī)生產(chǎn)能耗、輔助空調(diào)除塵、空壓冷凍、照明能耗等。具體能耗大小與車間主機(jī)工藝配備有關(guān)，現(xiàn)以某11.52萬錠集聚紡生產(chǎn)線為例進(jìn)行分析。

1.1工藝流程與設(shè)備配置

該紡紗生產(chǎn)線設(shè)計(jì)規(guī)模11.52萬錠，主機(jī)為*國產(chǎn)設(shè)備，主要紡制中細(xì)特精梳棉紗，工藝流程和設(shè)備配置數(shù)量如下。

JWF1012型往復(fù)式抓棉機(jī)（3臺(tái)）→FA103B型雙軸流開棉機(jī)（3臺(tái)）→JWF1102型單軸流開棉機(jī)（3臺(tái)）→JWF1026-160-10型多倉混棉機(jī)（4臺(tái)）→JWF1124C-160型單輥筒清棉機(jī)（4臺(tái)）→JWF016型異纖機(jī)（4臺(tái)）→JWF1054型除微塵機(jī)（4臺(tái)）→JWF1204B型梳棉機(jī)（50臺(tái)）→JWF1313型并條機(jī)（12臺(tái)）→JWF1383型條并卷機(jī)（6臺(tái)）→JWF1278型精梳機(jī)（35臺(tái)）→JWF1312B型并條機(jī)（12臺(tái)）→JWF1458A型粗紗機(jī)（18臺(tái)）→JWF1566JM型細(xì)紗機(jī)1200錠（96臺(tái)）→VCRO-E型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)72錠（26臺(tái)）。

輔助設(shè)備有清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)9套，精梳吸落棉系統(tǒng)4套，前紡空調(diào)系統(tǒng)4套，細(xì)紗空調(diào)系統(tǒng)8套，絡(luò)筒空調(diào)系統(tǒng)2套?？諌簷C(jī)3臺(tái)，兩用一備，設(shè)計(jì)供氣量64.4Nm3/min，供氣壓力0.85MPa。車間占地面積40986m2。主車間采用輕鋼門字形結(jié)構(gòu)，附房采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。工廠地點(diǎn)在河南某地。

1.2主輔機(jī)裝機(jī)功率

按照設(shè)備銘牌統(tǒng)計(jì)設(shè)備裝機(jī)功率，分工序主輔機(jī)設(shè)備裝機(jī)功率匯如表1所示。

表1分工序主輔機(jī)設(shè)備裝機(jī)功率一覽表

從表1可以看出，包含制冷設(shè)備時(shí)，合計(jì)功率13550.6kW，其中各設(shè)備裝機(jī)功率占比為：主機(jī)73.2%，空調(diào)14.0%，除塵4.2%，空壓2.1%，制冷5.0%，照明1.5%。由于近年來紡織設(shè)備自動(dòng)化程度不斷提高，清梳聯(lián)工序裝機(jī)功率有較大提高。按主輔機(jī)計(jì)算，車間主機(jī)設(shè)備裝機(jī)功率占比73.2%，空調(diào)設(shè)備占比14%，除塵設(shè)備占比4.2%，空壓制冷設(shè)備占比7.1%。按工序計(jì)算，清梳聯(lián)工序占比11%，精并粗工序占比12.7%，細(xì)紗工序占比58.7%，絡(luò)筒工序占比10.1%。由于制冷設(shè)備在夏季*熱月視情況運(yùn)行，按常年運(yùn)行設(shè)備分類，主機(jī)設(shè)備裝機(jī)功率占比77%，空調(diào)除塵裝機(jī)占比18.2%，除主機(jī)設(shè)備外空調(diào)除塵是能源消耗大戶。

1.3主輔機(jī)實(shí)際能耗

根據(jù)紡紗各工序設(shè)備的具體特點(diǎn)，設(shè)備配備功率的保險(xiǎn)系數(shù)和負(fù)荷系數(shù)都存在差異，造成設(shè)備裝機(jī)功率和實(shí)際能耗相差較大，運(yùn)行中各設(shè)備的實(shí)測(cè)用電量真正體現(xiàn)了設(shè)備的實(shí)際能耗情況。以車間正常滿負(fù)荷生產(chǎn)中細(xì)特集聚紡紗為基礎(chǔ)，2020年1月至6月我們對(duì)車間用電量和空調(diào)除塵系統(tǒng)用電量進(jìn)行了實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

表2車間用電和空調(diào)除塵用電情況統(tǒng)計(jì)

從表2中用電量統(tǒng)計(jì)情況可知，在不開制冷機(jī)的情況下，由于主機(jī)裝機(jī)功率大，負(fù)荷系數(shù)沒有空調(diào)除塵設(shè)備的高，主機(jī)實(shí)際功率占比沒有安裝功率占比高?？照{(diào)系統(tǒng)采用了空調(diào)溫濕度自動(dòng)控制技術(shù)，車間空調(diào)系統(tǒng)的耗電量，正常月份仍占車間用電量13%~13.9%，略小于裝機(jī)功率14.7%占比。除塵系統(tǒng)由于采用工頻運(yùn)行，實(shí)耗功率占車間電量的6.5%~6.9%，大于裝機(jī)功率4.4%的占比。在沒有開啟制冷的情況下，空調(diào)除塵用電量占車間用電量的18.5%~20.7%，說明空調(diào)除塵系統(tǒng)的耗電量不可忽視，是節(jié)能運(yùn)行管理的程序。

為了進(jìn)一步分析除塵設(shè)備和服務(wù)主機(jī)的能耗情況，對(duì)清棉、梳棉、精梳主機(jī)設(shè)備安裝功率和配套除塵設(shè)備功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在車間主機(jī)設(shè)備全開、濾塵設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，測(cè)定對(duì)應(yīng)的實(shí)耗功率，如表3所示。

表3前紡主機(jī)與配套濾塵設(shè)備的安裝與實(shí)耗功率對(duì)比

從表3可以明顯看出，主機(jī)設(shè)備安裝功率比濾塵設(shè)備配套功率高，主機(jī)安裝功率占比61.4%~70.8%，配套除塵設(shè)備功率占比為29.3%~38.6%。但主機(jī)實(shí)耗功率占比只有41.3%~53.3%，負(fù)荷系數(shù)為0.374~0.435；由于除塵設(shè)備采用設(shè)計(jì)配套風(fēng)機(jī)參數(shù)直接開車，除塵設(shè)備實(shí)耗功率占比為46.7%~58.7%，設(shè)備負(fù)荷系數(shù)0.791~0.983。說明濾塵設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)很大，實(shí)耗功率占比提高，能耗較大，是節(jié)能運(yùn)行管理。

1. 主要節(jié)能措施研究

2.1空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

空調(diào)系統(tǒng)能耗是繼主機(jī)設(shè)備后的一大戶。由于空調(diào)系統(tǒng)是按車間設(shè)備全開、設(shè)備發(fā)熱量大、夏季室外溫濕度參數(shù)高的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)配套的。運(yùn)行中多數(shù)情況車間冷負(fù)荷小于設(shè)計(jì)值，這就要求空調(diào)系統(tǒng)要隨著車間負(fù)荷的變化隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用算法準(zhǔn)確的空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)很有必要。在保證車間溫濕度和氣流穩(wěn)定的前提下，把節(jié)能調(diào)節(jié)作為重要考慮因素，利用室外合適的新風(fēng)，以減少風(fēng)機(jī)、水泵運(yùn)行頻率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在空調(diào)調(diào)節(jié)過程中，自控系統(tǒng)利用熱焓比較，采取新風(fēng)冷量?jī)?yōu)先，分段準(zhǔn)確節(jié)能控制的措施。在水泵和風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)過程中，區(qū)別對(duì)待水泵和風(fēng)機(jī)的先后順序，需要降速運(yùn)行時(shí)，先降大功率電機(jī)后降小功率電機(jī)。需要升速運(yùn)行時(shí)，先小功率電機(jī)后大功率電機(jī)，節(jié)省電耗。為分析風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的能耗情況，以30kW軸流風(fēng)機(jī)為例，進(jìn)行各頻率段能耗檢測(cè)，實(shí)測(cè)能耗情況如表4所示。

表4風(fēng)機(jī)不同頻率下實(shí)測(cè)能耗對(duì)比

從表4可以看出，頻率每降低1Hz，風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)功率降低1kW~1.6kW，符合風(fēng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)速3次方呈正比的基本規(guī)律。在冬季低速運(yùn)行的情況下，甚至能降到原風(fēng)機(jī)能耗的50%。風(fēng)機(jī)能耗雖然隨著頻率降低下降，但風(fēng)機(jī)低運(yùn)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，影響車間氣流組織和換氣。表4中35Hz~45Hz為風(fēng)機(jī)設(shè)定的常規(guī)運(yùn)行頻率段，在額定頻率的70%~90%之間，節(jié)能效果明顯。

2.2除塵系統(tǒng)節(jié)能

一般設(shè)計(jì)人員依據(jù)主機(jī)設(shè)備廠家提供的除塵排風(fēng)量、壓力參數(shù)，適當(dāng)乘以安全系數(shù)來進(jìn)行除塵設(shè)備和風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓力的配備。在實(shí)際運(yùn)行中多數(shù)系統(tǒng)呈現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)量偏大，壓力較高的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)無效能耗增加。從表3可以看出，除塵設(shè)備的實(shí)際能耗接近于主機(jī)設(shè)備的實(shí)耗功率，是一個(gè)不容忽視的問題。

采用恒壓變流量控制自適應(yīng)除塵系統(tǒng)，通過保證主要吸風(fēng)口負(fù)壓的方法，適應(yīng)不同品種、不同運(yùn)行情況下除塵及吸落棉設(shè)備的運(yùn)行，可提高濾塵系統(tǒng)設(shè)備綜合節(jié)能。采用恒壓變流量自適應(yīng)控制系統(tǒng)改造，可使清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)在主機(jī)正常運(yùn)行的情況下主風(fēng)機(jī)實(shí)耗功率下降25%以上。降低除塵吸落棉系統(tǒng)無用能耗，是濾塵吸落落棉系統(tǒng)節(jié)能改造的有效方法。

另外，把控好濾塵和吸落棉等輔機(jī)設(shè)備的開關(guān)車時(shí)間，做到緊跟車間主機(jī)設(shè)備停開車，減少輔機(jī)設(shè)備無用能耗時(shí)間，杜絕電能浪費(fèi)?？梢圆捎弥鬏o機(jī)設(shè)備聯(lián)動(dòng)的形式進(jìn)行聯(lián)鎖控制，通過聯(lián)鎖電路使輔機(jī)設(shè)備緊跟主機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)先開后停，減少輔機(jī)設(shè)備開車過早、停車過晚造成的電能浪費(fèi)。

以本案為例，若對(duì)清梳聯(lián)除塵及精梳吸落棉系統(tǒng)進(jìn)行恒壓變流量改造，按表3中除塵系統(tǒng)實(shí)際能耗，按保守?cái)?shù)據(jù)15%節(jié)能計(jì)算，該車間每月可節(jié)電4.5萬kW·h，全年可節(jié)電54萬kW·h。

2.3細(xì)紗吸棉風(fēng)機(jī)節(jié)能試驗(yàn)

一般細(xì)紗吸棉風(fēng)機(jī)都是以50Hz額定頻率工作，無論斷頭，吸棉風(fēng)機(jī)一直高速運(yùn)行。參考細(xì)紗吸棉風(fēng)機(jī)節(jié)能改造經(jīng)驗(yàn)，利用主機(jī)單錠監(jiān)測(cè)裝置，與吸棉風(fēng)機(jī)變頻器進(jìn)行關(guān)聯(lián)，根據(jù)斷頭數(shù)量來控制吸棉風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。以1070錠118﹟細(xì)紗機(jī)為例，吸棉風(fēng)機(jī)7.5kW，紡紗品種JC9.8tex，錠速20000r/min，落紗長(zhǎng)度5717m。利用單錠監(jiān)測(cè)裝置關(guān)聯(lián)控制吸棉風(fēng)機(jī)變頻器，控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，將吸棉風(fēng)機(jī)低頻率設(shè)定為35Hz，工頻運(yùn)行時(shí)少斷頭根數(shù)為50根，每個(gè)頻率段運(yùn)行試驗(yàn)6h，在車間生產(chǎn)不受影響的情況下吸棉風(fēng)機(jī)能耗試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5吸棉風(fēng)機(jī)不同頻率能耗試驗(yàn)

從表5可以看出，以工頻50Hz運(yùn)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(jī)頻率與單錠監(jiān)測(cè)關(guān)聯(lián)技術(shù)，依據(jù)細(xì)紗機(jī)斷頭數(shù)量來控制風(fēng)機(jī)變頻器，吸棉風(fēng)機(jī)實(shí)際功率有大幅度降低。在保證笛管吸棉口小負(fù)壓450Pa的條件下，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行試驗(yàn)，實(shí)測(cè)吸棉風(fēng)機(jī)功率為2.40kW，與50Hz工頻運(yùn)行相比，單臺(tái)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(jī)低值設(shè)定為40Hz，笛管吸棉口小負(fù)壓600Pa，對(duì)不同品種多臺(tái)細(xì)紗機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，日單臺(tái)用電量如表6所示。

表6不同品種吸棉風(fēng)機(jī)與單錠監(jiān)測(cè)關(guān)聯(lián)后節(jié)能比較

由表6可以看出，采用單錠關(guān)聯(lián)技術(shù)對(duì)吸棉風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，單臺(tái)細(xì)紗機(jī)平均日可平均節(jié)電45.25kW?h，全車間節(jié)電4344kW?h，全年可節(jié)約用152萬kW?h。

2.4集聚紡負(fù)壓風(fēng)機(jī)節(jié)能試驗(yàn)

細(xì)紗集聚紡負(fù)壓風(fēng)機(jī)都是在高負(fù)壓值下運(yùn)行，這樣不但能耗較高，電器設(shè)備長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行，大大縮短了使用周期，增加了保養(yǎng)工作量。通過大量試驗(yàn)，把負(fù)壓值做適量調(diào)整，在滿足生產(chǎn)工藝要求的情況下，可以降低負(fù)壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，達(dá)到減負(fù)降耗的目的。在滿足工藝生產(chǎn)的情況下，對(duì)兩個(gè)品種10臺(tái)集聚紡負(fù)壓風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行了調(diào)節(jié)試驗(yàn)，細(xì)紗機(jī)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(fù)壓風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)試驗(yàn)對(duì)比

從表7可以看出，通過對(duì)集聚紡風(fēng)機(jī)頻率的調(diào)節(jié)，在滿足正常生產(chǎn)的情況下，試驗(yàn)機(jī)臺(tái)平均可實(shí)現(xiàn)每臺(tái)降低功率1.5kW，若在全車間推廣，可降低功率144kW，全年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電113.4萬kW?h。

2.5科學(xué)調(diào)度避峰用電

現(xiàn)在*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(chǔ)，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(yīng)”為主，利用谷段、平段低電價(jià)時(shí)段，前紡多做儲(chǔ)備，減少峰段開車時(shí)間，節(jié)約電費(fèi)。以本車間為例，清梳聯(lián)實(shí)際功率788.2kW，若按平均每天峰、平段各減少運(yùn)行1.5h，每天峰段、平段可分別少用電1182.3kW?h，每年可節(jié)約電費(fèi)39.73萬元。

3.安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

3.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對(duì)用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照*有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級(jí)以上管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

3.3系統(tǒng)功能

3.3.1系統(tǒng)概況

平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

3.3.2用能概況

對(duì)建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對(duì)比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢(shì)、當(dāng)月逐日趨勢(shì)曲線、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比、能耗同環(huán)比對(duì)比。

3.3.3用能統(tǒng)計(jì)

對(duì)建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)對(duì)分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

3.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對(duì)單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

3.3.5同比分析

對(duì)建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。

3.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑時(shí)段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標(biāo)值查看。

3.3.7夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對(duì)選擇支路分類能源在時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對(duì)比，支持導(dǎo)出報(bào)表。

3.3.8設(shè)備管理

設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺(tái)賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運(yùn)行。

3.3.9用戶報(bào)告

用戶報(bào)告針對(duì)選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各能源的月使用的同環(huán)比趨勢(shì)，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結(jié)果，針對(duì)用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。