大型固定机械及拖动电动机变频调速改造可行性论证报告.doc
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1、某集团有限责任公司某分公司大型固定机械及拖动电动机变频调速改造可行性研究目 录1总论11.1项目概况11.2可行性研究报告编制依据、编制原则、编制范围内容11.3项目建设单位概况31.4项目建设背景41.5项目建设有利条件51.6主要原材料、燃料及动力供应61.7项目主要建设内容61.8节能效果及主要技术经济指标72.电动机变频调速改造82.1设计依据82.2 概述82.3改造的必要性102.4电力负荷112.5变频调速方案122.6软起动192.7总投资213设备改造223.1项目概况223.2改造内容234节能294.1设计依据:294.2节能措施:294.3 变频器节能效果分析304.4
2、设备改造节能364.5总节能量374.6建立能源管理机构385.环境保护395.1设计依据和标准395.2 概述395.3环境影响分析和治理406.劳动安全与工业卫生426.1设计依据和标准426.2 主要职业危害及因素426.3劳动安全与工业卫生的主要防范措施427投资估算467.1 概况467.2编制依据467.3投资分析477.4投资估算478技术经济498.1资金来源508.2项目实施进度508.3流动资金508.4成本预测508.5计算说明508.6利润分配518.7评价指标计算518.8盈亏平衡分析518.9敏感性分析528.10评价结论52581总论1.1项目概况项目名称:大型固
3、定机械及拖动电动机变频调速改造项目建设单位:某集团某分公司建设地点:某集团某分公司下属各煤矿项目负责人:张赛庚;可行性研究编制单位:单位资质:项目负责人: 生产规模:节约标准煤38300t/a1.2可行性研究报告编制依据、编制原则、编制范围内容1.2.1可行性研究报告编制依据(1) 国家有关法律、法规;(2) 某集团某分公司提出的工程设计委托书;(3) 某集团某分公司提供的有关设计基础资料。1.2.2可行性研究报告编制范围与内容某分公司现有井上、井下各类提升机65台,某分公司于2000年开始对提升系统的电控装置进行改造,至2008年3月,相继改造绞车及电控拖动装置5台套,。其中有交流老式TKD
4、系统改造为可编程控制器控制的电控系统,拖动方式由交流电动机改造为直流电动机拖动系统。某分公司绞车电控系统没有改造的电控装置还有60台套,某分公司现有主排水泵131台,均属老旧杂水泵,运行时间长、效率低、能耗高,吨水百米电耗达0.6kwh,超出能耗标准吨水百米电耗达0.1kwh。主排水泵控制方式为直接启动,在启动时对电网冲击大、电能损失大。 某分公司现有压风机66台,其中60台老式活塞压风机,使用时间较长,气量调节采用机械调节方式,效率低、能耗大。电机起动方式采用直接起动方式;6台螺杆压风机,采用6KV高压交流电动机拖动,气量调节采用机械调节方式。某分公司现有主扇风机36台,其中对旋主扇12台,
5、老式轴流风机24台,对旋主扇采用高压6KV交流电动机拖动,起动方式为直接起动,老式轴流风机采用同步电动机拖动,直接起动方式。两种风机的风量调节均采用调节叶片角度的方法来进行,即不经济又不节能。将上述主要设备进行电动机变频调述改造,以达到节能的目的.1.2.3可行性研究报告编制原则(1)满足生产要求;(2)在设计中采用先进、适用的工艺技术(3)贯彻治理“三废”、防止污染的原则,满足国家有关环境保护法规的要求;(4)在工艺流程和设备选择方面,采用先进的节能降耗技术,加强对能源的回收利用,以达到国家有关节能规定的要求。(5)充分利用现有设施,减少工程投资,缩短建设周期,提高项目效益。1.3项目建设单
6、位概况某矿区1917年开发,1945年建企,2002年改制为国有独资公司,2004年重组为某集团所属分(子)公司。矿区面积252平方公里,现有煤炭地质储量15.7亿吨,可采储量8.8亿吨,按现有产量规模计算服务年限40年。煤种以1/3焦煤和气煤为主,兼有部分主焦煤。煤质低硫(0.09-0.22%)、低磷(0.003-0.012%)、中灰(20%左右)、高发热量(4430-6590千卡/千克),是符合环保要求的优质化工煤和动力煤。产品有3大类、12个品种,主要销往东北三省的冶金、电力、化工、建材等行业,并有部分精煤出口。现有9个煤矿,核定年生产能力1670万吨;6个洗煤厂,设计年入洗能力885万
7、吨;25个非煤生产和费用补贴单位。企业总资产84.4亿元,注册资本27.9亿元,全部为国有。在册职工8.4万人在岗职工7.4万人,离退休人员4.7万人。建企63年累计生产原煤6.3亿吨,上缴税金45亿元。在发展煤炭主业的同时,配套形成热电联产、机械修造、建筑建材、地质勘探、铁路运输、水电通讯、农林牧业等多元产业格局。热电厂总装机容量15万千瓦,年发电能力9.7亿千瓦时,供热能力420万平方米;斯达机电修造公司年产值1.5亿元;鑫塔水泥公司水泥年生产能力40万吨;煤层气储量丰富,建有日供气能力4万立方米民用燃气供应系统,供燃气3.74万户;有7.8万亩可耕地和22万亩宜林地。1.4项目建设背景资
8、源开发与节约并举,把节约放在首位。对保证我国经济快速发展提高经济效益,推进合理利用资源,减少环境污染,提高人民生活水平起着重要作用。也是改变我国经济增长方式的主要途径和实施“可持续发展战略”的必要措施。本次可行性研究的目的,是采用节能高效,环保效果好的变频调速控制装置,降耗增效。节约能源,合理利用资源,提高经济效益。目前,全世界正在为能源紧缺而困扰,我国的能源形势尤其严峻。拒统计,我国电网的总负荷中动力负荷约占60%,其中85%左右为异步电动机消耗。因此,使异步电动机有效地利用,对于节能具有非常重要的意义。随着中国经济的快速发展,能源成为制约经济增长的瓶颈,节能降耗也就成为国家和企业严重关切的
9、焦点。节约电能已成为科研、设计制造、生产运行等各条战线上的一个重大研究课题。随着国民经济的不断发展,电力能源供应紧张的局面越来越严重,国家也随之对电价作出相应调整。随着电价的不断上涨,电费支出在企业生产成本中占的比例越来越大,节约用电可以有效降低企业生产过程中可控成本。从2006年开始,我国在钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺织、造纸9个重点耗能行业组织开展千家企业节能行动。“十一五”期间有望实现节能1亿吨左右标准煤。国家在“十一五”规划中明确要求,到2010年单位GDP能耗比“十五”期末降低20%左右,这意味着在“十一五”期间每年单位GDP能耗下降4%左右。为此,国家出台相关文
10、件,决心抓好重点耗能行业和企业节能,做好高耗能行业和企业的节能工作。应用现代科学技术和方法,查找、分析和预测节能工程,提出合理可行的对策措施,指导、监控节能工作,以达到最佳节能效率。要节能降耗,降低提升机、风机、排水泵、压风机等用电率,改善提升机、风机、排水泵、压风机调节性能。必需对提升机、主扇风机、排水泵、空压机进行控制系统的改造。 本项目不仅具有显著的节能效益,同时也具有良好的环保效益,可做到节约能源与环保并举,实现真正的节能减排。1.5项目建设有利条件本项目建设地点在某集团某分公司下属各煤矿厂区内,不用新增建设用地;主要工程仅需对某分公司大型固定机械拖动电动机控制系统进行改造,根据各传动
11、系统的实际工况和使用环境的特点选用高压变频调速控制装置对提升机、压风机、矿井主扇进行控制,采用软启动器对排水泵进行控制是最佳改造方案。本项目可以充分利用厂区内现有的生产辅助设施和生活福利设施,减少建设投资,提高项目经济效益;某集团某分公司拥有一批高素质的生产工人和技术人人员。以上都是本项目建设的有利条件。1.6主要原材料、燃料及动力供应根据某分公司所提大型固定机械设备报表:提升机用交流电动机的有60台,主排水泵131台,压风机66台,主扇风机36台,共计大型固定机械设备293台。提升机用交流电动机安装容量32735KW,主排水泵73590KW,压风机23293KW,主扇风机23935KW,总安
12、装容量153553KW,总计算负荷122800KW。年耗电量51593.8*104KWh1.7项目主要建设内容本项目厂址在某集团某分公司下属各煤矿现有厂区内,本项目采暖、热力、供排水及生活福利设施均利用公司现有设施,可以满足本项目要求,因此本项目主要建设内容为对某分公司大型固定机械拖动电动机控制系统进行改造,根据各传动系统的实际工况和使用环境的特点选用高压变频调速控制装置对提升机、压风机、矿井主扇进行控制,采用软启动器对排水泵进行控制是最佳改造方案,以达到节能的目的。1.8节能效果及主要技术经济指标本项目主要对某分公司下属九个煤矿的主提升系统.主排水系统.压风系统.主通风系统进行改造, 改造后
13、年节约电量10930万度,折合标准煤38300t/a.项目总投资为1907.00万元,全部为建设投资,不新增加流动资金,年均节约标准煤为27123t.年均新增销售税金及附加16.43万元,年均新增增值税205.39万元,新增利润总额1011.57万元,新增所得税252.89万元,新增净利润758.68万元,税前投资回收期2.70年,税后投资回收期3.18年。2.电动机变频调速改造2.1设计依据1)某分公司大型固定机械及拖动电动机变频调速改造项目可行性研究报告委托书。2)机械专业提供的设计委托资料。3)本设计执行的节能法律法规(1)中华人民共和国节约能源法(2)国务院关于加强节能工作的决定(国务
14、院令28号)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】65号令)(3)中国节能技术政策大纲(计交能【1996】905号) (4)企业节能量计算方法GB/T 13234-912.2 概述企业的电能节约,就是在电能的变换、传输、使用过程中,最大限度地降低电能损耗,提高用电效率,降低生产成本,获得最大效益。由于异步电动机调速困难,以往很多传动设备都是以固定的速度运转,其输出往往过大,控制方式效率很低,其中以鼓风机、泵类等风水力机械最为突出。某分公司现有井上、井下各类提升机65台,某分公司于2000年开始对提升系统的电控装置进行改造,至2008年3月,相继改造绞车及电控拖动装
15、置5台套,。其中有交流老式TKD系统改造为可编程控制器控制的电控系统,拖动方式由交流电动机改造为直流电动机拖动系统。某分公司绞车电控系统没有改造的电控装置还有60台套,某分公司现有主排水泵131台,均属老旧杂水泵,运行时间长、效率低、能耗高,吨水百米电耗达0.6kwh,超出能耗标准吨水百米电耗达0.1kwh。主排水泵控制方式为直接启动,在启动时对电网冲击大、电能损失大。 某分公司现有压风机66台,其中60台老式活塞压风机,使用时间较长,气量调节采用机械调节方式,效率低、能耗大。电机起动方式采用直接起动方式;6台螺杆压风机,采用6KV高压交流电动机拖动,气量调节采用机械调节方式。某分公司现有主扇
16、风机36台,其中对旋主扇12台,老式轴流风机24台,对旋主扇采用高压6KV交流电动机拖动,起动方式为直接起动,老式轴流风机采用同步电动机拖动,直接起动方式。两种风机的风量调节均采用调节叶片角度的方法来进行,即不经济又不节能。2.3改造的必要性 资源开发与节约并举,把节约放在首位。对保证我国经济快速发展提高经济效益,推进合理利用资源,减少环境污染,提高人民生活水平起着重要作用。也是改变我国经济增长方式的主要途径和实施“可持续发展战略”的必要措施。本次可行性研究的目的,是采用节能高效,环保效果好的变频调速控制装置,降耗增效。节约能源,合理利用资源,提高经济效益。目前,全世界正在为能源紧缺而困扰,我
17、国的能源形势尤其严峻。拒统计,我国电网的总负荷中动力负荷约占60%,其中85%左右为异步电动机消耗。因此,使异步电动机有效地利用,对于节能具有非常重要的意义。随着中国经济的快速发展,能源成为制约经济增长的瓶颈,节能降耗也就成为国家和企业严重关切的焦点。节约电能已成为科研、设计制造、生产运行等各条战线上的一个重大研究课题。随着国民经济的不断发展,电力能源供应紧张的局面越来越严重,国家也随之对电价作出相应调整。随着电价的不断上涨,电费支出在企业生产成本中占的比例越来越大,节约用电可以有效降低企业生产过程中可控成本。从2006年开始,我国在钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺织、造纸9个
18、重点耗能行业组织开展千家企业节能行动。“十一五”期间有望实现节能1亿吨左右标准煤。国家在“十一五”规划中明确要求,到2010年单位GDP能耗比“十五”期末降低20%左右,这意味着在“十一五”期间每年单位GDP能耗下降4%左右。为此,国家出台相关文件,决心抓好重点耗能行业和企业节能,做好高耗能行业和企业的节能工作。应用现代科学技术和方法,查找、分析和预测节能工程,提出合理可行的对策措施,指导、监控节能工作,以达到最佳节能效率。要节能降耗,降低提升机、风机、排水泵、压风机等用电率,改善提升机、风机、排水泵、压风机调节性能。必需对提升机、主扇风机、排水泵、空压机进行控制系统的改造。2.4电力负荷根据
19、某分公司所提大型固定机械设备报表:提升机用交流电动机的有60台,主排水泵131台,压风机66台,主扇风机36台,共计大型固定机械设备293台。提升机用交流电动机安装容量32735KW,主排水泵73590KW,压风机23293KW,主扇风机23935KW,总安装容量153553KW,总计算负荷122800KW。年耗电量51593.8*104KWh本次对某分公司大型固定机械拖动电动机控制系统进行改造,根据各传动系统的实际工况和使用环境的特点选用高压变频调速控制装置对提升机、压风机、矿井主扇进行控制,采用软启动器对排水泵进行控制是最佳改造方案。2.5变频调速方案2.5.1异步电动机1)异步电动机的用
20、处在企业的生产过程中,为了适应不同设备的用电要求,需要利用不同的设备将电能转换成光能、热能、机械能、势能、动能等,在企业生产的各个环节中利用这些能量进行正常的生产活动。而电动机就是将电能转换成机械能的电气设备,应用非常广泛,各种工业设备上到处可以看到异步电动机,如在矿山采矿采煤上它被用来拖动卷扬机、鼓风机、排水泵、压风机等。2)异步电动机的优缺点异步电动机所以用得广泛,主要原因是它的结构简单、造价低廉,而且坚固耐用,维修方便。异步电动机具有的一系列优点,成了工业驱动方面的主要动力。但是,异步电动机也存在着不足,最主要的不足是它的功率因数比较低,调速性能不够好,浪费电能。同时,启动电流大,加快绝
21、缘老化,对机械设备冲击大,缩短机械及电动机使用寿命。3)异步电动机的工作原理三相异步电动机它是利用电磁感应原理设计制造而成。也就是由一个固定不动的叫做定子的部分和另一个可以旋转的叫做转子的部分组成的。定子上装有三相对称绕组,通入三相交流电流后,在电机起隙中产生一个旋转磁场。这个旋转磁场的转速n1和定子电流的频率f1以及电动机的极对数p有关,即 n1=60f1/p由异步电动机的转速公式可知,电动机的旋转近似地决定于电动机的极数和频率。由于电动机的工作原理决定电动机的极数是固定不变的,频率是电动机供电电源的电信号,若设法连续改变供电电源的频率f,则电动机的转速随之连续变化。所以,频率能够在电动机的
22、外面调节后再供给电动机,这样电动机的旋转速度就可以被自由的控制。4)电动机的损耗:电动机的损耗包括恒定损耗、负载损耗及杂散损耗。恒定损耗是指电动机运行时的固有损耗,它与电动机材料、制造工艺、结构、转速等因素有关。一般约占总损耗的20%25%。负载损耗是指电动机运行时,定子绕组、转子绕组通过电流引起的电阻损耗,即称为铜损,它与绕组的电阻和负载电流有关。铜耗约占总损耗的20%70%。杂散损耗主要由定子漏磁通和定、转子的高次谐波在导线、铁芯及其它金属部件内引起的损耗。一般约占总损耗的10%15%对于长时间运行、负载变化比较大的连续运转电动机,象排水泵、风机的设计容量要比实际需要高出许多,出现人们常说
23、的“大马拉小车”的现象,造成电能的大量浪费。2.5.2变频器2.5.2.1变频器-首选节能产品节能改造有各种不同的方法,如加强废物利用、利用可再生能源、禁用耗能设备等。但是,某分公司各矿采选设备中如:拖动风机、水泵、空气压缩机、矿井提升机等负载,80%的耗电集中在高压大功率电动机上,功率大多在1001000KW之间,个别电机的功率高达3000KW、3500KW。利用高电压大功率电动机变频调速方式来实现节能,无疑是潜力最大的节能方式。因此,具有理想节能效果和调速性能的高压变频器引起政府主管部门和各高耗能企业的高度关注,成为其首选的节能产品。2.5.2.2变频器技术随着大功率电力电子技术、变流控制
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