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衛(wèi)生紙?jiān)旒垯C(jī)真空系統(tǒng)節(jié)能降耗

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衛(wèi)生紙?jiān)旒垯C(jī)真空系統(tǒng)節(jié)能降耗

摘要:衛(wèi)生紙造紙機(jī)真空系統(tǒng)電耗占總電耗的20%~25%。嚴(yán)格的節(jié)能減排政策,日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),促使造紙企業(yè)必須尋求節(jié)能降耗的空間。隨著科技技術(shù)的發(fā)展,一些造紙企業(yè)開始針對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí),如真空泵變頻節(jié)能改造,真空泵伺服電機(jī)節(jié)能改造,透平真空泵應(yīng)用等,廣東某造紙企業(yè)根據(jù)實(shí)際的改造案例,對(duì)比3種真空泵節(jié)能改造的優(yōu)劣,分析其投入與產(chǎn)出,為衛(wèi)生紙?jiān)旒埰髽I(yè)的真空系統(tǒng)節(jié)能降耗提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞:真空系統(tǒng);節(jié)能;變頻;伺服電機(jī);透平真空泵;羅茨真空泵

1改造案例的現(xiàn)有設(shè)備參數(shù)

本案例所用紙機(jī)為日本真空?qǐng)A網(wǎng)造紙機(jī),車速1000m•min-1,幅寬3400mm,真空系統(tǒng)采用2臺(tái)羅茨真空泵。網(wǎng)部真空泵:品牌伊藤鐵工,型號(hào)RS-300C,風(fēng)量170m3•min-1,真空度-200mmHg,功率160kW,實(shí)際運(yùn)行電流182A,實(shí)際真空度-15~-20kPa。壓榨、毛毯真空泵:品牌伊藤鐵工,型號(hào)RS-350C,風(fēng)量190m3•min-1,真空度-300mmHg,功率200kW,實(shí)際運(yùn)行電流215A,實(shí)際真空度-15~-20kPa。以上兩臺(tái)真空泵原配置是工頻電機(jī),采用軟啟動(dòng)控制,只要紙機(jī)開機(jī)生產(chǎn),不管什么車速,什么定量,電機(jī)均是滿載運(yùn)行,不能對(duì)工藝的改變作出調(diào)整,能耗偏高。以下改造案例的測(cè)試條件是:定量15g•m-2衛(wèi)生紙,車速1050m•min-1,電流數(shù)據(jù)采自變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入側(cè),數(shù)據(jù)均是多次采集后取平均值。

2工頻電機(jī)改變頻電機(jī)和變頻控制

變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變頻率來(lái)達(dá)到電機(jī)調(diào)速目的的技術(shù),變頻調(diào)速具有效率高、調(diào)速范圍寬、精度高、調(diào)速平穩(wěn)、無(wú)級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛使用,是國(guó)家電機(jī)能效提升計(jì)劃非常重要的技術(shù)。對(duì)真空泵升級(jí)最直接、最簡(jiǎn)單、最成熟的改造就是將工頻電機(jī)更換成變頻電機(jī),采用變頻控制的方式控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況,調(diào)節(jié)真空泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速,達(dá)到節(jié)電的目的。變頻改造的回收期只有8~9個(gè)月。如果你想節(jié)約投資,用原來(lái)的工頻電機(jī),只增加變頻控制,改造成本可以節(jié)約一半,回收期只4個(gè)月,但你要面對(duì)電機(jī)溫度升高,能效偏低,容易燒損等問(wèn)題。

3工頻電機(jī)改伺服電機(jī)和伺服控制

伺服電機(jī),它與變頻電機(jī)最主要的區(qū)別是自身帶有編碼器,然后將編碼器信號(hào)傳輸?shù)剿欧姍C(jī)驅(qū)動(dòng)器里面,構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),具有啟動(dòng)快,停止快,帶負(fù)載能力比變頻電機(jī)好的特性,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度、轉(zhuǎn)矩、位置3種控制方式,在要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用較多。伺服電機(jī)價(jià)格一般是變頻電機(jī)的4~5倍,對(duì)真空泵升級(jí)改造采用伺服電機(jī)的做法比較奢侈,大部分造紙企業(yè)都不會(huì)采用這種方案。但國(guó)內(nèi)有一些伺服電機(jī)的制造企業(yè)顛覆傳統(tǒng)買和賣的合作方式,開創(chuàng)出一種新的合作模式,即伺服電機(jī)廠家對(duì)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研后,根據(jù)調(diào)查的結(jié)果,免費(fèi)對(duì)能耗高、節(jié)能空間大的設(shè)備進(jìn)行伺服電機(jī)進(jìn)行改造,通過(guò)改造前后的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,將節(jié)省下來(lái)的錢按比例分成,伺服電機(jī)廠家一般3~5年回收投資成本并盈利,企業(yè)也在改造過(guò)程中節(jié)約能耗,獲得利益,達(dá)到雙贏的結(jié)果。本文的案例也是采用這種合作方式進(jìn)行的改造。伺服電機(jī)改造的節(jié)能量大約32%,比變頻電機(jī)改造提高10%,但由于伺服電機(jī)的價(jià)格偏高,回收期需要16個(gè)月。如果采用節(jié)能合同的方式,節(jié)能收益對(duì)半分三年,供應(yīng)商回收約67.5萬(wàn)元,企業(yè)節(jié)能獲利約67.5萬(wàn)元,這種雙贏的合作模式,也是一個(gè)很好的選擇。

4透平真空泵代替羅茨真空泵

透平真空泵的工作原理是利用葉片和氣體相互之間的共同作用,葉輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng),提高氣體壓力和動(dòng)能,并利用相繼的通流元件使氣流減速,將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋榱双@得最終需要的壓力,一般使用多級(jí)組合壓縮的方式。而作為真空發(fā)生器使用時(shí),排出的最終壓力為大氣壓,吸入壓力則為負(fù)壓[2]。透平式真空泵用在真空系統(tǒng)時(shí),葉輪運(yùn)行速度較高,多級(jí)機(jī)的操作速度一般在5000r•min-1,單級(jí)機(jī)的操作速度在10000r•min-1以上[3]。由于氣體挾帶的水分或其他異物進(jìn)入高速運(yùn)動(dòng)的透平風(fēng)機(jī),可能會(huì)對(duì)其造成致命的損害,因此透平風(fēng)機(jī)吸入口前必須有大型的水泥或全不銹鋼結(jié)構(gòu)的氣水分離室,把氣流速度控制在3m•s-1以內(nèi)。空氣在被加速壓縮和釋放過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的噪音,設(shè)計(jì)安裝時(shí),一般將透平式真空泵安裝在較為密閉的房間,防止噪音擴(kuò)散。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和檢測(cè)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù),確定采用一臺(tái)單級(jí)透平真空泵代替兩臺(tái)羅茨真空泵,透平泵的選型如下:品牌杭州傻龍,型號(hào)TBJIG-S310/1.36,風(fēng)量300m³•min-1,真空度-25kPa,功率250kW,初步理論計(jì)算每小時(shí)節(jié)約電能60kW•h,每年節(jié)約30萬(wàn)元。改造完畢并經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的運(yùn)行,得出詳細(xì)的參數(shù)對(duì)比,具體數(shù)據(jù)見表3。通過(guò)表3的數(shù)據(jù)對(duì)比看出:透平真空泵的節(jié)能量大于以上兩種改造方法,達(dá)到40%的節(jié)能量,究其原因主要在于透平真空泵有80%的超高效率,而傳統(tǒng)的水環(huán)真空泵或羅茨真空泵的效率只有40%~50%,甚至更低[4]。但由于泵體價(jià)格高和需要修改真空管路,導(dǎo)致投資回收期約19個(gè)月,但節(jié)能是長(zhǎng)期效益,從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看,是非常好的一個(gè)改造項(xiàng)目。

5結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)真空系統(tǒng)研究和分析的過(guò)程中,我認(rèn)為紙頁(yè)的干燥應(yīng)該遵循的規(guī)則是:紙頁(yè)干燥的總水量=壓榨脫水量+真空抽吸脫水量+蒸發(fā)水量,真空抽吸水量越大,會(huì)導(dǎo)致壓榨脫水量減少和紙機(jī)傳動(dòng)負(fù)載增加,壓榨脫水相對(duì)真空抽吸,壓榨脫水使用的能耗低,效率高,應(yīng)該優(yōu)先考慮,所以合理的真空抽吸量是降低能耗的重要措施。以上3種真空泵的改造方法,都是在合理的調(diào)整真空抽吸量來(lái)匹配生產(chǎn)工藝需求,達(dá)到真空脫水和壓榨脫水最大化。同時(shí),因改造方法的不同,設(shè)備效率也有所不同,通過(guò)對(duì)比,從長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效率來(lái)看,選用透平真空泵是最好的。隨著國(guó)內(nèi)研發(fā)制造實(shí)力的增強(qiáng),設(shè)備成本的降低,相信透平式真空泵一定會(huì)廣泛地應(yīng)用于我國(guó)造紙工業(yè),為國(guó)家的節(jié)能減排目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

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[4]向長(zhǎng)江.造紙機(jī)的真空系統(tǒng)[J].紙和造紙,2016,35(5):8-9.

作者:梁新強(qiáng) 單位:維達(dá)國(guó)際控股有限公司