技术纺纱厂设计与管理中的节电措施

文/徐旻中国纺织工程学会

张一梦家园集团有限公司

摘要：探讨纺纱厂设计与管理中的节电措施。介绍了某公司4个纱线品种纺纱电耗所占直接生产成本的比例，考量产品生产成本电耗指标。在工厂设计和改造中选用机电一体化设备新型驱动技术、水冷电机、滤波无功补偿技术等先进的技术和设备，采取对照明和空调风机风叶改造等措施。通过采取合理工艺设置、完善节能管理制度、合理安排生产计划等管理措施，使产品可比单位产量综合电耗控制在标准范围内。认为：在工厂设计、机器选型、技术改造和生产管理等方面，采用先进的技术和管理手段可有效控制并降低纺纱电耗。

关键词：工厂设计；生产管理；节电；水冷电机；滤波无功补偿；变频技术

纺纱直接生产成本主要由原料成本、工资、电费、机物料及修理费、包装费、水费、折旧费用、税金等组成。一般将棉纱产品销售价扣除上述生产成本后所产生的效益称为毛利。再去除管理费用、财务费用、营销费用等三项费用后，所产生的效益一般称净利。根据生产品种不同，纺纱电耗成本在直接生产成本中所占比例也不同。我们曾对公司生产的几个主要品种，做过全年纺纱电耗成本占直接生产成本比例的分析，18.2tex纱为7.05%，JC14.6tex纱为7.45%，JC11.7tex纱为9.85%，C/T60/.6tex纱为9.18%。在直接生产成本中，电耗成本成为原料成本之后的占第二位比例的成本因素。从技术经济性分析，有效控制和降低纺纱电耗成本的重要性在不断提高。考量产品用电指标有综合电耗和产品可比单位产量综合电耗两种。综合电耗是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。

式中：Ue为产品综合电耗量(kw.h)；

E为生产过程中消耗的第i类用电量(kw.h)。

产品可比单位产量综合电耗是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。

(2)式中：Uke为产品可比单位产量综合电耗(kWh)；Nbz为标准品总产量(t)

棉纱以27.8tex纯棉纱为标准品，标准品棉纱折合率为1.，各品种标准品产量等于其合格品产量乘以各类纱折合率之积，标准品总产量等于各品种合格品折算标准品产量之和。

在工厂设计中运用先进技术，来有效控制和降低纺纱电耗。浙江衢州某厂是个新建的10万锭纺纱工厂，采用全程经纬股份设备，在工厂设计中充分体现了技术经济的合理性和先进性。

1.1采用机电一体化技术

所有装备的主机、空调风机全部采用了变频技术。根据负载需求，调节负载的电源频率达到调节负载速度的目的，避免了“大马拉小车”的现象。粗纱机细纱机等设备的全恒转矩负载，本身是不节电的，但通过变频纱器调节纺纱工艺和速度，通过提高产量及纺纱效率达到节电效果。对空调所用风机等设备，通过变频器调节运行速度来实现节电。当通过变频调节使速度下降20%时，消耗功率可降低48.8%，节电率接近50%。

1.2采用新型驱动技术

该厂选用的设备中广泛使用了交流伺服驱动技术。此技术改进了原来棉纺设备的传动系统中都是由皮带与齿轮组成的不足。机器在点动与启动过程中，不可避免会出现皮带打滑和齿轮冲击等现象，纺纱工艺要求设备的电气传动平稳，点动、启动及升降速度都应该平滑实现，使纺纱中纤维的被均匀地牵伸，以达到纱条质量的稳定。通过应用交流变频技术就能够很好的平滑启动，消除机械启动时的冲击力，实现无级滑动均匀调速，满足了生产工艺要求，保证了成纱质量。

1.3采用新型传动系统

该厂所使用的设备中广泛使用了同步带替代传统的三角胶带传动，从而达到节电效果。同步带传动同时具有带传动、链传动和齿轮传动的优点，由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯为基体，这种带薄而且轻，故可适用于较高速度传动，传动时的线速度可达50m/s，传动比可达到10倍，传动效率可达到98%，传动噪声比带传动链传动和齿轮传动均小，且耐磨性好不需油润滑，寿命比摩擦带长。

1.4采用水冷电机技术

该厂安装的台长车和短车细纱机全部使用水冷电机。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，5Hz～50Hz为恒转矩调速，50Hz～Hz为恒功率调速。水冷电机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℃降到40℃，大大提高了电机的电磁负荷，从而提高负载能力和效率。采用水冷电机，其电机所需要的散热量被水带走，不会散流进入车间，车间温度可降低2℃左右，从而可降低空调送风风量，达到了节电效果。

1.5采用集体落纱长车节省电耗

该厂在筹建时，对细纱机是选锭细纱机还是0锭以上的细纱机，做了充分的调研，根据各自机型的优势不足及机台安装位置，选定了经纬纺机生产锭质JWF细纱机68台及锭的JWF细纱机62台，并通过带集体落纱长车降低了可比单位产量综合电耗。

1.6对空调滤尘地吸厂房等采用先进设计

该厂在筹建时设计时充分考虑到了厂房空调滤尘地吸对纺纱生产中电能的消耗问题，厂房建筑根据纺织企业的的特点，通过将空调室办公室等附房设计建在车间周围，并改善围护结构的保温隔热性能，以提高空调系统的能效比，有效地提高了能源的使用效率。并且在滤尘室的设计上，充分考虑到回风的合理使用，通过滤尘回风的回用，改善清梳联车间的温湿度，降低了能耗。

1.7配电室采用滤波无功补偿技术

在纺织企业的供电系统中，许多用电设备，如电动机变压器变频器照明灯的整流器等都是电感性负荷，都会产生滞后的无功电流，降低了供配电系统的功率因数，增加了线路的功率损耗。因此，在供配电系统中安装了谐波治理兼无功补偿装置，有效地提高了电网的电能质量功率因数和节约电能的能力，同时提高了整个用电系统运行的可靠性及设备运行效率，降低了运行成本和设备维护费用，延长了设备的使用寿命每月的用电功率因数都保持在0.95以上。

1.8运用新型照明系统

建厂时，就对照明灯进行了改造，将原设计的T8卤粉灯管全部改为三基色T5节能荧光灯管，并且单灯功率由原来40W降为28W，全厂共改造了只照明灯。三基色T5灯管显色指数可达到85Ra以上，光效可达到92Lm/W以上，采用的电子镇流器，发热耗电较少，电能利用率提高，配合高效反光系统，亮度提高，节电效果较为明显每只灯管全年可节电.8kW·h，仅此全年可节电50.8×kWh。

1.9空调风机风叶轮改造

采用节能低噪声纺织轴流风机风叶，对细纱车间12台22kW送风风机、12台30kW地排风机的风叶轮全部进行了改造。该型号风叶采用航空特殊铝合金材质铸造，具有叶型长、韧性好、运行稳固；风叶重量轻、负荷小、采风面大的特点，使风机运行功率减少、风量增大、效率提高，节电效果较为明显。风叶轮改造前后电流风量测试数据如下：

风叶改造

改造前

改造后

电机功率/kW

30

30

电流(50Hz)/A

54

42

电流(30HIz)/A

27

22

风量(50Hz)/m3.h-1

10.2×

14.2×

风量(30Hz)/m3.h-1

3.3×

8.2×

由以上测试对比数据可以看出，在变频频率50Hz时，改造后风机电机电流降低了12A，风量提高了4×m3/h；在变频频率高30Hz时，改造后风机电机电流降低了5A，风量提高了4.9×m3/h。

对改造前后风机用电量测试数据如下：

电机功率

22kw

30kw

设定频率/Hz

30

30

改前日用电/kW.h

.2

.3

改后日用电/kWh

.8

.5

节电量/kWh

23.4

40.8

节电率/%

18.4

23.1

可以看出，改造前后相比，22kW风机日用电量减少了23.4kW.h，节电率18.4%；

30kW风机日用电量减少了40.8kW.h，节电率23.1%。改造后24台风机全年可节约用电45.36×kW.h。

2.1选用合理的钢领直径

细纱机原随机所配钢领直径为42mm，生产JCk纱时锭速为r/m，我们在带集体落纱的细纱长车机台上，选用直径40mm的钢领后，发挥集体落纱的自动化优势，化解了钢领直径减小带来的卷装缩小，落纱次数增加，工作量增加的矛盾，在卷装张力断头更优化的基础上，此品种锭速提高至r/m～r/m，车速增加8%左右，在机台断头率成纱质量指标没有变化的前提下，使产量增加8%左右，虽然锭速提高，产量增加，电耗也同步增加，细纱单位产量的耗电量没有降低，但产量的提高摊低了固定成本，对企业总成本的降低有益。

2.2优化细纱锭速十段变频调节

在保证成纱质量和机台断头的前提下，对所纺各品种，进行了细纱机锭速十段变频调节的试验，优化车速及其它工艺，从而减少细纱小纱和大纱的断头，提高了产量原来在设计锭速变化时，小纱至大纱每段定长比例调整控制在5%，锭速变化控制r/m左右。通过反复摸索试验，优化十段变频调节参数后，在小纱大纱断头数和原来基本无变化的前提下，高速生产的长度达到了76%，增加了16%的高速产量，从而达到了提高产量降低纺纱用电单耗的效果。JC14.6K品种纱的细纱锭速10段变频调级工艺见表1。

2.3优化气动加压压力

在保证成纱质量的同时兼顾节电，使用WRC-和WRC-免处理胶辊，其硬度低、弹性好、吸振能力强，在相同加压条件下，与罗拉形成较大的圆弧面接触，增强了罗拉的握持力，加强了对纤维的控制，在细纱机上合理设置和优化气动加压工艺，发挥免处理胶辊高弹性低硬度抗绕性的特点，SDDAPH型气动加压供气压力控制在0.08Mpa左右，保证胶辊加压压力控制在前、后罗拉N，中罗拉控制N。

2.4工艺流程与机械状态

在选用先进生产装备基础上，必须合理优化工艺和生产流程，以体现先进装备优良的技术经济性。高效短流程清梳联、精梳后单道自调匀整并条机、优化各工序定量和牵伸分配、产能，积极发挥出先进装备质量和产量的优势。加强设备润滑工作，降低运转负荷，确保设备处于优良的状态，可带来有效的节能效果设备。经过长期运转后，会出现有些部件磨损轴承缺油等现象，造成设备运转负荷升高，该厂结合自身实际及机台特性，制定了保全保养相结合，周期维修和日常检修相结合的设备维修模式，定期更换磨损的部件、给轴承补油，及时对设备传动部件进行润滑，减少了摩擦力，以提高设备运转的灵活性，减少能耗和机件磨损，并降低运转负荷，降低了用电消耗。

2.5节能管理制度化

根据国家节能法和浙江省实施节能法管理办法的要求，健全和强化节能管理制度形成了电能计量、电耗统计绩效考核环环相扣的节能管理体系。建立了周期检修和状态检修相结合的承包责任区域和机台的设备维修体系；建立了员工节能管理培训机制，以制度和体制来规范员工和企业行为。成立能源管理委员会，并设专职能管员，负责公司能源管理的组织监督检查协调工作，并且将每月用电用水情况进行汇总，形成书面分析报告，对存在的问题及时查找原因，制定整改措施，落实整改。能源管理委员会坚持每周检查、每月分析会议制度，并根据各部门车间能耗指标完成情况实施绩效考核。

2.6加强日常基础管理

根据车间生产实际，多次对照明灯的照明亮度进行现场跟踪测试，寻找既能满足生产需求，又可以最少开灯数量的平衡点对前纺车间原有双排灯管全部改为单排灯管，对后纺车间部分双管日光灯改为单管，对棉纱仓库照明改为分区域控制，对所有附房照明灯进行责任到人，做到使用开启、人走关闭。以制度来规范员工行为，杜绝长流水、长明灯、无人扇、压缩空气使用不规范等浪费现象。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节约能源和基础管理培训。通过一系列的管理措施，就照明用电一项比建厂初期节约用电30%。

2.7合理利用峰谷差安排生产计划

根据清梳联精并粗络简等工序有间歇的连续化生产特点及订单情况，制定了详细的生产开台计划，在保证供应的前提下，尽可能安排将清梳联、并粗、络筒工序的开台生产时间避开尖峰用电，少用高峰电，多用低谷电。根据浙江省尖峰谷用电计划，公司现峰谷用电平均占总用电量的比例为:高峰用电40.7%，低谷用电在52.1%，尖峰用电7.2%。低谷用电比例提高，高峰用电比例有所降低，有效地降低了用电单价。

在纺纱直接生产成本中，电耗成本仅次于原料成本占第二位。有效控制和降低纺纱电耗成本的重要性在不断提高，从工厂设计技术改造管理措施等方面，运用先进技术和管理手段，可以有效控制和降低纺纱电耗。该企业经过几年努力，主要产品可比单位产量综合电耗均控制在浙江省地方标准DB33/-内。如C18tex吨纱耗电量控制在kWh以内。在节能降耗方面，取得了较好的效益。