苏州市江远热电有限责任公司
永磁调速器
节能改造技术方案
国家科技部2010年度《科技型中小企业技术创新基金》立项立项代码：10C26213201089
南京艾凌节能技术有限公司
2015年01月
目录
1 节电分析 (3)
1.1 现场实际运行情况 (3)
1.2 永磁调速器节能分析 (4)
2 永磁调速器改造方案 (6)
2.1 设备选型 (6)
2.2 引风机详细改造方案 (7)
2.3 改造及施工参考的技术规范 (15)
3 供货范围 (16)
3.1 引风机供货范围 (16)
4 工程施工周期 (17)
5 现场安装及售后服务 (18)
5.1 现场安装 (18)
5.2 售后服务 (18)
1 节电分析
1.1 现场实际运行情况
1.1.1 引风机现场参数
表1 3#炉现场参数表
电机引风机
铭牌数据铭牌数据型号型号VR50-2360 D/S3 额定转速960r/min 额定转速960rpm
额定功率355KW 轴功率302kW
额定电流额定流量
额定压力6000V 额定压力/扬程
功率因数效率
方向左旋135°
实际参数
实际工作电流阀门开度
单价电费
表2 4#炉现场参数表
电机引风机
铭牌数据铭牌数据型号型号VR65Ⅱ-2650 D/N2 额定转速980r/min 额定转速980rpm
额定功率800KW 轴功率702kW
额定电流额定流量
额定压力6000V 额定压力/扬程
功率因数效率
方向右旋135°
实际参数
实际工作电流阀门开度
单价电费
1.2 永磁调速器节能分析
最大输出能力配备风机或水泵系统。而真正实用中，绝大多数情况下并非需要系统在满负荷下使用，而是根据负载的实际需要，通过流量控制元件如阀门或风门挡板等实现流量或压力的调节，以满足生产过程的需要。最典型的控制流量或压力的方法是使用阀门或风门挡板。
此时，风机或水泵系统的效率＝电机效率×调节流量或转速或压力控制原件的效率×风机或水泵效率×输送管道的效率。
如果其它效率恒定的情况下，系统效率取决阀门调节方式耗能情况：
根据风机、水泵系统设计原则，为了保证负荷最大时风机或水泵系统满足输出要求，通常需要按系统的
于调节流量或转速或压力控制设备的效率。由于阀门或风门挡板是通过调节开度来实现输出流量或压力的调节，电机和负载的转速并未发生变化，根据相似定律，输入功率并不会因为阀门开度变化而变化。当阀门或风门挡板开度<100%或调节器非直通型，流体经过阀门或风门挡板都会造成非常大的能量损失，同时在阀门或风门挡板两端产生很大的压差，特别是在风机的输出端的压力增高，使得风机的运转点偏离最佳效率点，因此，阀门开度减小时，电机输入功率不会显着减小，很多能量因此浪费掉。 采用永磁调速改造的系统耗能情况：
从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的离心式负载，轴功率P 与流量Q ，压力H 的关系为：H Q P ?∝
图1 离心式负载特性曲线
其中：Horsepower ：轴功率曲线、Speed ：转速及流量曲线、Torque ：压力曲线如图所示：当电机的转速由n1变化到n2时, Q 、H 、P 与转速的关系如下:
1
2
12n n Q Q ?
= (1) 2
12
12???? ???=n
n H H (2) 2P =1P 3
1
2???
? ???n n (3)
可见流量Q 和电机的转速n 是成正比关系的，而水压与转速的二次方成正比，所需的轴功率P 与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，此时系统的压力仅为原来的64%，此时所需功率将仅为原来的51.2％，即：
表3 离心式负载调速性能表
转速(%) 流量(%) 压力(%) 轴功率(%) 节电率(%)
备注 100 100 100 100 0 在实际运行中，由于转速下降会引起其机泵系统效率下降，加上调速装置效率的影响，实际节电率小于表中所列数值。
90 90 81 72.9 27.1 80 80 64 51.2 48.8 70 70 49 34.4 65.6 60 60 36 21.6 78.4 50
50
25
12.5
87.5
从水泵的运行曲线来分析采用永磁调速后的节能效果：
图2 离心式负载的运行曲线
当所需流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。
在实际运行中，系统能够调节的空间通常是在考虑流量满足的同时还必须考虑系统的压力能不能满足要求。通过实践的统计，离心式类负载通过调速控制可节能20％～50％。
2 永磁调速器改造方案
2.1 设备选型
以负载轴功率和转速为主要选型依据,永磁调速器传递功率满足现场需求，具体参数见表4和表5。设备设计寿命为30年。
表4 3#炉设备选型表
负载引风机备注
设备型号ALT730S
设备类型风冷
最大转速/rpm 1000rpm
传递功率/kW 355kW
峰值转矩/N.m 3000N.m
最小轴端距/mm 580mm
中心高/mm 490mm
表5 4#炉设备选型表
负载引风机备注
设备型号ALT1500H
设备类型水冷
最大转速/rpm 1000rpm
传递功率/kW 1000kW
峰值转矩/N.m 11460N.m
最小轴端距/mm 1650mm
中心高/mm 560mm
2.2 引风机详细改造方案
为了更好地满足现场运行和节能的需要，将电机和负载之间的联轴器改为由我公司生产的永磁调速器，通过DCS或者PLC实现自动控制。
2.2.1 机务部分
涉及到机务的主要是设备外形、设备安装和现场基础。我公司根据选型和现场情况分别绘制了设备外形图和现场基础图，见下图。
图3 ALT730S永磁调速器外形图
图4 ALT1500H永磁调速器外形图
图5 ALT730S设备安装基础图
图6 ALT1500H永磁调速器设备安装基础图
2.2.2 ALT730S
电气控制及部分
永磁调速器除按我公司提供的安装图和安装要求安装外，还要在DCS或者PLC系统中对控制系统作相应的程序设计和设置。要求如下：
1、监测位置和监测点
3个轴承的温度的监测、显示、告警和停机。每个轴承有一个监测点，共3个轴承温度监测点。
2、各监测点的设置值
表6 温度在DCS或者PLC中设置值
检测位置高报值高高报值
一号轴承温度75℃95℃
二号轴承温度75℃95℃
三号轴承温度75℃95℃
3、详细要求
（1）一号轴承温度：监测点温度达到75℃时DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当超过95℃时DCS或者PLC控制蜂鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。
（2）二号轴承温度：监测点温度达到75℃时DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当超过95℃时DCS或者PLC控制蜂鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。
（3）三号轴承温度：监测点温度达到75℃时DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当超过95℃时DCS或者PLC控制蜂鸣器报警，同时告警灯闪烁，立即停机检查。
4、每台永磁调速器对应控制有关的物料明细
表7 电气控制相关的物料明细
项目信号类型数量推荐使用电缆型号主要参数
智能一体化电动执行机构
输入
4-20mA
1台
电源电缆：普通电
缆ZRC-KVVP/四芯电源380V/AC，输入/出信号
模拟量4-20mA，角行程90 输出
4-20mA
信号电缆：普通电
缆ZRC-KVVP/四芯
一号轴承测温热电阻1套
信号电缆：普通电
缆ZRC-KVVP/三芯
分度号PT100
二号轴承测温热电阻1套
信号电缆：普通电
缆ZRC-KVVP/三芯
分度号PT100
三号轴承测温热电阻1套
信号电缆：普通电
缆ZRC-KVVP/三芯
分度号PT100
上表中智能一体化电动执行机构1台、测温探头3个。我公司提供，各仪表的功能及设置要求详见说明书。增加就地接线箱一个，DCS或者PLC的所有线连接到接线箱相应位置。
5、热控部分
增加3个轴承温度元件各1支，共3支，相应的电气控制接线。
6、基础改造及施工
基础改造目的
电机和负载轴之间最小轴间距尺寸为：580mm。
永磁调速器中心高490mm，保证电机与负载中间安装永磁调速器段基础与
我公司永磁调速器设备中心高尺寸一致，以满足最终安装要求。
基础施工方案
根据基础图与安装图施工。
2.2.3 ALT1500H
电气控制部分
1、监测位置和监测点
（1）4个轴承的温度的监测、显示、告警和停机。每个轴承有两个监测点，两个监测点各自独立的同时监测、显示一个轴承的温度。共8个轴承温度监测点。
（2）进水和出水水温的监测、显示、告警和停机。进水和出水温度各一个监测点，共2个水温监测点。
2、各监测点的设置值
永磁调速器的冷却水入口温度、冷却水出口温度均进入DCS或者PLC显示并具有运行异常报警功能。DCS或者PLC中轴承温度设定要求见表8。
表8 温度在DCS中设置值
检测位置高报值高高报值
一号轴承温度75℃95℃
二号轴承温度75℃95℃
三号轴承温度75℃95℃
四号轴承温度75℃95℃
轴承温度控制及联锁要求。一、二、三和四号轴承温度，每个轴承温度共2个测点：当同一轴承的两监测点温度达到高报警值时DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警，现场检查并排除故障，当同一轴承的两个监测点超过高高报值时DCS 或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警同时声光报警，现场检查并排除故障，若故障排除不了，则人工停机。
进入永磁的冷却水量、冷却水入口温度、冷却水出口温度均通过DCS或者PLC 进行监测与控制。冷却入口水温、出口水温、冷却水流量的设定值见表9。
表9 冷却水温度及流量设置值
检测位置高报值高高报值低报值低低报值
出水温度60℃70℃
进水温度35℃45℃
冷却水量9m3/h 14m3/h 7m3/h 4m3/h
进水、出水监测点温度达到高报值时，DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警；进水、出水监测点温度达到高高报值时，DCS或者PLC控制蜂鸣器蜂鸣报警、警告灯闪烁，提示加大冷却水流量，电动执行机构开度开到100%。
冷却水流量低于低报值或高于高报值时，DCS或者PLC控制蜂鸣器报警并提示加大冷却水量或减小冷却水量。冷却水流量低于低低报值或高于高高报值时，PLC控制蜂鸣器报警同时告警灯闪烁，立即联锁停机检查。
3、每台永磁调速器对应控制有关的物料明细
表10 电气控制相关的物料明细
项目信号类型数量推荐使用电缆型号主要参数
智能一体化电动执行机构
输入
4-20mA
1台
电源电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/四芯电源380V/AC，输入/出信号模拟
量4-20mA，角行程90°。
输出
4-20mA
信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/四芯
一号轴承测温热电阻2套
信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/三芯（两根）
分度号PT100
二号轴承测温热电阻2套
信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/三芯（两根）
分度号PT100
三号轴承测温热电阻2套
信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/三芯（两根）
分度号PT100
四号轴承测温热电阻2套
信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/三芯（两根）
分度号PT100
进水温度热电阻1套信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/三芯
分度号PT100
出水温度热电阻1套信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/三芯
分度号PT100
流量计
输出
4-20mA
1台
电源电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/四芯电源220V/AC,输出信号模拟量
4-20mA 。
信号电缆：普通电缆
ZRC-KVVP/两芯
接线箱1台
上表中智能一体化电动执行机构1台、测温探头10个、流量计1台，我公
司可以负责提供，各仪表的功能及设置要求详见说明书。增加就地接线箱一个，DCS或者PLC的所有线连接到接线箱相应位置。
4、热控部分
每台永磁调速器增加4个轴承温度元件各2支，共8支，增加冷却水进出口温度元件2支，共10支，相应的电气控制接线。
5、基础改造及施工
基础改造目的
电机和风机轴之间轴间距尺寸为：1650mm。
永磁调速器中心高560mm，保证电机与风机中间安装永磁调速器段基础与我公司永磁调速器设备中心高尺寸一致，以满足最终安装要求。
基础施工方案
根据基础图与安装图施工。
6、冷却系统
冷却水要求:（参考值）
1）水质要求：
溶砂量: 500-2500 ppm
碱性物质: 250 ppm 以下
悬浮砂砾: 8 ppm 以下
导电度: 800-3800 μ奥姆/公分
SiO2含量: 40 ppm 以下
碳酸钙(CaCO3)含量: 0.2 ppm以下
酸碱度 (PH): 8.3-10.0 (@ 25℃)
2）水量/水压ALT-1500: 9-15m3/h, 0.3MPa
3）水温：≤28度
冷却系统实施方案：
原理图：
图7 水冷系统原理图
直接将软水引入到永磁调速器进水口，安装一手动球阀控制进水口流量大致为：12m3/h（可根据设备实际使用发热情况，调节进水口流量）。
2.3 改造及施工参考的技术规范
工程施工过程及验收时应严格遵循合同规定的标准、国家和行业颁布的现行规范和标准，见下表11（不限于下表内容）。
表11 工程施工引用技术规范
序号名称标准号
1 焊接工艺评定规程DL/T868-2004
2 设备及管道绝热效果的测试与评价GB/T 8174
3 管道支吊架GB/T 17116
4 《钢筋混凝土结构设计规范》TJ10-74
5 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000
同时设备运输、安装、维护与使用必须严格安照我公司提供的使用说明书及安装使用说明书执行。我公司所引用的技术文件如下：
GB11820-88 电站电气部分集中控制装置通用技术条件
GB4720-84 低压电器电控设备
IEC44 低压开关和控制设备的外壳防护等级
NEMA-ICS4 工业控制设备及系统的端子板
NEMA-ICS6 工业控制设备及系统的外壳
GBJ232-80 电气装置安装工程施工及验收规范
GA/T75-84 安全防范工程程序和要求
GB22820-88 电站电气部分集中控制装置通用技术条件
B/T8218-1888 工业过程测量和控制系统用电动执行机构
3 供货范围
3.1 引风机供货范围
表12 ALT730S永磁调速器供货一览表
序号设备名称型号单位数量备注
1 永磁调速器ALT730S 台 1 南京艾凌
2 永磁调速器底座套 1
3 永磁调速器防护罩套 1 南京艾凌
4 联轴器DJM10 套 1 广州威欧特
5 联轴器防护罩套 1 南京艾凌
6 胀套套 1 南京艾凌
7 法兰套 1 南京艾凌
8 智能电动执行机构SND-QTJ100 台 1 常州亿米基
9 电动执行机构底座套 1
10 测温探头支 3 南京艾凌
11 接线箱台 1
12 附件（各底座地脚螺栓、设备间
链接螺栓及连杆组件）
套 1 南京艾凌
13 电缆（用于接线箱与设备间）米待定
表13 ALT1500H永磁调速器供货一览表
序号设备名称型号单位数量备注
1 永磁调速器ALT1500H 台 1 南京艾凌
2 永磁调速器底座套 1
3 联轴器DJM12 套 2 广州威欧特
4 联轴器防护罩套 1 南京艾凌
5 智能电动执行机构SND-QTJ200 台 1 常州亿米基
6 电动执行机构底座套 1
7 测温探头支 4 南京艾凌
8 接线箱台 1
9 附件（各底座地脚螺栓、设备间
链接螺栓及连杆组件）
套 1 南京艾凌
10 电缆（用于接线箱与设备间）米待定
4 工程施工周期
供货时间，合同生效后30天。
现场安装调试5天。
表14 改造施工进度表
序号计划名称主要内容所需时间备注
1 技术准备设计资料整理与准备5天
2 生产准备4天
3 外协采购与零件生产10天
4 装配设备组装1天
5 跑合实验、厂内验货实验台跑合实验1天
7 发货装箱发货3天
8 买方安装调试买方现场安装与调试5天
9 评审验收评审验收1天
合计30天
5 现场安装及售后服务
5.1 现场安装
产品现场安装调试由南京艾凌节能技术有限公司技术员现场指导。
5.2 售后服务
本公司郑重承诺：1年质保，终身维护。
我公司设备货到现场18个月或者投运后12个月内提供质量保证，免费提供维护和服务，终身提供维护和服务。下述关于本公司售后服务的情况均为真实的、可靠的、本公司在以后的售后服务中将竭力做到如下所述的程度：
5.2.1 售后服务体系
南京艾凌节能技术有限公司的售后服务体系完全按照ISO9001质量管理体系进行管理。南京艾凌节能技术有限公司设立工程部为独立的售后服务部门，其主要职责是及时准确的完成售后服务任务，其售后服务流程简述如下：（1）来自客户的所有信息均由销售部门收集，这样可以保证所有信息的完整性。无论公司的任何部门、任何人员接到售后服务的要求，立即转入客户部负责售后服务的专职经理，并进行统一管理。
（2）来自客户的售后服务要求将在南京艾凌节能技术有限公司客户部进行分类，区分售后服务性质，客户部同时下达售后服务指令。区分售后服务的性质主要是为了区分故障产生的原因，便于公司对一个阶段产生的售后服务内容进行统计和进一步寻找改进的方法。
（3）售后服务部门接到要求售后服务的指令后，立即开始研究制定方案并准备相关技术资料和需要的材料、元件。售后服务部门的准备不受销售部区分售后服务性质的约束，即无论售后服务是常规性质，还是由于用户原因产生的损坏，售后服务部门均将同样对待。售后服务部门将在最短时间内接到售后服务指令，并不受任何约束的进行售后服务准备，保证用户在最短时间得到优质的售后服务。
（4）售后服务人员在作好技术资料和相关元件与材料、工具等。
（5）准备工作后，将以最快的时间赶到现场投入工作。除此之外，南京艾
凌节能技术有限公司还设有多个售后服务部门，负责公司供货项目的售后服务工作，以保证用户可以得到及时、高效的售后服务。南京艾凌节能技术有限公司区分售后服务产生原因后，质量保证期内免费提供服务，一年内若期间属于正常损害，本公司只收取元件费：如为用户在操作、使用等过程中因错误操作产生的设备故障，将适当收取材料费。质量保证期外，将适当收取材料费和服务费。所有的售后服务费将通过正式报价的方式和用户进行协商。在协商过程中，售后服务同时进行。
5.2.2 保障能力
体系保障：详见上述售后服务体系的描述。
人员保障：我公司有售后服务工程师10余名，均为多年从事售后服务工作专业人员，对南京艾凌节能技术有限公司的产品结构非常熟悉，全部经专业培训，全部通过南京艾凌节能技术有限公司内部资格认证。在售后服务过程中负责在设备安装现场指导技术工人执行售后服务，并解决售后服务过程中出现的技术问题。
5.2.3 售后服务内容
（1）我方提供的设备质量保证期为货到现场18个月或者投运后12个月。
（2）在质量保证期内，由于设备本身的质量原因造成的任何损失，我方负责免费更换。
（3）质量保证期满后，我方协助买方对所提供的设备进行定期的检验和保养并负责终身有偿维护。
（4）售后服务的方式为现场服务和电话答疑。设备安装、调试直至投运期间，我方将派驻一名有三年以上工作经验的工程师到现场进行跟踪服务，确保现场工作的顺利进行。设备投运后，用户可随时打电话到本公司客户部进行咨询，本公司售后服务人员将会以认真负责、谦虚礼貌的态度给与热情对待。
（5）售后服务内容为：
①现场运行、现场配合开箱验收。
②指导安装，进行模拟调试，配合送电，设备正常运行后定期进行检验和保养。
③进行厂内理论培训和现场操作培训。
培训内容：了解零件的常用技术参数、产品工艺结构及掌握设备操作方法。设备出厂的检验标准及检验项目的结构以及设备的运输、装卸要求及注意事项。重点掌握设备的质量及相关的要求和要点、机械、电气性能及试验方法与常见故障及突发事件的处理方法，提供以下服务：
1 按期、按质交货；
2 免费指导安装调试；
3 免费现场运行检查维护；
4 质保期内免费保修；
5 终身有偿保修；
6 免费代培操作人员。