從節(jié)能角度探討工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)方法

張廣平

摘 要:在闡述了工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性后,對工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)主要內(nèi)容進(jìn)行了歸納總結(jié)。最后,結(jié)合自我實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),對工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了認(rèn)真分析研究。

關(guān)鍵詞:工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)節(jié)能減排

中圖分類號:TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(a)-0096-01

隨著石油化工企業(yè)生產(chǎn)速度和規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大,其用電量也在不斷擴(kuò)大,而此類企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)電力能耗一直較大,是典型的高能耗產(chǎn)業(yè)。因此,如何采取有效措施達(dá)到“節(jié)電能、降能耗”等目的,已成為石油化工提高其生產(chǎn)經(jīng)營經(jīng)濟(jì)效率、實(shí)現(xiàn)低成本持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。本文將從電氣節(jié)能設(shè)計(jì)角度,從配電系統(tǒng)、照明節(jié)能、電機(jī)拖動系統(tǒng)等多個(gè)方面入手,運(yùn)用工業(yè)廠房節(jié)能降耗的科學(xué)發(fā)展觀,結(jié)合化工企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn),詳細(xì)探討工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)[1]。

1 工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

想要減輕能源供需不足矛盾,解決能源短缺對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的壓力,實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)低成本持續(xù)發(fā)展,就必須采取有效的節(jié)能減排技術(shù)措施,改變工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)有的能源消耗模式,減少日常生產(chǎn)中對資源的浪費(fèi)量,有效提高有限能源資源的利用效率,充分發(fā)揮能源應(yīng)用的應(yīng)用價(jià)值。石油化工企業(yè)作為我國典型的能耗大戶,如何在工業(yè)生產(chǎn)中推廣節(jié)能減排設(shè)計(jì),已成為工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)工程師研究的重點(diǎn)。在工業(yè)廠房的電氣設(shè)計(jì)過程中,合理規(guī)劃設(shè)計(jì)和采取有效節(jié)能減排設(shè)計(jì)方案,可以在確保工業(yè)生產(chǎn)線上所有電氣設(shè)備發(fā)揮較高性能的基礎(chǔ)上,減少工業(yè)廠房生產(chǎn)過程中的用電量,降低單位產(chǎn)品的綜合能耗,有效推動工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)發(fā)展的節(jié)能減排效果,為工業(yè)企業(yè)又好又快可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

2 工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

(1)配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)(包括:詳細(xì)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算、無功動態(tài)補(bǔ)償策略和諧波綜合治理方案設(shè)計(jì)、以及變配電設(shè)備優(yōu)化節(jié)能選型設(shè)計(jì)等);(2)照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)(包括:照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、照明燈具匹配節(jié)能設(shè)計(jì)、照明控制系統(tǒng)系統(tǒng)、以及照明聯(lián)動節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等);(3)電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)(包括:電機(jī)拖動系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、升級電梯等電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì);(4)新能源綜合利用節(jié)能設(shè)計(jì)(包括:太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水源熱泵、熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)等節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì))。

3 工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1.1 優(yōu)選高效節(jié)能配電變壓器

工業(yè)廠房配電系統(tǒng)中,配電變壓器是重要的電能轉(zhuǎn)換和分配設(shè)備,但其自身又是一個(gè)能源消耗設(shè)備,也就是配電變壓器在實(shí)際運(yùn)行過程中,會吸收一部分能耗。因此,選擇合理變壓器容量和型號是提高配電變壓器電能轉(zhuǎn)換效率,降低運(yùn)行能耗的重要措施。因此,在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷需求,按照略高于變壓器最佳負(fù)荷率來確定變壓器容量,通常應(yīng)設(shè)置負(fù)荷率在75%～85%較為經(jīng)濟(jì)合理。另外,配電變壓器選型時(shí),應(yīng)優(yōu)選空載、負(fù)載損耗相對較小的節(jié)能性配電變壓器。例如對同為315kVA的配電變壓器而言,S13與S7相比,其負(fù)責(zé)損耗由4795W降低到3650W;空載損耗由766W降低到340W。電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中,優(yōu)選高效節(jié)能型配電變壓器代替常規(guī)高能耗配電變壓器,不僅可以有效提高電能轉(zhuǎn)換效率、降低變壓器運(yùn)行能耗,同時(shí)還可以有效延長變壓器使用壽命。

3.1.2 合理選擇無功補(bǔ)償策略

在對工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)時(shí),對配電系統(tǒng)選擇合理無功補(bǔ)償策略,可以有效提高配電系統(tǒng)功率因數(shù),降低系統(tǒng)線損,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。隨著化工企業(yè)生產(chǎn)速度和規(guī)模水平的進(jìn)一步擴(kuò)大,大功率高壓電氣設(shè)備、照明燈具在工業(yè)廠房中得到廣泛采用,配電系統(tǒng)三相不平衡度大大增大。由于“單相分補(bǔ)”投資較大,通常要比“三相共補(bǔ)”增加投資約20%～30%。因此,工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中,要根據(jù)廠房三相用電實(shí)際情況,并從技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮,合理設(shè)計(jì)“單相分補(bǔ)”或“單相、三相相互結(jié)合共補(bǔ)”無功補(bǔ)償方式。目前,“單相、三相相互結(jié)合共補(bǔ)”與諧波治理一體化無功補(bǔ)償裝置,在石油化工企業(yè)中應(yīng)用節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益較為優(yōu)越,是節(jié)能設(shè)計(jì)中廣泛推廣使用的一種無功補(bǔ)償模式。

3.1.3 合理選擇電纜經(jīng)濟(jì)截面

由上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司編制的《建筑節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)措施(電氣)》一書中[2],明確指出供配電線路在滿足電壓損失和短路熱穩(wěn)定的前提下,如果其年最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間Tmax<4000h時(shí),可以按照導(dǎo)體載流量選擇導(dǎo)線截面;如果4000 h≤Tmax<7000h時(shí),宜按電纜經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行電纜截面選擇;如果Tmax≥7000h時(shí),電纜截面應(yīng)嚴(yán)格按照經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行合理選擇。在電纜型號選擇時(shí),應(yīng)優(yōu)選電阻率較小的銅芯線;應(yīng)合理布設(shè)電纜走向,建設(shè)導(dǎo)線敷設(shè)長度。另外,在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),對于長期處于載流工況的電纜截面應(yīng)適當(dāng)放大一級,以便于與保護(hù)裝置配合和為工廠后期擴(kuò)容擴(kuò)建提高便捷有利條件。

3.2 工業(yè)廠房照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

在工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)優(yōu)選高效、節(jié)能的照明光源,如優(yōu)選T5顯色性能好的新式節(jié)能熒光燈、緊湊型熒光燈(節(jié)能燈)、LED等,并配裝電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。如:某化工廠房選用T5(2*28W)的新型節(jié)能防爆熒光燈更換原設(shè)計(jì)配置的單極燈管防爆熒光燈(2*40W),投運(yùn)3個(gè)月后,經(jīng)過耗電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,其節(jié)電效果超過30%。常規(guī)電感鎮(zhèn)流器其耗電量大約在燈具功率的20%以上,且其功率因數(shù)僅為0.4～0.5。新型節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器,不僅其自身運(yùn)行能耗較低,以36W熒光管用節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器為例,其能耗僅為1～3W左右,而且其功率因數(shù)可以高達(dá)0.9以上,照明燈具線損得到大大降低,同時(shí)燈具在運(yùn)行過程中無功損耗較小,配電系統(tǒng)供電質(zhì)量得到有效提高。另外,照明控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)也是工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)研究重點(diǎn),采取智能節(jié)能照明控制系統(tǒng),可以根據(jù)廠房實(shí)際用電需求,靈活控制照明燈具組合方案,按照時(shí)控、光控、自/手控等多種組合方案,達(dá)到燈具的合理調(diào)節(jié)控制,達(dá)到降壓限壓幅度,節(jié)能效果十分明顯。

3.3 電機(jī)拖動系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

電機(jī)耗電大約占整個(gè)工業(yè)廠房耗電的90%以上,而且大多數(shù)電機(jī)其電能利用效率較低,存在很大的節(jié)能降耗潛力。對于200kW以下從經(jīng)濟(jì)角度應(yīng)優(yōu)選低壓電機(jī),對于355KW以上只有高壓電機(jī)。而對于200～355kW范圍電機(jī),應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行能耗等多個(gè)角度進(jìn)行綜合評估,以選取合適的電機(jī)功率。另外,隨著電力電子元器件價(jià)格不斷降低,以及變頻調(diào)速控制技術(shù)日趨完善,應(yīng)結(jié)合工業(yè)廠房電機(jī)拖動系統(tǒng)的實(shí)際情況,采用變頻調(diào)速、軟啟動等先進(jìn)控制措施對電機(jī)拖動系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能降耗技術(shù)升級改造,以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4結(jié)語

化工企業(yè)其節(jié)能減排潛力較大,采取合理的電氣節(jié)能技術(shù)措施對工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,可以取得有效節(jié)能降耗效果,不僅能給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)有效資源的高效利用,最大限度地生產(chǎn)對環(huán)境的影響,為企業(yè)實(shí)現(xiàn)生態(tài)、低成本可持續(xù)綠色企業(yè),提供重要的節(jié)能減排技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]賈廣軍,李莉.工廠供配電系統(tǒng)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[J].科技信息(科學(xué)教研),2007(28):254-255.

[2]陳學(xué)陽.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)措施[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.