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棉纺企业节电降耗技术综述
  摘要:
  本文阐述了节电降耗对棉纺企业竞争力的重要性。从采用先进技术和精益管理两个方面,探讨通过运用先进技术、加强技术改造、实施工艺优化、管理体系保证等措施和手段,来实现企业节电降耗,有效降低成本。
  1、节电降耗对企业竞争力重要性日益提高
  随着经济的发展,能源的不断开发和节约利用,日益重要。电能作为企业重要成本,对企业竞争力的重要作用日益提高。我国是世界第二大能源生产国和消耗国,我国在单位GDP能耗、单位产值能耗、综合能源利用率等主要指标方面,与世界先进水平还有较大差距。
  在目前棉纺企业直接生产成本中,用电成本是继原料成本后的第二位主要成本要素。我国的电费比国际许多国家电费要高,棉纺行业作为微利行业,成本压力在不断加大。企业如何通过技术进步和精益管理,来实现节电降耗,有效控制成本,提升企业竞争能力,是棉纺企业面临的重要问题,需致力加大研究和推进。
  对棉纺企业,其电力消耗衡量和考核指标,主要可分为以下几项。
  (1)综合电耗。指企业在统计报告期内,生产过程中所消耗的各类电量之和。单位为千瓦·时。生产过程中,由于承担不同的生产分工职能,因而会产生不同种类的消耗电量,如各工序用电、基本生产用电、辅助生产用电等。
  (2)产品可比单位产量综合电耗。指企业在统计报告期内,按照规定的计算方法,将棉纱生产过程中,各品种、各规格产量,分别进行修正,折合为棉纱标准品产量,分别计算成产品可比单位产量综合电耗。单位为千瓦·时。由于纱线产量与生产品种、捻系数、线密度、卷装工艺等诸多因素有关,因此要折合成一定标准品产品,再折算成标准品耗电量,才能对不同企业、不同产品的耗电水平作出可比较的考量。
  (3)单机电耗。指企业在统计报告期内某一机台或设备单位时间的耗电量,单位为千瓦·时。体现不同工序不同设备的耗电量。
  2、采用先进技术和精益管理实现企业节电降耗的技术手段
  2.1 运用先进技术
  棉纺设备主机采用新型传动系统、新型驱动技术、机电一体化技术、工厂新型照明系统等,对节电降耗都有较好收效。
  (1)新型传动系统主要是广泛使用同步齿形带传动,替代传统带传动、齿轮传动、链传动形式。同步齿形带传动实现带与带轮啮合传递动力和运动,能消除原传统传动形式的不同步现象,带与带轮之间无相对滑动,传动比准确,传动平稳,无间隙和滑差,对电耗、噪音、产品质量都有益。
  (2)新型驱动技术包括交流伺服驱动、稀土金属永磁同步电机驱动、数位伺服AC电机、无电刷变换电机驱动、直流共母线控制技术等,能提高功率,减少电能消耗,达到较好的节电效果。
  (3)机电一体化技术主要是将机械和电气结合成一体,进一步发挥两者组合功能,简化机构,减少电耗。如纺织主机、空调风机、水泵上采用的变频技术,通过调节负载的电源频率,来调节负载速度,满足负载的变化,使原有恒转矩负载,通过变频器调节纺纱工艺和速度,来实施提高产量,提高效率,达到节电目的。
  (4)对多机台电机采用水冷技术,降低电机发热,通过提高电机的电磁负荷,提高负载能力和效率,降低电耗。水冷电机是针对新型细纱机变频调速的特点,采用先进的电磁计算和特殊的绝缘系统,使得更能适用于变频器供电系统。该电机调速均衡、平滑、调频范围广。利用冷却水把电机运行时产生的热量带走,使电机的冷却温度由原来的80℃左右降到40℃左右,从而达到提高负载能力和效率。同时由于电机散热部分形成的热量直接由冷却水系统输送至车间厂房外,不再进入空调系统,电机散热量减少,使车间热量减少,温度降低,对控制车间空调送风量,减少空调送风风机的能耗,也有益处。
  (5)在照明系统中,传统电感镇流器式荧光灯照明,功率因数和发光效率较低。新型节能灯采用新型电子镇流器,提高功率因数,发热耗电较少,电能利用率提高,有益于电网输送效率,灯管寿命延长,配合高效反光系统,光效亮度提高,节电效果明显。LED等光源技术,改变了传统灯管的发光原理和结构,具有发热量小,光电转换高等特点,随着成本不断降低,其产业化使用前景也很广阔。
  (6)细纱工序是棉纺企业生产运行中动力消耗最大的工序,细纱机动力负荷约占整个纺纱工程的50%。因此,细纱主机及器材对电耗影响至关重要。对细纱主机,增加锭数已成为趋势。目前国际最新型长车已达1824锭,带集落长车已成为棉纺企业提高劳动生产率,降低用工的重要选择。长车与短车就同等锭数计算绝对耗电量并无明显优势,但由于劳动生产率和效率的提高,单位产量的耗电量等成本比短车有一定优势。也是作为劳动密集型传统棉纺行业解决劳动力用工紧缺的一项技术进步措施。
  (7)太阳能运用于棉纺企业生产和后勤,如利用太阳能加热水、发电、照明等。随着太阳能运用技术的不断发展,将更多地为企业节约能耗。
  (8)在新厂设计中,对厂房建筑设计应考虑节能效果,有效减少厂房建筑传导热和辐射热。纺织厂厂房设计时,在满足工艺设备合理排列的前提下,尽可能将厂房设计成墙体总长度较小的形状,以降低墙体导热而造成能量的损失。通过改善围护结构的保温隔热性能,提高空调系统的能效比,有效提高能源的使用效率。如辅助用房设计在主车间外围,改变主厂房单层墙直接与外界空气接触的结构形式,使附房形成一定的热量阻隔,减少墙板、地面造成的能耗损失。
  重视厂房窗户的构造,夏季要减少日光通过窗户直接照射到车间内。控制窗户与墙体面积比,尽量减少窗户面积和数量。在加强厂房建筑节能管理上,要提高车间厂房门窗的密闭性能,减少车间内空气与室外空气的自由交换,降低能耗。许多企业在冬季寒冷季节,在主要通道上悬挂隔帘,防止干冷空气进入车间,减少车间热量损失,也是一项实用的办法。厂房房顶要做好保温层,防止能量损失,同时也要防止冬季屋顶结露。厂房表面颜色应利于减少夏季吸热。
  (9)棉纺企业中空调除尘系统能耗要占生产能耗的20%以上。设计选用先进合理的空调除尘系统和机组,是节电降耗的重点。工厂设计空调除尘方案中,风机、水泵应采用变频控制技术,有效降低负荷不足情况下能耗。合理设计、布局空调除尘系统送排风管道及尺寸。除尘系统中尽可能减少弯头、三通、变径等异型管道的数量,确保流体合理流动速度和压力,减少阻力损失,确保气流顺畅和传送效率。选用节能型轴流风机、新型翼型风机、高效喷雾风机等节能风机和节能系统。新型复合材料保温风管得到逐步应用,与镀锌铁皮风管和玻璃钢风管相比,在提高隔热性能、减少漏风量、提高输送风效能和环保性能等方面,在不断改进。节能喷嘴和高效挡水板节电节水方面潜力,也在不断使用挖掘。
空调自动控制系统是棉纺企业技术进步的方向。采用变频调速、传感器检测、计算机技术实现纺纱生产空调风量、喷淋量、混风比例等自动实时控制,利于减少能源浪费,利于对生产车间温湿度的精确控制,达到产品质量的稳定,利于减少人为因素对质量和能耗的波动,减轻空调工工作强度和工作量,实现企业节能、减员、稳定生产、信息化、网络化的效果。
  (10)配电室安全、节能运行,主要是提高功率因数、降低线损。安装谐波治理、无功补偿装置,能减少无功电流,提高功率因数,有效提高电网电能质量。在节能的同时,对提高电能系统可靠性和机械设备稳定性也有益。合理选择节能型变压器、合理配电线路长度以控制供电半径、增大导线截面积和采用电阻率较小导线、减少接点数量以降低电阻,都是降低线损的措施。同时,选择与负载相匹配、效率较高的电动机。
  2.2 加强技术改造
  对现有棉纺设备、器材采用一定的技术改造措施,实现节电降耗,降低生产成本,稳定产品质量,是棉纺企业运行中比较实用的选择。
  (1)对空调风机、水泵、部分老设备主机,通过变频技术改造,根据负载需求,调节负载电源频率以合理负载速度,达到节电效果。
  (2)通过对空调送风风机、回风风机、地吸风机等,采用新型节能风叶轮改造,利用风叶轮材质、叶型、重量等参数的优化改变,达到提高风量,降低运行功率,提高效率,节省电耗。
  (3)细纱机是纺纱设备中主要电能消耗机型,其卷绕部分又是细纱机能耗的重点。减少锭盘直径,能有效提高机械动力传递,降低电耗。采用17mm~19mm锭盘直径锭子,还有利于锭速提高,增加单产。新型高速高性能锭子的研发、使用,在锭胆结构、轴承、锭杆、锭子下尖摩擦方式的改进,对推进细纱高速化,降低单位产量纱线电耗有益。
  (4)对传统细纱吸棉风机结构、形式、功率进行改进的节能型细纱吸棉风机,在真空度满足生产工艺要求的前提下,减少了电机功率,降低了细纱机断头吸棉装置的电耗。
  (5)节能锭带在摩擦系数稳定性、重量、尺寸、接头等方面改进,对提高纺纱效率,降低电耗,具有优势。
  (6)改进细纱机滚盘材料,与原铁皮滚盘相比,重量减轻,圆整度、尺寸稳定性、摩擦系数等改进后,在减少滑溜、稳定加捻效率的前提下,能有效减少细纱机主轴的传动负荷。
  (7)加强细纱机巡回吹吸风机的配置和管理。在两台细纱机并排的情况下,可配一套吹吸风装置。在运行时间的循环上,可根据不同产品品种要求作优化调整。吹吸风滤尘集成盒的改进,都有利于降低电耗。
  (8)细纱机下张力架改进为轴承式,使滑动摩擦成为滚动摩擦,对改善下皮圈运行稳定性、节电,有一定效果。
  (9)在带集落的细纱长车机台上,部分品种可选择合适直径的钢领,发挥集落自动化的优势,化解钢领直径适当减小带来的卷装缩小、落纱次数增加、工作量增加的矛盾,在卷装、张力、断头优化基础上,机台断头率、成纱各项质量指标基本稳定不变的前提下,钢领直径适当减小,利于锭速的提高,从而提高细纱的产量。虽然锭速提高,产量增加,直接生产电耗也同步增加了,细纱单位产量的耗电量并没有降低,对直接生产成本影响不大,但通过产量的提高而摊低了企业的固定成本,使企业总成本有所降低。
  2.3  实施工艺优化
  从技术经济角度,合理优化设计工艺参数,针对不同品种特点和要求,发挥设备能力,是降低产品单位产量能耗的重要手段。
  (1)先进的工艺流程,如清梳联流程、精梳后带自匀器单并工艺、粗细联、细络联、粗细络联等采用了机电一体化、先进驱动系统、自动化、连续化等新技术,在提高产品质量,有效提高劳动生产率,降低产品单位产量成本方面,具有先进性。
  (2)采用合理、先进的工艺参数,在确保产品特性和质量的基础上,对降低生产电耗有一定收效。如各工序定量、车速、牵伸分配的优化选择,对有效实施供应、产能、效率,降低生产电耗都有影响。牵伸加压、纱线捻度、锭带张力等工艺参数,都与生产电耗有密切联系。
  (3)细纱锭速十段变速工艺参数是与产品质量、断头、电耗相关密切的一项工艺参数。根据产品特点要求,重点从小纱和大纱段进行优化,在保证质量和断头基础上,通过分段定长比例优化试验,增加中纱段高速生产的长度,提高中纱段高速产量,达到降低单位产量生产电耗。
  下面为某厂在国产细纱机上,对J14.6K品种进行一落纱中十段锭速工艺优化的案例。
  原工艺设计锭速的变化,一落纱从小纱到大纱纺纱过程中,十段锭速中每一段定长比例为固定调整值,一般控制在5%, 锭速的变化一般控制在1500r/m左右。通过优化十段变频调节参数,反复试验摸索,在确保成纱质量及小纱、大纱断头率基本没有改变的基础上,高速生产的长度达到了76%, 增加了16%的细纱高速段产量,从而达到了提高产量降低用电单耗的效果。
  2.4  管理体系保证
  (1)加强节能管理制度建设,形成企业节能管理体制。依据国家《节约能源法》,强化各级节能法制意识和责任意识。明确职能部门主管节能的管理工作。
  (2) 加强能源计量检测和统计、分析体系建设,制订各级能耗目标考评体系,与各层级各岗位绩效考核密切挂钩,做到层层责任落实。
  (3)管理体系的精细化。在强化全员节能意识和措施的基础上,一些节能关键管理措施,必须高度重视。如根据电能峰、谷、平不同时段组织错峰生产,有效利用棉纺企业部分工序间隙性生产计划的特点,合理安排各工序计划、开台、产能,多利用平、谷电,有效减少峰电,来降低电耗成本。通过精益管理,有效提高设备运转率、生产效率、产品制成率、产品一次性合格率,减少空锭、断头、疵品、故障、返工。重视设备维修中润滑、磨损、精度对能耗的影响,针对各企业设备特点和产品特点,改革传统设备维修保养体系,建立与产品质量、人员结构、能耗控制责任挂钩的设备维修方式。加强日常管理及季节变换空调调节的管理和措施。加强对企业日常运行中的“跑冒滴漏”现象的管理,有效控制企业运行中的各种漏气、漏风、漏水、漏油等浪费现象。
  (4)加强技术培训,提高专业技能素质。在抓好基础管理的同时,加强对各级设备维修人员、运转操作人员、空调空压电器专业人员的能源知识培训和基础管理培训,加强人员对主机、辅机、特种设备、专件器材、新技术新工艺的使用、维护、管理培训,以达到良好的安全、质量、节能运行效果。
  3、结语
  节能减排,提高能源利用率,建设节约型社会,是国家经济和社会发展的重要战略。对棉纺企业更是提升竞争力、生存发展的必需。采用先进技术和精益管理,是实现企业节电降耗、降低成本的有效途径。
  来源:无锡市纺织工程学会 徐 旻
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