摘要：為了對紡紗廠能耗情況進行量化分析，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、空調(diào)、除塵、制冷和照明等設(shè)備的總裝機功率，對生產(chǎn)中實際總功率進行了測試，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)改造的項目。提出了一系列措施，包括采用空調(diào)風(fēng)機變頻控制，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，細紗機吸棉風(fēng)機與單定監(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319.4萬kW•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；空調(diào)和除塵；額定功率；實測功率

0.引言

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。每萬錠裝機功率達到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，通過對主輔機裝機功率統(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)備的裝機功率與實際功率比，以找出節(jié)能運行管理的部位，并就幾種行之有效的節(jié)能措施進行討論。

1.紡紗生產(chǎn)線能耗情況分析

紡紗車間能耗主要包括主機生產(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，主機為新型國產(chǎn)設(shè)備，主要紡制中細特精梳棉紗，工藝流程和設(shè)備配置數(shù)量如下。

JWF1012型往復(fù)式抓棉機（3臺）→FA103B型雙軸流開棉機（3臺）→JWF1102型單軸流開棉機（3臺）→JWF1026-160-10型多倉混棉機（4臺）→JWF1124C-160型單輥筒清棉機（4臺）→JWF016型異纖機（4臺）→JWF1054型除微塵機（4臺）→JWF1204B型梳棉機（50臺）→JWF1313型并條機（12臺）→JWF1383型條并卷機（6臺）→JWF1278型精梳機（35臺）→JWF1312B型并條機（12臺）→JWF1458A型粗紗機（18臺）→JWF1566JM型細紗機1200錠（96臺）→VCRO-E型自動絡(luò)筒機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，細紗空調(diào)系統(tǒng)8套，絡(luò)筒空調(diào)系統(tǒng)2套?？諌簷C3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主輔機裝機功率

按照設(shè)備銘牌統(tǒng)計設(shè)備裝機功率，分工序主輔機設(shè)備裝機功率匯總?cè)绫?所示。

表1分工序主輔機設(shè)備裝機功率一覽表

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)備裝機功率占比為：主機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)工序裝機功率有較大提高。按主輔機計算，車間主機設(shè)備裝機功率占比73.2%，空調(diào)設(shè)備占比14%，除塵設(shè)備占比4.2%，空壓制冷設(shè)備占比7.1%。按工序計算，清梳聯(lián)工序占比11%，精并粗工序占比12.7%，細紗工序占比58.7%，絡(luò)筒工序占比10.1%。由于制冷設(shè)備在夏季*熱月視情況運行，按常年運行設(shè)備分類，主機設(shè)備裝機功率占比77%，空調(diào)除塵裝機占比18.2%，除主機設(shè)備外空調(diào)除塵是能源消耗大戶。

1.3主輔機實際能耗

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)用電量進行了實測統(tǒng)計，如表2所示。

表2車間總用電和空調(diào)除塵用電情況統(tǒng)計

從表2中用電量統(tǒng)計情況可知，在不開制冷機的情況下，由于主機裝機功率大，負(fù)荷系數(shù)沒有空調(diào)除塵設(shè)備的高，主機實際功率占比沒有安裝功率占比高?？照{(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%~20.7%，說明空調(diào)除塵系統(tǒng)的耗電量不可忽視，是節(jié)能運行管理的程序。

為了進一步分析除塵設(shè)備和服務(wù)主機的能耗情況，對清棉、梳棉、精梳主機設(shè)備安裝功率和配套除塵設(shè)備功率進行統(tǒng)計，在車間主機設(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。

表3前紡主機與配套濾塵設(shè)備的安裝與實耗功率對比

從表3可以明顯看出，主機設(shè)備安裝功率比濾塵設(shè)備配套功率高，主機安裝功率占比61.4%~70.8%，配套除塵設(shè)備功率占比為29.3%~38.6%。但主機實耗功率占比只有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。

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)能耗是繼主機設(shè)備后的一大戶。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)荷的變化隨時進行調(diào)節(jié)，采用算法準(zhǔn)確的空調(diào)自動控制系統(tǒng)很有必要。在保證車間溫濕度和氣流穩(wěn)定的前提下，把節(jié)能調(diào)節(jié)作為重要考慮因素，利用室外合適的新風(fēng)，以減少風(fēng)機、水泵運行頻率，達到節(jié)能降耗的目的。在空調(diào)調(diào)節(jié)過程中，自控系統(tǒng)利用熱焓比較，采取新風(fēng)冷量優(yōu)先，分段準(zhǔn)確節(jié)能控制的措施。在水泵和風(fēng)機的調(diào)節(jié)過程中，區(qū)別對待水泵和風(fēng)機的先后順序，需要降速運行時，先降大功率電機后降小功率電機。需要升速運行時，先小功率電機后大功率電機，節(jié)省電耗。為分析風(fēng)機變頻調(diào)速的能耗情況，以30kW軸流風(fēng)機為例，進行各頻率段能耗檢測，實測能耗情況如表4所示。

表4風(fēng)機不同頻率下實測能耗對比

從表4可以看出，頻率每降低1Hz，風(fēng)機實測功率降低1kW~1.6kW，符合風(fēng)機功率與轉(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)機能耗的50%。風(fēng)機能耗雖然隨著頻率降低下降，但風(fēng)機低運行頻率不宜低于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。

2.2除塵系統(tǒng)節(jié)能

一般設(shè)計人員依據(jù)主機設(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)來進行除塵設(shè)備和風(fēng)機風(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)在主機正常運行的情況下主風(fēng)機實耗功率下降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設(shè)備的開關(guān)車時間，做到緊跟車間主機設(shè)備停開車，減少輔機設(shè)備無用能耗時間，杜絕電能浪費?？梢圆捎弥鬏o機設(shè)備聯(lián)動的形式進行聯(lián)鎖控制，通過聯(lián)鎖電路使輔機設(shè)備緊跟主機設(shè)備實現(xiàn)先開后停，減少輔機設(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4.5萬kW·h，全年可節(jié)電54萬kW·h。

2.3細紗吸棉風(fēng)機節(jié)能試驗

一般細紗吸棉風(fēng)機都是以50Hz額定頻率工作，無論斷頭多少，吸棉風(fēng)機一直高速運行。參考細紗吸棉風(fēng)機節(jié)能改造經(jīng)驗，利用主機單錠監(jiān)測裝置，與吸棉風(fēng)機變頻器進行關(guān)聯(lián)，根據(jù)斷頭數(shù)量來控制吸棉風(fēng)機的運行頻率，以達到節(jié)能降耗的目的。以1070錠118﹟細紗機為例，吸棉風(fēng)機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)機變頻器，控制風(fēng)機運行頻率，將吸棉風(fēng)機低頻率設(shè)定為35Hz，工頻運行時少斷頭根數(shù)為50根，每個頻率段運行試驗6h，在車間生產(chǎn)不受影響的情況下吸棉風(fēng)機能耗試驗結(jié)果如表5所示。

表5吸棉風(fēng)機不同頻率能耗試驗

從表5可以看出，以工頻50Hz運行時實耗功率大，為4.84kW。在保證工藝要求前提下，采用吸風(fēng)機頻率與單錠監(jiān)測關(guān)聯(lián)技術(shù)，依據(jù)細紗機斷頭數(shù)量來控制風(fēng)機變頻器，吸棉風(fēng)機實際功率有大幅度降低。在保證笛管吸棉口小負(fù)壓450Pa的條件下，經(jīng)過長期運行試驗，實測吸棉風(fēng)機功率為2.40kW，與50Hz工頻運行相比，單臺功率降低2.44kW。考慮到品種、配棉、吸棉管狀態(tài)、風(fēng)箱花清掏等情況，將吸棉風(fēng)機低值設(shè)定為40Hz，笛管吸棉口小負(fù)壓600Pa，對不同品種多臺細紗機進行試驗，日單臺用電量如表6所示。

表6不同品種吸棉風(fēng)機與單錠監(jiān)測關(guān)聯(lián)后節(jié)能比較

由表6可以看出，采用單錠關(guān)聯(lián)技術(shù)對吸棉風(fēng)機進行改造，單臺細紗機平均日可平均節(jié)電45.25kW•h，全車間節(jié)電4344kW•h，全年可節(jié)約用152萬kW•h。

2.4集聚紡負(fù)壓風(fēng)機節(jié)能試驗

細紗集聚紡負(fù)壓風(fēng)機都是在高負(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，把負(fù)壓值做適量調(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)機的運行頻率，達到減負(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)機頻率進行了調(diào)節(jié)試驗，細紗機301#~305#紡JC11.8tex，208#~212#紡JC9.8tex，具體能耗比較如表7所示。

表7集聚紡負(fù)壓風(fēng)機頻率調(diào)節(jié)試驗對比

從表7可以看出，通過對集聚紡風(fēng)機頻率的調(diào)節(jié)，在滿足正常生產(chǎn)的情況下，試驗機臺平均可實現(xiàn)每臺降低功率1.5kW，若在全車間推廣，可降低功率144kW，全年可實現(xiàn)節(jié)電113.4萬kW•h。

2.5科學(xué)調(diào)度避峰用電

現(xiàn)在國家電網(wǎng)供電，一般采用峰平谷電價階梯供電，峰平谷每個時段各占8h，以平段電價為基礎(chǔ)，峰段電價是平段電價的1.5倍，谷段電價只是平段電價一半。一般清梳生產(chǎn)能力較大，主要以“保供應(yīng)"為主，利用谷段、平段低電價時段，前紡多做儲備，減少峰段開車時間，節(jié)約電費。以本車間為例，清梳聯(lián)實際功率788.2kW，若按平均每天峰、平段各減少運行1.5h，每天峰段、平段可分別少用電1182.3kW•h，每年可節(jié)約電費39.73萬元。

3.安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

3.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。

3.2應(yīng)用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。

3.3系統(tǒng)功能

3.3.1系統(tǒng)概況

平臺運行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動顯示。

3.3.2用能概況

對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當(dāng)日逐時趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。