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钢铁厂液压站节电改造方案

  • 日期:2018-06-25  点击:
  • 甲方:某某钢铁集团乙方:苏州徕卡节能电气技术有限公司项目名称:某某钢铁集团 2#线液压站设备的液压伺服同步控制系统和智能化控制节能系统改造项目,达成技术协议条款如下:一、总
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钢铁厂液压站节电改造方案

甲方:某某钢铁集团

乙方:苏州徕卡节能电气技术有限公司

项目名称:某某钢铁集团 2#线液压站设备的液压伺服同步控制系统和智能化控制节能系统改造项目,达成技术协议条款如下:

一、总则

1)、A本技术协议提出的是低限度的技术节能要求,乙方应保证提供技术先进、成熟可靠、经济上合理的产品及其相应的服务。

B对中国有关安全、环保等强制性标准,必须满足其要求,改造不降低或减少原设备运行

技术能力。

2)、A在签定合同之前,甲方有义务对本技术协议所提控制技术方案进行保密。

B在签定合同之后,甲方有权提出规范、标准和规程发生变化而提出的一些补充要求,

具体内容由双方另外共同商定。

3)、2#精炼液压站1套普通液压泵组,2#CCM连铸主液压系统,两液压系统共计4套液压系统改造成4套伺服液压同步控制系统;

二、项目实施方案

2.1项目实施

2.1.1 改装前设备情况及数量见表一

表一

改造前液压站配置情况
设备型号 数量套 系统流量 系统压力 电机功率 总功率/台 合计功率
L/min Mpa kW kW
2#精炼液压站 1 71 16.0 22 1 44
1 71 16.0 22 1
2#CCM连铸主液压站 1 250 21.0 132 1 528
1 250 21.0 132 1
1 250 21.0 132 1
1 250 21.0 132 1
油泵型号:2#精炼力士乐71柱塞泵,2#CCM连铸力士乐180柱塞泵
合计台数 6 液压站系统合计功率(kW) 572
2.1.2 改造内容

我司本着确保改造后液压站高效节能、稳定生产的前提下,尽量保持原设备的外观型态的原则制定以下改造内容:

以待改液压站为基础,用伺服永磁同步电机+内啮合高压齿轮油泵+同步伺服驱动器+压力传感器+闭环反馈同步系统取代原异步电机+变量泵开环系统,根据现场机器的情况对原动力和油路系统进行改造,并视设备工艺需求对动力系统进行相应的技术处理。

三、目前液压站设备技术参数

2#精炼液压站系统: 2套

1)、主油泵型号: A4VSO-71 2台 流量70L/min(单套) / 16.0 MPa

2)、电机型号: QA200L6B 2台 功率 22kw 转速980转/min

3)、系统大压力:16.0 MPa ;

4)、本液压系统包括:电控柜,端子箱,各泵电机,电控柜电气仪表接线

(1)液压泵站 2台

(2)电器控制柜 1组

2#CMM连铸主液压站系统: 4套

1)、主油泵型号: A10VSO-180 4台 流量250L/min(单套) / 21.0 MPa

2)、电机型号: M3BP 315 MSB 4台 功率 132kw 转速1487转/min

3)、系统大压力:21.0 MPa ;

4)、本液压系统包括:电控柜,端子箱,各泵电机,电控柜电气仪表接线

(1)液压泵站 3台

(2)电器控制柜 1组

四、液压站工作原理

电机带动油泵旋转,泵从油泵中吸油后打油,将机械能转化为液压油的压力能,液压油通过集成块(或阀组合)被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中,从而控制了液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢,推动各种液压机械做功。

液压站又称液压泵站,是独立的液压装置,它按驱动装置(主机)要求供油,并控制油流的方向、压力和流量,它适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械下。用户购买后只要将液压站与主机上的执行机构(油缸和油马达)用油管相连,液压机械即可实现各种规定的动作、工作循环。

异步电机+高压轴向变量柱塞泵+溢流阀+单向阀+负载。  

对定量泵系统来说,当机器动作所需的流量小于油泵输出的流量时,多余的流量将会在工作压力下通过溢流阀卸荷,造成能量损失,如不考虑效率等损失,所浪费的能量大致如下:

W=Po×(Q-Qo)*T

式中:W — 无用功

Po — 工作压力

Q — 泵输出流量

Qo — 动作所需流量

T —时间

由式可以看出,当工作压力越高,动作速度越慢,工作时间越久,所浪费的能量越多。而由液压控制系统构成的闭环控制回路,以实际动作所需流量作为目标控制压力调节电机转速所带泵流量的合理输出,有效的减小Q, Qo之间差值,减小能耗损失。

五、改造后:2#液压站系统设备伺服节能改造技术参数

1) 、2#精炼液压站系统

油泵型号:50cc 1台 流量90L/min(单台) 压力:16.0 MPa

2) 、2#CCM连铸主液压站系统

油泵型号:125cc 3台 流量250L/min(单台) 压力:21.0 MPa

3)、液压控制配套专用永磁同步电机型号4台 转速1700转/min,高2000转。

表二

改造后液压站配置情况
设备型号 数量(台) 系统流量 系统压力 系统型号
徕卡)
  系统功率
(kw)
备注
L/min Mpa
2#精炼液压站 1 90 16 LK-YY-17100-C 22 徕卡定制驱动电机
2#CCM连铸主液压站 1 250 21 LK-YY-21250-H  90 徕卡定制驱动电机
1 250 21 LK-YY-21250-H      90 徕卡定制驱动电机
1 250 21 LK-YY-21250-H      90 徕卡定制驱动电机
PLC控制系统 带专用控制程序以及10.0触摸屏 西门子/三菱
合计台数 两套共计4台  
电机特点:高效节能,过载能力强,调速范围宽,PTC温度保护,响应快。

4)、 12#精炼液压站控制系统型号:LK-YY-17100-C 1台 功率22kw

22#CCM连铸主液压站控制系统型号:LK-YY-21250-H 3台 功率90kw

5)、 12#精炼液压站系统压力16.0MPa保持不变,系统流量90L/min

22#CCM连铸主液压站系统压力21.0MPa保持不变,单套系统流量250L/min,共计三套,系统总流量为750L/min。

6)、 液压控制系统特点:支持PTC温度保护,压力响应快,压力控制精度高±1 Bar,配合专用电机速度控制精度±0.5%,且响应速度快(20~50ms),电机过流保护约240%额定电流。

7)、HMI型号:西门子/三菱 PLC型号:西门子/三菱(作为控制器的简单参数调节与控制器运行监控)

8)、系统工作压力:2#精炼液压站系统压力16.0MPa;2#CCM连铸主液压站系统压力21.0MPa,流量满足生产工艺需求。

9)、液压系统包括:2#精炼液压站和2#CCM连铸主液压站

(1)配套专用定制伺服电机 4台

(2)配套专用定制伺服驱动器 4台

(3)压力反馈变送器 4支

(4)电器控制柜 4台

(5)德国内啮合高压齿轮油泵 6台

10)、辅助配件:油泵电机相关辅助连接件,电控柜,输入滤波器,制动电阻,驱动器控制接线。

六、液压站系统项目改造技术

HMI+PLC+液压伺服控制系统+内啮合高压齿轮油泵+溢流阀+单向阀+传感器+负载

2#精炼液压站系统:伺服驱动器:22KW,配套电机:LK-YY-17100-C;

2#CCM液压站系统:伺服驱动器:90KW,配套电机:LK-YY-21250-H;

由伺服驱动器,同步伺服电机,内啮合高压齿轮泵,压力反馈变送器,PLC,HMI组成压力闭环控制系统,可自动调节电机转速,使液压站在工作中4组系统用高压齿轮泵根据系统控制信号进行压力闭环控制。反馈压力与需求压力进行比较运算,PLC专用控制软件调节实时同步电机的输出,从而调节电机转速,使系统压力跟随设定压力工作。

以上系统配置并能保证当工作过程中,油缸停止带载时间较长时,传感器会检测当前压力超出目标设定值,此时,伺服驱动器会控制电机处于低速运行10Hz左右状态下保证当前系统压力需求的前提下节省电能。

七、液压站系统改造后节能效益

1)、液压站理论方案

假设所有工作站同时工作所需流量总和为Q,其中Q1状态为原方案异步电机工作流量输出状态(蓝色虚线),而节能改造后流量输出工作状态曲线如图红色曲线(低压低流时转速很低流量输出忽略不计,假设电机正常工作转速1500r/m,而低压低流时电机转速可低至十几转,不足百分之一流量输出忽略不计。)

其节能率计算如下

节能率=时间比 = 流量比 = T2/(T1+T2) * 100%(即一个完整工作周期中,负载非工作时间所占整个工作周期的比值)。

2)、改造实际效益:(以实际电表测量为准)

2#精炼液压站系统工况,改造后节能效率如下:(备用系统不计算在内)

一号泵22kw系统:工作空载电流19.3A,相当于9.6kW电机空载运行,每小时实际耗电约9.6度/H。

2#CCM连铸液压站系统工况,改造后节能效率如下

一号泵,二号泵,三号泵电机都为132kw系统:工作空载电流80A,相当于40kW电机空载运行,大约每小时实际耗电约40度/H。(负载基本一致,电流无变化,恒压控制)

原总电机功率:132*3+22 = 418 kw

以上4套泵站功耗计算如下:

(电机70%工作负载,年工作时间为8000小时计算,电费为0.75元计算)

合计每小时耗电为:132+132+132+22=418kw/h

合计年耗电为:418*8000*70%=2340800度

年耗电费用为:2340800*0.75=1755600元

控制系统配置:如表二

a改造后为90.8+90.8+90.8+22=294.4kw,节电率60%左右(现按照50%节电率计算)。

b总节约电量为2340800*0.5=1170400kWh/年。

c总节约电费为1170400*0.75=877800元/年。

3投资金额与回收期:

投资回报期:12.3个月

八、质保期及服务

1)、质保期12个月,从调试安装完毕之日算起。

2)、12个月质保期结束后,乙方承诺终生提供有偿服务。

3)、质保期内如出现问题,乙方接到通知起以快车次到达现场。

4)、在乙方安装、调试设备期间,需要甲方全力协助配合安装和调试,直到设备正常运行为止。

5)、安装调试完成后乙方提供不少于2个工作日的生产现场支持、相关技术指导、培训。

九、准备安装周期

1)、设备准备周期为45个工作日(由商务合同签署日起)

2)、设备安装(3~4天)调试周期为7工作日(需甲方协助配合)

工业节能,致力于打造专业的工业节能产品平台,不断提升产品范围与技术能力,有效降低企业能耗,节电率30%-80%,促进国家节能环保事业发展。

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