造纸厂技术改造项目可行性研究报告.doc

能量系统优化技术改造项目
可行性研究报告

目录

1 总论 1
1.1项目名称及承办单位 1
1.2技改原因及改造方案 1
1.3可行性研究报告编制的依据 2
1.4可行性研究的范围和内容 3
1.5可行性研究的简要结论 3
2 项目背景及建设的必要性 5
2.1项目背景 5
2.2三段通汽改造的必要性 5
2.3 造纸机变频改造的必要性 6
2.4TSXT系统安全节电器是一种适用于低压用电系统的通用节电装置 7
2.5 无功补偿可以有效的进行谐波治理进一步达到节能效果 7
2.6符合我国相关产业政策 7
3 工艺技术方案 8
3.1 造纸生产工艺流程 8
3.2 本项目技术改造内容 9
3.2.1三段通汽改造 9
3.2.2纸机传动系统变频改造 13
3.2.3TSXT系统安全节电器 15
3.2.4无功补偿节能 17
4 公用工程和辅助设施方案 20
4.1总图布置 20
4.2 总图运输 20
4.3 总体规划 20
5 节能 21
5.1 设计原则 21
5.2 编制依据 21
5.2.1 国家法律、法规和规划 21
5.2.2 产业政策和指导性文件 21
5.2.3 管理及设计方面的标准和规范 21
5.2.4工程项目有关文件 22
5.3 项目节能效果对比分析 22
5.3.1项目实施三段通汽后节约蒸汽效果分析 22
5.3.2纸机传动系统变频改造的节能效果分析 23
5.3.3 TSXT系统安全节电器节电效果分析 24
5.3.4电容器进行无功补偿后节能效果对比分析 25
5.3.5节电效果分析 25
5.4综合能耗对比分析 26
5.5改造后综合能耗所处水平 26
5.6节能措施 27
5.6.1管理办法 27
5.6.2 主要设备的节能措施 27
5.6.3其它节能措施 28
5.7 能源管理 28
6 劳动安全卫生 32
6.1 设计采用的标准、规范和依据 32
6.2 劳动安全概述 32
6.3 建筑及场地布置及卫生防护措施 32
7 消防 33
7.1 设计依据 33
7.2 设计内容 33
7.3 火灾危险性潜在分析 33
7.4 总图布置及消防安全措施 33
7.5组织与管理 34
8 组织机构及人力资源配置 35
8.1 企业组织 35
8.2 劳动定员和人员培训 35
8.3 运行机制 36
9 项目实施进度安排 37
9.1项目实施原则与步骤 37
9.2项目组织机构与分工 37
9.3项目履行单位的选择 37
9.4项目设计，招标及施工安装 38
9.5项目调试与试运转 38
9.6项目实施进度计划 38
10 投资估算和资金筹措 40
10.1 投资估算 40
10.1.1 工程投资概况 40
10.1.2 估算依据 40
10.1.3 固定资产投资 40
10.1.4 流动资金估算 42
10.1.5 总投资 42
10.2 资金筹措 42
11 经济效益评价 43
11.1 项目概况 43
11.2 基本数据 43
11.2.1 资本金 43
11.2.2 实施进度 43
11.2.3 投资估算 43
11.3 财务评价 43
11.3.1 项目收益估算 43
11.3.2 产品成本估算 43
11.3.3 利润 44
11.3.4 投资回收期估算 44
11.4 盈亏平衡分析 44
11.5 评价结论 45
12综合结论 46
12.1 结论 46
12.2 建议 46

IV

附表：
项目投资现金流量表
项目资本金现金流量表
利润及利润分配表
财务计划现金流量表
资产负债表
总成本费用估算表
固定资产折旧费估算表
2009年xxxx纸业有限公司能源消耗统计报表
附件：
委托书
附图：
附图1新鲜蒸汽焓值查询结果图
附图2改造前排水管乏汽焓值查询结果图
附图3改造后排水管乏汽焓值查询结果图
附图4xxxx纸业有限公司地理位置图

21
1 总论
1.1项目名称及承办单位
1.1.1 项目名称
能量系统优化技术改造项目
1.1.2 承办单位
1、单 位 名称：xxxx纸业有限公司
2、建 设 地点：xx
3、项目负责人：xx
项目联系人：xx
联 系 电话：x
1.1.3 承办单位概况
xxxx纸业有限公司（原名为xxxx蔡伦造纸厂）位于xxxx市xxxx县，公司始建于1988年，现拥有固定资产1.4亿元，职工900余人，其中工程技术人员96人，占地面积15万平方米。企业拥有先进的造纸设备：长网多缸1760、长网多缸1880、长网多缸3150纸机七条生产线，年产轻型印刷纸10万吨，产值5.6亿元。生产的轻型印刷纸国内第一家成功用于学生教材，取得了较好的社会效益，产品投放市场以来，深受用户的好评，并以优良的品质和完善的售后服务畅销全国各地，远销国外。
1.2技改原因及改造方案
1.2.1三段供汽改造原因及方案
（1）传统供汽方式简介：传统的纸机供热方式为无蒸汽循环方式，即由总汽管把蒸汽直接送到各个烘缸内，冷凝水由装有疏水阀或阀门的冷凝水管排出
（2）传统供汽方式缺点：
① 因没有蒸汽循环，不凝结气体逐渐在烘缸内积聚，影响传热效率；
② 由于疏水阀数量多，当出现故障时，不是大量浪费汽，就是排水不畅通；
③因蒸汽循环不畅通而降低烘缸的热效率，增加了传动负荷及缸体的磨损；
④因不能重复利用乏汽而大量浪费能源。
（3）三段供汽方式简介：三段供汽是根据烘缸一温度曲线把烘缸群分成三段：高温区、中温区、低温区，分别对各段的烘缸表面温度进行控制，是一种多段串联逆向蒸汽的供热系统，在各段烘缸间依靠闪蒸压力及冷凝水系统的压差推动蒸汽冷凝水闪蒸产生的二次蒸汽作为低温段的热源，蒸汽的能量利用比较充分。
1.2.2纸机变频改造原因及改造方案
xxxx纸业有限公司现有的纸机本体传动控制系统为传统的直流系统，存在以下缺点：
①电耗高:直流电机虽然具有低速启动转矩大和调速性能优良的特点，但比较大的缺点是因为一些自身配备的过流、过压、失相等安全保护元器件，以及励磁系统，一般直流系统进线都配整流变压器和电抗器，所以直流电机要比同容量的交流电机能耗高约5%-10%。
②维护量大:由于附加一些外围元器件，故直流电机维护周期短、维护工作量大。
③故障率高:各卡件多为分体式结构，故障率比交流系统高。
xxxx纸业有限公司现有1760、1880、3150等造纸生产线7条，拟对7条生产线进行变频改造。
1.2.3增加TEXT系统安全节电器的原因及方案
TEXT系统安全节电器是根据滤波器原理，通过抑制du/dt、di/dt和谐波来达到节电目的，其原理是减少或削弱了由于du/dt、di/dt和谐波的存在而造成的无功功率消耗，装在系统电源（或线路）的首端，可以减少负载产生的电磁干扰对电源的影响，从而减少了系统无功功率的传输，从而节电。
公司拟对7条生产线及供水车间、污水治理车间和两个白水回收车间，分三级布控安装节电器（共152台）。
1.2.4增加电容器无功补偿装置的原因及方案
一般情况下输电和配电系统是运行在固定频率的正弦波电压和电流波形下，但是当非线性负荷—如晶闸管整流器接入系统后，会产生大量的谐波电流，从而导致电压和电流的畸变，及谐波电压。谐波电压会对电机和其他电子设备造成危害。金蔡伦纸业有限公司的造纸生产线都采用国内先进PLC控制技术，要求电压畸变率小于3%，较高的电压畸变率可导致控制设备误动作，进而造成造纸生产线运行中断，导致较大的经济损失。公司决定在配电系统中应用无功补偿装置，既可以减少线损，又能增加电网中有功功率的比例。
1.3可行性研究报告编制的依据
1、国家发展和改革委员会《投资项目可行性研究指南》试用版
2、《中华人民共和国节约能源法》（中华人民共和国主席令【2007】）
3、《中华人民共和国环境保护法》
4、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》
5、国家计委、建设部颁发《建设项目经济评价方法与参数》第三版
6、《产业结构调整指导目录》(2007年)
7、《“十一五”十大重点节能工程实施方案》
8、《重点用能单位节能管理办法 》（原国家经贸委令第7号）
9、节能中长期专项规划（发改环资【2004】2505号）
10、《中国节能技术政策大纲》
11、《国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号）
12、其他国家及地方相关法律、法规、政策及规定，技术资料
13、企业提供的基础资料和数据
1.4可行性研究的范围和内容
根据相关法律法规和建设单位的委托，本项目可行性研究报告的范围主要如下：
1、总论
2、项目提出的背景及必要性
3、工艺技术方案
4、环境概况
5、公用工程和辅助设施方案
6、环境保护及综合利用
7、节能篇（章）
8、劳动安全消防
9、组织机构及人力资源
10、项目实施进度
11、投资估算与资金筹措
12、财务经济评价
1.5可行性研究的简要结论
1.5.1项目内容
本项目利用国内成熟、先进的工艺技术，进行如下技术改造：
1. 将原有的并联无循环蒸汽加热系统，由技术先进的三段供汽循环利用系统代替。将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的
2、对现有1760、1880、3150等7条造纸生产线的纸机传动系统及一个供水车间，一个污水治理车间和两个白水回收车间进行变频改造。
3、在7条造纸生产线低压用电设备上安装TSXT系列系统安全节电器。
4、增加无功补偿设备与装置，使系统功率因数由原来的0.92提高到0.95。
1.5.2项目投资概况
本项目总投资5709万元。
其中工程费用4995万元（包括设备购置费4500万元、安装费用495万元）；工程其它费用122.11万元；预备费511.71万元；建设期利息80.18万元。
1.5.3项目实施效果
该项目实施后，可以解决能源浪费现象，减少设备的振动、噪音和磨损，同时采用国内外先进的变频节电技术，和蒸汽自动循环控制系统，对全场进行能量系统优化，项目实施后既可以提高设备的稳定性，又能提高产品的质量。工程实施后的供电系统节电率达到27.58%以上，供热系统节汽率达到22.26%，年可节电2097万kWh，节约蒸汽8.7万吨，共折合标煤11253吨/年，节能效果十分明显。
1.5.4 项目实施后主要经济指标
表1-1 财务指标汇总表
序号
名称
单位
指标
说明
1
项目总投资(含全部流动资金)
万元
5709

项目规模总投资(含铺底流动资金)
万元
5709

1.1
建设投资
万元
5628.82

其中：基本预备费
万元
511.71

1.2
建设期利息
万元
80.18

1.3
流动资金
万元
　0

铺底流动资金
万元
　0

2
营业收入(不含税)
万元
2176.42
生产期平均
3
营业税金及附加
万元
　0
生产期平均

增值税
万元
　0
生产期平均
4
总成本费用
万元
396.01
生产期平均
5
利润总额
万元
1780.41
生产期平均
6
税后利润
万元
1780.41
生产期平均
7
财务盈利能力分析

7.1
财务内部收益率

项目投资所得税前
%
38.27

项目投资所得税后
%
38.27

项目资本金
%
46.89

7.2
财务净现值

项目投资所得税前
万元
9518.44
ic=10%

项目投资所得税后
万元
9518.44

7.3
项目投资回收期

含建设期

静态投资所得税前
年
3.59

静态投资所得税后
年
3.59

动态投资所得税前
年
4.15

动态投资所得税后
年
4.15

7.4
总投资收益率
%
31.46

7.5
项目资本金净利润率
%
68.25

8
清偿能力分析
年

8.1
财务比率

资产负债率
%
21.59
达产年
8.2
借款偿还期
年
2.51
含建设期
9
盈亏平衡点
%
20.65
生产期平均

2 项目背景及建设的必要性
2.1项目背景
为继续深入推进能源节约，中国政府发布了《国务院关于加强节能工作的决定》。制定并实施了《节能中长期专项规划》，确定了“十一五”期间能耗降低目标，并将节能任务具体落实到各省、自治区和直辖市以及重点企业。中国正在完善国内生产总值和能源消耗指标体系，将能源消耗纳入各地经济社会发展综合评价和年度考核，实行单位国内生产总值能耗指标公报制度，实施节能目标责任制和问责制，构建节能型产业体系，促进经济发展方式的根本转变。
工业是我省能源消费大户，其中千户企业耗能量占了84%，占全省总耗能量的66%，集中分布在电力、冶金、化工、建材、造纸等10个传统行业。省政府决定重点抓好千户企业的节能，要求节能与结构调整相结合、与技术进步相结合、与加强管理相结合、与开发利用新能源相结合，推进产业产品结构优化升级， “十一五”期间完成1728万吨标煤，力争达到2000万吨标煤，确保单位产品能耗全面持续下降，到“十一五”末达到全国先进水平。为推动节能工作，确保实现“十一五”节能任务，根据《国务院关于加强节能工作的决定》（国发〔2006〕28号）山东省制定《山东节能目标责任考核办法》，近几年来组织全省节能监察机构，紧紧围绕全省节能目标和工作重点，认真履行职责，对重点用能企业用能设备、生产工艺、能源管理岗位设立、能源管理负责人聘任等情况，依法实施节能专项监察，督促企业加强节能管理，杜绝能源浪费，为全省完成“十一五”节能目标做出积极的贡献。并于2008年初印发了《2008年全省节能监察工作实施方案》，对全省节能专项监察目标任务、工作措施、进度计划，做出了安排。要求工业能耗高、污染重的企业调整工业结构，转变经济发展方式，实现省政府确定的“十一五”时期万元生产总值能耗降低22%、主要污染物排放量削减16%以上的目标。
xxxx纸业有限公司属于千户企业之一，为了完成省政府确定的“十一五”时期万元生产总值能耗降低22%、主要污染物排放量削减16%以上的目标，必须安排一定资金用于节能技术改造，推行节能标杆管理，瞄准同行业同类产品的国际或国内先进水平，明确企业节能改进目标，制定针对性强和可操作的节能实施方案并按年度保持一定增长幅度。
2.2三段通汽改造的必要性
  2.2.1现有供汽方式主要存在的问题
①因没有蒸汽循环，不凝结气体逐渐在烘缸内积聚，影响传热效率；
②由于疏水阀数量多，当出现故障时，不是大量浪费汽，就是排水不畅通；
③因蒸汽循环不畅通从而降低烘缸的热效率，增加了传动负荷及缸体的磨损；
④因不能重复利用乏汽而大量浪费能源。
2.2.2三段供汽的优势
循环供汽方式，将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的。将原纸机供汽方式改为三段供汽，一段冷凝水排到1号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽, 再经过热泵将二次汽供二段使用, 1号闪蒸罐及二段冷凝水排到2号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽通过热泵供三段使用。蒸汽以梯级利用的形式供给各个烘缸，提高了蒸汽的热利用率。
2.3 造纸机变频改造的必要性
    2.3.1公司纸机传动系统主要存在的问题
目前造纸机各分部传动设备，大部分采用晶闸管直流调速（大功率）和滑差电机（小功率）传动，在生产过程中经常由于机械磨损、传动带的打滑等因素造成速度匹配失调，形成断纸、厚度不均等现象。经常出现的问题表现在以下五个方面：
1）电机整流子磨损严重，易烧毁，导致停机时间长；
2）电机维修困难多，要求高，修理费用也高；
3）发电机易磨损，造成传动系统精度低；
4）调速控制系统复杂，调试困难，一般技工很难掌握。
5）耗电量大，传动效率低，速度精度差，速度不够稳定，从而影响产品的质量。
2.3.2进行变频改造的意义
造纸机械结构上大致由流浆箱、网部、压榨部、干燥部、压光、收卷几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。为了降低能耗、优化产品质量，提高劳动生产率，现代化的造纸设备多采用多电机分部传动，即在每一个传动分部安装交流电动机并配制相应的变频器、要求各分部能够实现同步控制，并能够在一定的范围内调速。造纸是一个连续生产的过程，因此生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。
使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及精确的调速功能：
1）各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致，便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸；
2）连续平稳地拖动纸机运行；
3）具有平滑加减速功能；
4） 运行精度高，能实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变。
2.4TSXT系统安全节电器是一种适用于低压用电系统的通用节电装置
TSXT系统安全节电器采用专门针对瞬变设计的抑制开关元件，通过治理电网污染来实现节能，治理对象包括谐波、浪涌、瞬变。节电效果随污染指数变化而变化，故 TSXT系列系统安全节电器属于被动节能的设备。
瞬变使电耗增加，主要表现为：
1、使用电效率下降：瞬变的冲击作用会在开关装置及其它接触性器件上生成氧化性碳膜层，而每一欧姆阻抗的氧化性碳膜层的产生和存在，可使电机的效率损失13%，导致线路电耗增加。
2、使电机温度升高：瞬变可导致电机因负载电流损失增加和铜损提高、多余的电能转换成热能，使温度上升。而电机温升每升高一度，大约增加损耗4%。
3、产生电流的集肤效应：使输电线等效截面积减小，使线路损耗增加。
集肤效应使电机和变压器铜损、铁损增加而过热，使变压器铁芯产生磁滞伸缩现象，磁滞回线面积的增加使得铁芯材料由于过度磁滞引起电流损失增加，噪音增加。
TSXT系统安全节电器是一种系统节电器，应用时实行系统布控才能起到很好的作用效果，即在主配电母线上，各分支线路空气开关下端以及个分配电柜空气开关下端均需安装系统节电器，只有这样才能形成一个网，将瞬流的所有通路都切断，一旦瞬流出现，立即就地泄放，从而消除瞬流可能造成的系统能耗和电气设备损害。
根据TSXT系统节电器宜在低压配电系统中采用布控节能的特点，公司拟分三级布控安装TSXT系统节电器共152台。
2.5 无功补偿可以有效的进行谐波治理进一步达到节能效果
目前公司有很多大型传动设备，而传动调速控制系统中有很多非线性负载，如：直流调速装置、变频器、UPS、整流单元等，因此在生产过程中电网中会产生大量的谐波电流，特别是3次、5次、7次谐波的产生，严重污染了电网，同时也影响设备的正常运行。电容器组可起到吸收高次谐波电流的作用，因此，通过无功补偿可以有效的进行谐波治理和节能。公司拟对7条生产线安装电容器组，对传动设备进行无功补偿。
2.6符合我国相关产业政策
本项目的建设性质为节能改造项目中的能量系统优化项目，年可节约标煤11253吨。符合《产业结构调整指导目录》(2007年本) 第一类鼓励类中第三十三项“资源节约和综合利用”中第6小项规定“交流变频调速节能技术开发及应用 ”，和第12项“节能、节水、环保及资源综合利用等技术开发、应用及设备制造”
因此本项目为国家鼓励发展的项目，无论从企业自身发展还是国家产业政策角度来看，本项目的投资实施是十分必要的。

3 工艺技术方案
3.1 造纸生产工艺流程
xxxx纸业有限公司生产工艺流程图见图3－1

图3-1造纸生产工艺流程图
3.2 本项目技术改造内容
3.2.1三段通汽改造
三段供汽是根据烘缸一温度曲线把烘缸群分成三段：高温区、中温区、低温区，分别对各段的烘缸表面温度进行控制，是一种多段串联逆向蒸汽的供热系统(如下图)，在各段烘缸间依靠闪蒸压力及冷凝水系统的压差推动蒸汽冷凝水闪蒸产生的二次蒸汽作为低温段的热源，蒸汽的能量利用比较充分。

图3-2改造前供汽原理图

图3-3三段通汽原理图
公司拟安装8套由安丘市立圆造纸设备自控设备厂纸机供热节能系统，该系统由热泵、闪蒸罐及冷凝水回收等相应配套的自控装置组成。该系统为循环供汽方式，将含有较多热量的冷凝水通过闪蒸罐作用产生二次汽，再经过热泵作用重复利用二次汽以达到节能目的。将原纸机供汽方式改为三段供汽，一段冷凝水排到1号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽, 再经过热泵将二次汽供二段使用, 1号闪蒸罐及二段冷凝水排到2号闪蒸罐,经闪蒸产生二次汽通过热泵供三段使用。三段通汽改造新增设备见表3-1xxxx纸业轻型纸纸机QCS配置表。

表3-1xxxx纸业轻型纸纸机QCS配置表
序号
用 途
仪 表 名 称
型 号
规 格
单位
数量
产 地
备 注
单价：万元
分项：万
控制站（QCS系统）
1
现场机柜
QCS现场机柜
SYQCS3200含朗宁固态继电器、德国微德米勒接头、施耐德接线端子）
套
8
双元公司

4.5
36
2
主控制单元
可编程控制器
S7系列（含电源模块、模拟量模块、数字量模块）
套
8
SIEMENS（西门子）

7.9
63.2
3
工程师/操作员站
计算机
19寸LCD/CPUP43.0G/内存512M/硬盘80G
套
8
DELL（戴尔）

1.2
9.6
4

软件包
SYQCS-1
套
8
浙江大学

0.8
6.4
5
显示操作平台
软件包
SYQCS-2
套
8
浙江大学

0.8
6.4
6
激光打印机

HP1008

台
8
惠普原装

0.5
4
7
电源净化器

SG-2000
2.0KW
台
8
苏州电工

0.45
3.6
8
不间断电源

SANKEN
1.0KVA
台
8
深圳山特

0.1
0.8
9
扫描架数据通讯
通讯模块
CP243-1通讯模块
块
8
德国SIEMENS（西门子）

0.95
7.6
10
车速采样
车速隔离模块

块
8
上海

0.1
0.8
11
热泵

8
浙江大学

12
96
12
闪蒸罐

16
浙江大学

3
48

1
成纸定量检测
ß射线定量传感器
SY-WDT
Pm147放射源
套
8
双元公司

25
200
2
成纸水份检测
微波水份传感器
SY-WMT
微波式
套
8
进口件组装（OEM）

100
800
3
成纸扫描检测
智能O型扫描架
SMART-3200意大利MEGDIN同步带、德国IGUS拖链、德国IGUS气管、进口柔性电缆、轴承、导轨
台
8
双元公司

98
784
4
成纸纸边检测
光电反射开关
E3Z-D62
套
16
OMRON（欧姆龙）

0.1
1.6
5
干部断纸检测
光电反射开关
E3Z-D62
套
8
OMRON（欧姆龙）

0.1
0.8
6
湿部断纸检测
光电反射开关
E3Z-D82
套
8
OMRON（欧姆龙）

0.1
0.8

1
浆流量检测/控制
双频电磁流量计
AXF150 DN150
台
8
上海横河

4.98
39.84
电动V型调节阀
ZKRV-16TK DN150
台
8
力诺

3
24
2
浆浓度检测/控制
浓度变送器

台
8
METSO

7.5
60
电动V型调节阀
ZKRV-16TK DN50
台
8
力诺

0.8
6.4
3
蒸汽压力检测/控制
压力变送器
WT1151GP 0.6MPa
台
8
威尔泰

0.7
5.6
电动V型调节阀
ZKRV-16TK DN125
台
8
力诺

0.84
6.72
合计

276.52
2212.16

3.2.2纸机传动系统变频改造
纸机负载属于二次方转矩负载，即转矩T与转速的二次方成正比，T∝n2，而电动机轴上的输出功率P∝Tn，P∝n3，即电动机轴上的输出功率与转速的三次方成正比。由此可见，当电动机的转速稍有下降时，电动机功率损耗就会大幅度地下降，耗电量也就大为减少。由于现有纸机传动系统电动机转速不可调，电动机只能工作在开或停两种状态，即使当热负荷很小的时候，也必须至少开一台，电动机的功耗远大于实际负载的需要，从而造成不必要的能耗。变频器可以把电压和频率不变的工频电流变换为电压和频率可变的交流电。变频器在改变频率的同时改变电压。电机的速度公式如下：
n=60f/p(1-s)
n:电机的转速 f:电源频率 p:电机磁极对数 s:电机的转差率
由于电机的工作原理决定了电机的磁极对数是固定不变的，所以不适合通过改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供给电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由控制。因此改变频率和电压是最有的电机控制方法，变频器在改变频率的同时改变电压，因此在电机上使用变频器可以大大降低耗电量。
（一）公司拟对7条生产线进行变频改造
xxxx纸业有限公司现有1760、1880、3150等造纸生产线7条，现在准备对7个车间的纸机传动系统进行变频改造。
表3-2变频器应用一览表
车间
总功率（KW）
台数
一车间
198.7
13
二车间
207.1
14
三车间
394.55
24
四车间
302.4
21
五车间
326.4
25
六车间
329.9
25
七车间
523.1
25
其它
108.4
5
合计
2390.55
152
（二）以三车间纸机传动系统改造为例说明系统的变频改造方案
本系统由真空伏辊、驱网辊、真空吸移辊、引纸辊1、引纸辊2、压榨、底辊、正压、光压、一组缸、二组缸、施胶机1、施胶机2、三组缸、压光机、卷纸机、助剂螺杆泵、滑石粉螺杆泵、摇振、抄造提浆泵、小圆网、饰面辊、扫描架共24个传动点组成，总装机容量394.55KW。各部分具体参数如下表：

表3-3车间变频改造前后电机输出功率对比表
序号
使用位置
电机功率（kW）
变频器型号
改造前电机
输出功率
（kW）
改造后电机输出功率
（kW）
台
数
三车间
真空伏辊
37
ACS600-37KW
37
37
1
三车间
驱网辊
25
ACS600-22KW
25
22
1
三车间
真空吸移
18
ACS600-15KW
18
15
1
三车间
真空压榨
33
ACS600-30KW
33
30
1
三车间
引纸辊1
11
VF-A5-7.5KW
11
7.5
1
三车间
引纸辊2
11
VF-A5-7.5KW
11
7.5
1
三车间
压榨
37
ACS600-30KW
37
30
1
三车间
底辊
30
ACS600-30KW
30
30
1
三车间
正压
42
ACS600-37KW
42
37
1
三车间
光压
14
ACS800-11KW
14
11
1
三车间
一组缸
22
ACS800-22KW
22
22
1
三车间
二组缸
22.5
ACS600-18.5KW
22.5
18.5
1
三车间
施胶1
22
ACS600-11KW
22
11
1
三车间
施胶2
22
ACS600-11KW
22
11
1
三车间
三组缸
18.5
ACS600-18.5KW
18.5
18.5
1
三车间
压光机
27
ACS600-22KW
27
22
1
三车间
卷取
19
ACS800-15KW
19
15
1
三车间
助剂螺杆泵
2.6
BT40S-2.2KW
2.6
2.2
1
三车间
滑石粉螺杆泵
4.5
SB40S-3.7KW
4.5
4.5
1
三车间
摇振
3.7
BT40S-2.2KW
3.7
3.7
1
三车间
抄造提浆泵
21
IHF-18.5KW
21
21
1
三车间
小圆网
4.5
BT40S-3.7KW
4.5
4.5
1
三车间
饰面辊
21.1
VF-A5P-18.5KW
21.1
21.1
1
三车间
扫描架
1.3
ORM-0.75KW
1.3
1.3
1
合计

469.7 KW
394.55KW
469.7 KW
394.55KW
24
3、ACS系列变频器的主要功能
（1）变频器主要特点
ACS变频器是第一代采用直接转矩控制技术（DTC）的交流变频器，它能够在没有光码盘或测速电机的反馈的条件下，精确控制任何标准鼠笼电机的速度和转矩。DTC是交流传动的一种先进的电机控制方式，逆变器的通断直接控制电机的关键变量：磁通和转矩。DTC功能块图见下图：

图3-3ACS系列变频器功能图块
工作原理：测量的电机电流和电压作为自适应电机模型的输入，这个模型每隔25μs产生一组精确的转矩和磁通的实际值。电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值做比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值做比较，依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关位置。
由于变频装置有可靠、优越的性能和节能降耗的优点，如今已经广泛应用于变频调速各领域。
3.2.3TSXT系统安全节电器
根据xxxx纸业有限公司现行用电及负载的特点，宜在低压配电系统中采用TSXT系统节电器布控节能，TSXT系统安全节电器是在相线与零线之间设定一个箝位值，所有高于该位值的电压尖峰均被迅速抑制，从而抑制了过压，使其对末端负载和整个系统的影响减少到最轻的程度，能有效地抑制电网中的谐波及瞬变、浪涌，具有净化电网之功效。
采用安装系统节电器的方式对全厂低压系统进行节电技术改造，设计分三级布控安装节电器共40台
安装方式：并联安装在低压配电室主开关侧、重点布控线路开关侧及重点用电设备现场开关侧，整体方案实行三级布控。设备尺寸：（L×W×H）170×90×245mm。
三级布控的说明：
常用配电系统：工厂动力进线35KV、110KV经过变压器一级一级变到用电设备所需要的电压等级。我们在工业现场所见到的用电设备电压等级多为10KV、6KV、3KV和0.4KV。

图3-4车间用电设备示意图
2、节电器工作原理：
由微处理器芯片（CPU）、可控硅、集成式双置晶闸管等国外进口元件组成。 其核心技术是动态跟踪电机负载量的变化，调整电机运行过程中的电压与电流（百分之一秒内完成动作），保证电机的输出转矩与实际负荷需求精确匹配，不改变电机的转速，不影响电机的正常运行，并且能有效避免电机因出力过度造成的电能浪费，具有很好的动态节电控制功能，能有效地降低电机的功率损耗，改善电机的启动、停机性能，延长电机的使用寿命。
节电器通过切削电压波形而降低电机电压,当电机的电压降低,磁损耗也就相对减少。有功损耗和无功损耗也相应减少。同时使电机的功率因数提高，降低了电机的定子电流，与电流的二次方成正比的供电线路损耗、电机绕组的铜损耗显著减少，电机的铁损下降，提高了电机的效率。

图3-7安全节电器结构简图
3、性能特点：
（1）高效节能：独特的波形闭环自动跟踪控制系统，保证电动机始终工作在最高效率状态，节电率10%以上。
（2）恒流软启动：将启动电流控制在额定电流的1—3倍，并连续可调，减少冲击电流对电动机、设备及电网造成的损害，改善系统的稳定性。
（3）全方位保护：节电器能对电动机缺相、过载、过热、欠压等自动高精度保护。
（4）功能完善：具有故障诊断、软停车、抗冲击负荷、无触点配电等功能。
（5）技术先进：采用国际先进的电力电子控制器件和高可靠全电子逻辑电路经先进工艺组装而成，节电效果显著、保护性能优异，连续工作、可靠性好、无触点、免维护。
3.2.4无功补偿节能
1、无功补偿的基本原理：无功补偿的基本原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
无功补偿的意义：
　　⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。
　　⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资。例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
　　⑶降低线损，提高功率因数，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例。
综上所述公司规划、实施无功补偿势在必行。
2、公司抄纸车间设备为例,说明主接线示意图:

图3-8 主接线示意图
（2）投用补偿装置前后的数据分析对比：

电容滤波器投入前
电容滤波器投入后
改善效果
基波电流
903.4(A)
858.5(A)
降低44.9(A)
谐波电流
162.1(A)
20.1(A)

功率因数
0.89
1.0

由以上图表中数据可明显看出通过投用补偿装置前后对电网的影响：
1、可增加变压器使用裕度4.97%
改善前的运行电流为903.4A,改善后为858.5A，降低运行电流总计为44.9 A,降低运行电流可进而降低设备温升,并可延长变压器及导线使用寿命，明显增加了变压器的供电能力，可以增加变压器装设的负荷量,降低投资成本,增加效益。
2、改善电力质量
(1) 可减少谐波电流；
(2) 可减少谐波电压畸变率；
(3) 可降低谐波对设备的危害,而造成生产损失；
3、提高变配电设备利用率，减少投资费用
 对低功率因数的负荷进行无功补偿，接入并联电容器,由于无功电流得到补偿，使得负荷电流减少
 由于功率因数提高而使变配电设备减少的容量（kVA）可用公式（1）计算：  
  ΔS ＝P/ COSφ1－P/ COSφ2 （1）
     ＝P×（COSφ2－COSφ1）/（COSφ2×COSφ1）
    （1）式中：
     S---为减少的设备容量
     P---为负荷有功功率
     COSφ1---为补偿前负荷功率因数
     COSφ2--- 为补偿后负荷功率因数
 如1000kW的负荷容量，补偿前