浅谈项目机械设备节能改造方案

吉小库

（中铁一局五公司，陕西 宝鸡 721000）

浅谈项目机械设备节能改造方案

吉小库

（中铁一局五公司，陕西 宝鸡 721000）

本文针对项目能源消耗较大机械设备施工现场的耗能情况，结合市场先进节能、变频技术，进行项目全面节能技术改造或更新，提出总体改造方案，达到控制和节约项目成本的目的。

机械设备；节能；变频技术；改造方案

施工机械设备是施工生产的重要资源，也是动力能源消耗的重要部分。铁路施工项目单价低、质量严、标准高，必须节流开源压缩成本才能提高经济效益。项目使用的通风机、空压机、拌合站等功率较大、运转时间长的设备，基本还是传统的星—三角启动、加载卸载极端等使用模式，能源节约最直接的方法就是要提高能源的利用率，减少损耗，经常说的“节能”，不仅仅是节省能耗，还包括不浪费能源，用简洁的话说就是：“需要多少，就提供多少”。所以针对此类设备制定节能技术改造方案，提高项目盈利能力。

1 通风机节能改造方案

（1）改造原因：目前各项目现场施工通风机基本是传统型或部分变频型，传统型启动电流大、分级固定功率电能浪费、自动化程度低等缺点。通风机功率配置基本占隧道施工现场总功率配置的20%～30%，比例较大损耗较大，具有很大节能空间。

（2）通风机节能方案：通风机通过变频技术改造后，可以实现无极变速或者柔性启动、停止。风机电机运转速度由变频调节器准确控制，小功率启动实现小电流大力矩，使无功下降功率因数提高。使用变频器不但满足现场安全使用，而且节电效果达30%以上，节约电能提高供电质量。

加装变频器后，在风管出风口安装风速仪或者流量计，通过设定的风速或流量来反馈信号到变频控制器，实现自动调节风机转速控制风量，实现自动变频调节。

（3）节能比较：国内通风机常用型号功率为110 kW×2=220 kW，平均每天工作时间15 h，每月按28天计算，实际系数80%，改造前1台年耗电量：220 kW×15 h×28天 ×12月×80%=88.7万kW·h； 加装变频器后年耗电能可以节约：88.7万kW·h×30%× 1元/kW·h=26.6万元。通风机变频器改造费8万元，按照8年摊销每年1万元，所以通风机变频技术改造后实际年节约成本=26.6万元-1万元=25.6万元。

2 空压机节能改造方案

（1）改造原因：传统加卸载螺杆式空压机，电能浪费较为严重，浪费表现为：①空压机负荷增加、减少时的电能消耗，由于施工现场复杂，造成空压机荷载变化频繁；②空压机功率较大（一般132 kW以上），星—三角启动电流大，对电网冲击大，瞬间电压降较大，造成供电质量不稳定；③空压机工作工况复杂，管道工作压力波动较大。

（2）节能改造方案。①变频节电原理：在变频器控制面板设定空压机工作压力额定值，通过压力闭环控制方法，根据现场需要的风压，经过压力传感器将压力信号传到变频器内，调节器调节后，将需要调节的信号反馈到电动机转速控制频率，自动调节电动机转速，始终保证空压机工作压力维持在稳定状态，体现“需要多少提供多少”的理念。节电率达到25%以上。②节能方案：一种方案根据施工现场空压机配置数量，每台安装变频器单独控制；二是建立空压机站，多台空气压缩机都由变频器来启动控制，变频控制器根据工作风压自动调节空压机的转速和空压机的台数，保持工作风压稳定持续。

（3）节能比较：每个隧道口配置4台132 kW空压机，每台每天工作时间5 h计算，平衡系数按80%计算，4台空压机年电能消耗：4台×132 kW×80%× 5 h×30天×12月=78.56万kW·h。经过节能技术改造后按节能25%计算，空压机年节能：78.56 kW·h ×25%×1元/kW·h=19.64万元。改造费用每套8万元，4台空压机变频改造费计算：8万元×4台=32万元，8年摊销每年承担4万元，项目空压机节能改造后年实际节约19.6万元-4万元=15.6万元。

3 拌合站节能方案

（1）改造原因：拌合站配套电机很多，启动后基本连续运转，空载（或轻载）时间占总时间的30%，相当于三分之一时间空载耗能；拌合站计量系统不能满足目前铁路项目信息化报警误差，经常出现高级报警，必须废弃处理，即浪费砼又影响信用评价。

（2）改造方案：对拌合站拌合机、皮带输送机等分别安装变频器，拌合机采用一台变频器带二台搅拌电机，工作时使二个搅拌轴保持同步程度高；按照拌合站的砼生产工艺编制变频器控制程序，使拌合机两根搅拌轴、斜皮带输送机、平皮带输送机协同工作，协调性高，达到平稳生产、安全节电的效果。采用变频器降低拌合站空转率，提高了生产系统的稳定性，大大降低了拌合机的故障率，总体节能效果达35%以上。

（3）节能比较：项目拌合站一般都是双机配套，即两套拌合机独立同时运行，每套拌合站的主要用电设备为一台30 kW斜皮带和一台2×37 kW双轴搅拌电机，三台电机均采用星—三角起动，两台的平均消耗功率为140kW。年耗电量约为140kW×8小时×300天×1元/kW·h＝33.6万元。年可以节能33.6万元×35%=11.76万元。拌合站变频改造费用平均每台3万元，两条生产线安装4套变频系统共计12万元，按照8年摊销每年承担1.5万元，拌合站变频改造年实际节约11.76万元-1.5万元=10.26万元。

4 方案实施阶段

施工机械设备节能技术改造势在必行，是施工企业提高装备技术先进性的体现，公司必须制定方案推进计划，实现全项目、全公司的节能减排目标。现对节能方案制定以下推进步骤：第一阶段：根据以上方案，在公司施工项目内选择代表工点，分别对1台通风机、2台空压机、1套拌合站进行改造，作为前期改造试点，旨在取得第一手节能改造数据，相互对比检查节能效果，是否达到预期目的，建立节能效果直观视图。否则进行调整改进，直到达到预期目标。计划时间2016年6月1日到6月30日，为期1个月，主要目标：收集数据，改进工艺。第二阶段：通过试点得到的数据以及改造设备、参数等，对公司项目的通风机、空压机、拌合站等逐项目逐台进行改造，并登记规格型号、功率、编号等设备信息，建立节能减排设备档案。或者对于使用时间较长、机况较差设备淘汰，直接采购新型变频设备进行更新。计划时间2016年7月1日到12月31日，为期6个月，主要目标：全公司强制推广实施，建立节能减排常态化。第三阶段：建立信息化监控系统，即对每台改造的设备安装时间记录仪和远程电子电度表，上传数据到后台计算机形成表格，并跟踪项目每月对施工实际进度、设备保养维修费进行上报，最终形成运转时间、电力电量消耗、维修保养费、生产量等生产报表。计划时间2016年7月1日到12月31日，为期6个月，主要目标：建立网络数据，监控效果，形成数据积累。第四阶段：把变频技术推广引用到其它设备，并持续优化改进。如水泵、砼输送泵、塔吊、电梯、大型加工厂等设备。施工现场照明采用节能灯泡或严格控制开关时间，实现项目全面节能。计划时间：2017年1月1日起，长期持续。主要目标：项目全面持续节能减排，逐渐形成精细化标准。

5 信息化节能监控

（1）信息化数据：施工现场配置技术先进、节能环保的机械设备，是否达到预期目标？所以必须严格进行动力消耗记录统计对比，即采取信息化措施对每台空压机、通风机、拌合站等安装时间记录仪和远程电子电度表，更进一步对空压机、通风机安装流量计，记录每台设备每天的运转时间、电量消耗、生产流量，数据通过信号传输到后台计算机，计算机自动生产机械设备使用情况报表，通过报表计算每台设备的工作效率以及单位消耗，积累节能数据。然后和前期数据对比，监控节能效果。

（2）大数据分析：信息化数据长期大量数据的积累，汇总统计不断对比分析节能数据，平均计算隧道每开挖米的空压机耗电量、通风机耗电量、每方砼的耗油量等，所有项目工点累计的大数据会形成一系列定额参数。然后参考定额参数对项目进行核算控制，同时作为劳务队伍成本单价制定的依据，在项目施工过程中相互印证，使项目成本形成一个闭环体系。

6 结语

施工现场机械设备的节能减排是企业效益的主要节流开源方面之一，是降低机械成本的主要手段。只有不断紧跟市场，选择技术性能最先进的节能产品和技术，不断优化改进机械设备节能措施设备，不断压缩现场机械设备使用费，才能提高项目经济效益。

TM 621

A

1671-0711（2016）10（上）-0050-02