安科瑞任心怡

摘要：為了對紡紗廠能耗情況進(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，統(tǒng)計了各工序主輔機(jī)、空調(diào)、除塵、制冷和照明等設(shè)備的總裝機(jī)功率，對生產(chǎn)中實際總功率進(jìn)行了測試，并對各類設(shè)備額定功率占比和實測功率占比進(jìn)行了分析對比，找出無效能耗產(chǎn)生的原因和節(jié)能技術(shù)改造的重點。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3.194×106kW·h，實現(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；實測功率；吸棉風(fēng)機(jī)

現(xiàn)代新型紡織廠不斷朝著規(guī)模大型化、設(shè)備自動化、運行高速化的方向發(fā)展。每萬錠裝機(jī)功率達(dá)到1100kW以上，具有連續(xù)運行、負(fù)荷率高的特點�？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，使實際能耗提高。在運行管理過程中，分析統(tǒng)計各工序設(shè)備的裝機(jī)功率和實際能耗情況，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，通過對主輔機(jī)裝機(jī)功率統(tǒng)計、實際能耗測試和用能情況分析，理清紡紗車間空調(diào)除塵設(shè)備的裝機(jī)功率與實際功率比，以找出節(jié)能運行管理的重點部位，并就幾種行之有效的節(jié)能措施進(jìn)行討論。

一、紡紗生產(chǎn)線能耗情況分析

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)計規(guī)模11.52萬錠，主機(jī)為新型國產(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）→FA103B型雙軸流開棉機(jī)（3臺）→JWF1102型單軸流開棉機(jī)（3臺）→JWF1026-160-10型多倉混棉機(jī)（4臺）→JWF1124C⁃160型單輥筒清棉機(jī)（4臺）→JWF016型異纖機(jī)（4臺）→JWF1054型除微塵機(jī)（4臺）→JWF1204B型梳棉機(jī)（50臺）→JWF1313型并條機(jī)（12臺）→JWF1383型條并卷機(jī)（6臺）→JWF1278型精梳機(jī)（35臺）→JWF1312B型并條機(jī)（12臺）→JWF1458A型粗紗機(jī)（18臺）→JWF1566JM型細(xì)紗機(jī)1200錠（96臺）→VCRO⁃E型自動絡(luò)筒機(jī)（72錠，26臺）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，兩用一備，設(shè)計供氣量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)計設(shè)備裝機(jī)功率，分工序主輔機(jī)設(shè)備裝機(jī)功率匯總?cè)绫?所示。

從表1可以看出，包含制冷設(shè)備時，合計總功率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)備自動化程度不斷提高，清梳聯(lián)工序裝機(jī)功率有較大提高。按工序計算，清梳聯(lián)工序占比10.9%，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)備在夏季最熱月視情況運行，按常年運行設(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19.1%，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)實際能耗

根據(jù)紡紗各工序設(shè)備的具體特點，設(shè)備配備功率的保險系數(shù)和負(fù)荷系數(shù)都存在差異，造成設(shè)備裝機(jī)功率和實際能耗相差較大，運行中各設(shè)備的實測用電量真正體現(xiàn)了設(shè)備的實際能耗情況。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月我們對車間總用電量和空調(diào)除塵系統(tǒng)用電量進(jìn)行了實測統(tǒng)計，如表2所示。

從表2中用電量統(tǒng)計情況可知，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)實際功率占比沒有安裝功率占比高。空調(diào)系統(tǒng)采用了空調(diào)溫濕度自動控制技術(shù)，車間空調(diào)系統(tǒng)的耗電量，正常月份仍占車間總用電量13%~13.9%，略小于裝機(jī)功率14.7%占比。除塵系統(tǒng)由于采用工頻運行，實耗功率占車間總電量的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)除塵用電量占車間總用電量的18.5%~20.6%，說明空調(diào)除塵系統(tǒng)的耗電量不可忽視，是節(jié)能運行管理的重點。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，在車間主機(jī)設(shè)備全開、濾塵設(shè)備正常運行的情況下，測定對應(yīng)的實耗功率，如表3所示。

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61.4%~70.8%，配套除塵設(shè)備功率占比為29.2%~38.6%。但主機(jī)實耗、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)計配套風(fēng)機(jī)參數(shù)直接開車，除塵設(shè)備實耗功率占比為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，實耗功率占比提高，能耗較大，是節(jié)能運行管理的重點。二、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)備后的第一大戶。

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)計配套的。運行中多數(shù)情況車間冷負(fù)荷小于設(shè)計值，這就要求空調(diào)系統(tǒng)要隨著車間負(fù)荷的變化隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用算法更大限度節(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，實測能耗情況如表4所示。

從表4可以看出，頻率每降低1Hz，風(fēng)機(jī)實測功率降低0.6kW~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)**運行頻率不宜低于35Hz，否則會大幅降低送風(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)運行頻率段，在額定頻率的70%~90%之間，節(jié)能效果明顯。

1. 2除塵系統(tǒng)節(jié)能

一般設(shè)計人員依據(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。在實際運行中多數(shù)系統(tǒng)呈現(xiàn)運行風(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)備的實際能耗接近于主機(jī)設(shè)備的實耗功率，是一個不容忽視的問題。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、不同運行情況下除塵及吸落棉設(shè)備的高效運行，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)正常運行的情況下主風(fēng)機(jī)實耗功率下降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)備無用能耗時間，杜絕電能浪費。可以采用主輔機(jī)設(shè)備聯(lián)動的形式進(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。以本案為例，若對清梳聯(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)實際能耗，按保守數(shù)據(jù)15%節(jié)能計算，該車間每月可節(jié)電4.5×104kW·h，全年可節(jié)電5.4×105kW·h。

2.3細(xì)紗吸棉風(fēng)機(jī)節(jié)能試驗

一般細(xì)紗吸棉風(fēng)機(jī)都是以50Hz額定頻率工作，無論斷頭多少，吸棉風(fēng)機(jī)一直高速運行。參考細(xì)紗吸棉風(fēng)機(jī)節(jié)能改造經(jīng)驗，利用主機(jī)單錠監(jiān)測裝置，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，落紗長度5717m。利用單錠監(jiān)測裝置關(guān)聯(lián)控制吸棉風(fēng)機(jī)變頻器，控制風(fēng)機(jī)運行頻率，將吸棉風(fēng)機(jī)最小負(fù)壓600Pa，對不同品種多臺細(xì)紗機(jī)進(jìn)行試驗，日單臺用電量如表6所示。由表6可以看出，采用單錠監(jiān)測關(guān)聯(lián)技術(shù)對吸棉風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造后，單臺細(xì)紗機(jī)日可平均節(jié)電45.25kW·h，全車間節(jié)電4344kW·h，全年可節(jié)約用電1.52×106kW·h。

2.4集聚紡負(fù)壓風(fēng)機(jī)節(jié)能試驗

細(xì)紗集聚紡負(fù)壓風(fēng)機(jī)都是在最高負(fù)壓值下運行，這樣不但能耗較高，電器設(shè)備長期滿負(fù)荷運行，大大縮短了使用周期，增加了保養(yǎng)工作量。通過大量試驗，對負(fù)壓值作適量調(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，對兩個品種10臺集聚紡負(fù)壓風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行了調(diào)節(jié)試驗，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。從表7可以看出，通過對集聚紡風(fēng)機(jī)頻率的調(diào)節(jié)，在滿足正常生產(chǎn)的情況下，試驗機(jī)臺平均可實?/div>

路過

雞蛋

鮮花

握手

雷人