石油石化電氣節(jié)能技術(shù)

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一、前言

節(jié)能是社會發(fā)展的必然趨勢，也是人類世界發(fā)展的必由之路，還是我國政府能源發(fā)展的基本方針。面對能源日益枯竭的今天，節(jié)能義不容辭。作為節(jié)能戰(zhàn)略的重要組成部分，石油石化行業(yè)是耗電耗能的大戶，也是主要的節(jié)能的重要大戶。而且對于企業(yè)控制成本而言，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)發(fā)展的根本之道，目前企業(yè)中已經(jīng)采用了相應(yīng)的很多電氣節(jié)能措施，取得了相當(dāng)好的成效。

二、石油石化電氣節(jié)能原則

石油石化行業(yè)企業(yè)節(jié)能要滿足幾點原則：

1.節(jié)能要在不影響電氣設(shè)備的功能下進(jìn)行設(shè)計、研究和使用，要在保證用電設(shè)備及供電設(shè)備安全性、可靠性為前提條件下使用，必須保證安全可靠為前提，在保證各個用電設(shè)備技術(shù)性能指標(biāo)的前提下，進(jìn)一步降低能量損耗，提高產(chǎn)品性能指標(biāo)。

2.電氣節(jié)能一定要考慮經(jīng)濟性，考慮投資和運行成本，以及經(jīng)濟效益的回收。

3.節(jié)能應(yīng)該以環(huán)境為準(zhǔn)則，以保護環(huán)境為前提，不可破壞環(huán)境而節(jié)能，拆東墻補西墻。

4.加速老型電氣設(shè)備更新?lián)Q代是企業(yè)節(jié)能的重要途徑。老設(shè)備淘汰要劣中汰劣，新型設(shè)備選型要優(yōu)中選優(yōu)。

5.電氣節(jié)能要考慮技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)性，不可逆著科技的發(fā)展而進(jìn)行項目研究，違背科技運行原則。

三、電氣節(jié)能主要途徑

1.無功補償

無功功率補償，簡稱無功補償，在電氣供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低輸送線路的無功損耗，從而減少供電變壓器的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)電壓波動，造成用電設(shè)備的故障。

常用的無功補償分為兩種：電容補償和statcom補償（靜止同步補償）。

電容補償，是常見的高低壓補償裝置，其優(yōu)點是補償明顯且設(shè)備價格便宜，是大部分石油石化工廠首選電力補償裝置。因其價格便宜，并且原理簡單，主要為電容器件組成的補償裝置，被大部分廠家所接收，并且設(shè)備運行穩(wěn)定。

Statcom補償，又稱靜止同步補償，是一種基于動態(tài)無功補償?shù)囊环N先進(jìn)技術(shù)，能夠相當(dāng)好的提高電網(wǎng)的用電質(zhì)量，節(jié)省電能，由于其技術(shù)高端和價格昂貴，不能被大部分石化企業(yè)所采用，但是應(yīng)用在高端技術(shù)的場合是適用的，例如發(fā)電和輸電以及高端開采煉化行業(yè)所應(yīng)用。

2.變頻技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n=60 f（1-s）/p，（式中 n、f、s、p 分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達(dá)到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術(shù)，電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。

變頻技術(shù)是一種比較完善、運行合理，在生活當(dāng)中常見的技術(shù)，例如我們經(jīng)常使用的空調(diào)、電梯等；在石油石化行業(yè)當(dāng)中的電氣節(jié)能技術(shù)也是必不可少的節(jié)能技術(shù)，常見的設(shè)備如變頻泵，電動攪拌器及變頻采油裝置等。由于其技術(shù)原理決定，所以在相應(yīng)的工況場合下可以進(jìn)行調(diào)頻從而降低能量損耗和浪費，避免“大馬拉小車”的情況產(chǎn)生，大幅度減少能耗。

3.消諧技術(shù)

諧波主要是由于大容量整流或換流設(shè)備以及其它非線性負(fù)荷，導(dǎo)致電流波形畸變造成的。我們對這些畸變的交流量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，即可得到50Hz的基波分量和頻率為基波分量整數(shù)倍的諧波分量。

諧波的危害：

（1）諧波影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（2）諧波影響電網(wǎng)的質(zhì)量

（3）影響供電系統(tǒng)的無功補償設(shè)備。

（4）影響電力變壓器的使用

（5）影響用電設(shè)備

治理諧波的方法有很多種，大概的技術(shù)方法主要采用LC消諧和動態(tài)消諧以及兩者共同使用技術(shù)。

LC消諧技術(shù)主要采用電容電感抵消諧波的技術(shù)，對于高次諧波及諧波干擾不強烈的場合適用，由于其技術(shù)簡單并且設(shè)備廉價，廣泛利用于配電和輸電設(shè)備，是一種常見的消諧設(shè)備原理。由于采用的電感元件L和電容元件C組成的消諧回路只能對一種頻率的諧波消除，所以，一般只能做成對5、7次諧波消除；對于3次諧波，則利用變壓器繞組接成Δ消除。

動態(tài)消諧技術(shù)采用了電力電子技術(shù)，并采用控制回路的形式反饋調(diào)節(jié)方法進(jìn)行消諧處理，此技術(shù)廣泛用于動態(tài)情況下消除諧波，使高中低壓電路的波形趨于完美，從而提高電能輸出及減少諧波對電路的影響。

在高端技術(shù)和極其需要穩(wěn)定電能的電子設(shè)備，一般采用兩種技術(shù)共同使用的方法進(jìn)行消諧，即采用LC消諧技術(shù)進(jìn)行消除固定次諧波，而采用動態(tài)消諧技術(shù)能穩(wěn)定消除諧波和穩(wěn)定電路波形從而達(dá)到完美電路輸入波形，達(dá)到完美消除諧波和減少諧波對電路的振蕩影響。

5.電機的選取

節(jié)能的電機大概分為四種，大概分為：Y-△型電機、雙功率電機、變頻電機和永磁電機。每種電機都有各自的特點，節(jié)能方式也不同，節(jié)能效果也不同。

Y-△型電機廣泛適用于起重力矩較大但是能在啟動電機時刻不需相當(dāng)大的啟動功率，從而在這種原理情況下節(jié)省電能，Y型網(wǎng)絡(luò)電路具有啟動功率小，△型網(wǎng)絡(luò)電路具有提供大力矩的電路原理，當(dāng)兩者進(jìn)行轉(zhuǎn)換變化的時候，就能產(chǎn)生用小功率電能啟動產(chǎn)生大力矩的情況從而減少功率損耗及電能損耗，是一種常見的電機，廣泛應(yīng)用于電力起動裝置，不僅減少電能損耗而且電機的性能極好。

雙功率電機廣泛應(yīng)用在啟動功率及運行功率不一及相差較大的情況下，由于電機本身具備兩種功率，當(dāng)電機啟動功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電機運行功率時候，選擇此電機，在啟動時自動采用啟動功率，給予相應(yīng)的啟動力矩，并在運行時候降低為運行功率，此時節(jié)省電能，并不是一味的使用一個功率運行，浪費電能。

變頻電機采用“專用變頻感應(yīng)電動機+變頻器”的交流調(diào)速方式，使機械自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高設(shè)備小型化、增加舒適性，目前正取代傳統(tǒng)的機械調(diào)速和直流調(diào)速方案。由于變頻器節(jié)能的效果所定，因此變頻電機具有高效節(jié)能的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，常見設(shè)備如變頻泵及變頻電機所帶動的各種設(shè)備。

永磁電機的工作原理與直流勵磁同步電機相同，區(qū)別在于前者是以永磁體替代勵磁繞組進(jìn)行勵磁。當(dāng)永磁電機的三相定子繞組（各相差120°電角度）通入頻率為f的三相交流電后，將產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速推移的旋轉(zhuǎn)磁場。穩(wěn)態(tài)情況下，主極磁場隨著旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)動，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦是同步轉(zhuǎn)速，定子旋轉(zhuǎn)磁場恒與永磁體建立的主極磁場保持相對靜止，它們之間相互作用并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)的直流勵磁同步電機相比，永磁電機，特別是稀土永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。因而應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。

結(jié)語

多年來,我國政府大力提倡、鼓勵和支持企業(yè)推廣高新技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo),并且在資金上給予了很多優(yōu)惠政策,為石油化工等高能耗行業(yè)進(jìn)行節(jié)能降耗改造開辟了新的途徑。雖然企業(yè)對節(jié)能項目進(jìn)行了較大的投資,但是節(jié)能項目投用后的未來收益是巨大的,不僅降低了企業(yè)對節(jié)能項目的投資風(fēng)險,而且使企業(yè)設(shè)備升級、降低了運行成本。

節(jié)能降耗不僅能給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益，還帶來一系列社會效益，使能源消耗一再減少，這對于處在發(fā)展中國家來講意義巨大，在能源日漸枯竭的今天來講，能源就是金錢就是生產(chǎn)效率。

[1]《石油和化工工程設(shè)計手冊》編委會 煉油裝置工程設(shè)計【M】.東營：中國石油大學(xué)出版社，2010.

[2]《石油化工電氣設(shè)備選用手冊》弓普站主編【M】化學(xué)工業(yè)出版社.

[3]《電氣傳動自動化技術(shù)手冊》天津電氣傳動設(shè)計研究所編制【M】 機械工業(yè)出版社，2005.

[4]中華人民共和國機械工業(yè)部 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》【Z】GB50052／95.

[5]《電機常用技術(shù)數(shù)據(jù)速查手冊》孫克軍主編【M】中國電力出版社，2009.