解析大型工業(yè)企業(yè)的電氣節(jié)能

陳亦然

（福建省華廈能源設(shè)計研究院有限公司）

解析大型工業(yè)企業(yè)的電氣節(jié)能

陳亦然

（福建省華廈能源設(shè)計研究院有限公司）

大型工業(yè)企業(yè)要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必然需要提高資源利用率、有效地控制住生產(chǎn)成本。電氣節(jié)能對于大型工業(yè)企業(yè)而言極為重要，可以降低成本，提高經(jīng)濟效益。大型工業(yè)企業(yè)在進行電氣節(jié)能的時候，應(yīng)該綜合考慮多種因素，不可以只以節(jié)能為代價，也不可以為了節(jié)能而節(jié)能，盲目地去增加投資。本文首先闡述了大型工業(yè)企業(yè)電氣節(jié)能的前提，其次，就大型工業(yè)企業(yè)電氣節(jié)能的主要方法進行了深入的探討，提出了筆者的建議和看法，具有一定的參考價值。

大型工業(yè)企業(yè)；電氣節(jié)能；方法

1　引言

我國是一個電力短缺的國家，電氣節(jié)能是當前的一項重要技術(shù)政策，又是一種能源開發(fā)，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展具有深遠的影響。目前，我國電工產(chǎn)品耗電約占全國總發(fā)電量的70％，因此節(jié)約電能，對促進大型工業(yè)企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。大型工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)耗電高、用電量大，抓好各生產(chǎn)工序的節(jié)電，是電氣節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。要加強電能管理工作，合理組織生產(chǎn)和用電設(shè)備的經(jīng)濟運行，改革耗電高的工藝，逐步淘汰低效設(shè)備，推廣節(jié)電新技術(shù)，提高電能利用率。通過節(jié)電工作，使各種產(chǎn)品耗電指標逐步達到國內(nèi)和國際先進水平，以提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

2　大型工業(yè)企業(yè)電氣節(jié)能的前提

大型工業(yè)企業(yè)在進行電氣節(jié)能的時候，應(yīng)該綜合考慮多種因素，不可以只以節(jié)能為代價，也不可以為了節(jié)能而節(jié)能，盲目地去增加投資。必須要以下列條件為前提：

（1）不影響產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和產(chǎn)量。

（2）不造成環(huán)境的惡化。要避免工作環(huán)境的惡化，例如，在減少照明器具時，必須考慮對工作人員的影響。排放的物質(zhì)必須限制在環(huán)保部門允許的數(shù)值內(nèi)。

（3）能夠在短期內(nèi)回收投資費用。為節(jié)電而花費的投資，能在2～5年內(nèi)收回。另外，由于實行電氣節(jié)能措施而使設(shè)備壽命縮短時，必須考慮在扣除設(shè)備的更新和維護費用后還有足夠的效益。

（4）不引起其他費用提高和增加額外工作。最理想的電氣節(jié)能措施是既節(jié)電又增加其他工作量。

3　大型工業(yè)企業(yè)電氣節(jié)能的主要方法

3.1變壓器的節(jié)電

大型工業(yè)企業(yè)中由于變壓器運行時間長，且數(shù)量和容量都很大，因此變壓器的總損耗也是相當大，降低變壓器的電能損耗具有重要意義。

（1）采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片，改進鐵芯結(jié)構(gòu)，降低空載損耗。變壓器的空載損耗一般約占變壓器總損耗的20～30％。由于空載損耗不隨負載變化而變化，對于大型工業(yè)企業(yè)中的中小型長期連續(xù)運行電力變壓器而言，非常的重要，可以大大降低電能損耗。目前較先進的低損耗電力變壓器，就是選用高導磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進工藝制造的新系列節(jié)能變壓器，具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊等優(yōu)點。低損耗電力變壓器的應(yīng)用在節(jié)省電能和運行費用方面，已取得顯著的經(jīng)濟效果。對舊有變壓器的更新淘汰，應(yīng)采用逐年更換，避免一次性投入費用過大，要用有限的資金達到最大的節(jié)電效果。

（2）合理選擇變壓器的負載率，有效減少變壓器的功率損耗。變壓器的銅損等于鐵損時，變壓器的損失率達到最低，此時的負載率稱為有功經(jīng)濟負載系數(shù)。當固定變壓器運行時，可以通過調(diào)負載率來降低損耗。大型工業(yè)企業(yè)在選用變壓器的時候，不能夠讓其經(jīng)濟運行負載率過大或者過小，而應(yīng)該讓其限制在50～60％左右最為適宜。

3.2變配電設(shè)備的節(jié)電

（1）根據(jù)供電距離和負荷容量，合理地設(shè)計供電系統(tǒng)和選擇電壓，以減少電能損耗。

①考慮企業(yè)規(guī)模和供電距離，采用35～220kV等級電壓，深入廠區(qū)負荷中心供電。自備電廠應(yīng)布置在廠區(qū)負荷中心，減少配電線路損失。

②負荷集中的大型工業(yè)企業(yè)，應(yīng)盡量采用35～220kV等級電壓供電。

③根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較，可采用相分裂導線，輸送大容量負荷，以減少線路的損耗。

④配電系統(tǒng)的設(shè)置及供配電設(shè)備的選擇，既要保證長期運行的技術(shù)經(jīng)濟合理，又要考慮建設(shè)中分批投產(chǎn)的需要。對分期建設(shè)期限較長的企業(yè)，宜采用多臺變壓器方案，避免設(shè)備輕載運行，增大損耗。

⑤對具有幾個電壓等級的供配電系統(tǒng)，在改建或擴建設(shè)計中，應(yīng)減少電壓層次，合理地進行升壓改造。

（2）提高功率因數(shù)減少電能損耗。

①三相輸電線路的功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比，因此提高功率因數(shù)可以大大減少線路損耗。

②提高變壓器二次側(cè)的功率因數(shù)，可使總的負荷電流減少，從而減少銅損。

③提高功率因數(shù)，減少了無功電流，因而減少了線路及變壓器的電流，從而減少了線路及變壓器的電壓損失。

④提高功率因數(shù)可以增加發(fā)配電設(shè)備的供電能力。

（3）提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)。

（4）提高企業(yè)的自然功率因數(shù)，主要措施有：

①合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，使電能得到最充分的利用。

②合理使用異步電動機及變壓器，變壓器要作到經(jīng)濟運行。

③正確設(shè)計和選用變流裝置，對直流設(shè)備的供電和勵磁，應(yīng)采用硅整流或晶閘管整流裝置，取代變流機組、汞弧整流器等直流設(shè)備。

④限制電動機和電焊機的空載運轉(zhuǎn)。對空載率大于50％的電動機和電焊機，可安裝穿戴斷電裝置。對大、中型連續(xù)運行的膠帶運輸系統(tǒng)，可采用空載自停控制裝置。

⑤條件允許時，用同等容量的同步電動機代替異步電動機，在經(jīng)濟合算的前提下，也可采用異步電動機同步化運行。

（5）功率因數(shù)的人工補償。按全國供用電規(guī)則規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，在當?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時功率因數(shù)應(yīng)達到0.9以上。當自然功率因數(shù)達不到要求時，可采用人工補償辦法：

①在車間負荷變動大的變電所母線上，應(yīng)采用集中功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)補償和SVC無功自動調(diào)節(jié)補償?shù)墓?jié)電措施。

②在車間負荷變動不大的變電所母線上，也可采用手動控制進行無功補償。

3.3電動機的節(jié)電

（1）采用高效電動機。電動機損耗主要分為：鐵損、銅損、雜散損耗和機械損耗。通過深入分析各種損耗，采取針對性的措施，提高效率和功率因數(shù)的高效率電動機，其總損耗比普通標準電動機減少20～30％，電動機的效率可以比普通的標準型提高3～ 6％。

（2）根據(jù)負荷特性合理地選擇電動機。對舊有設(shè)備使用的電機，要進行必要的測試與計算，結(jié)合電機的工作環(huán)境及負載特點，選用適當?shù)碾姍C取代“大馬拉小車”的電機，以提高電機運行的效率和功率因數(shù)。

（3）改變電動機繞組接法的節(jié)電方法。對經(jīng)常處于輕負荷運行的電動機，應(yīng)采用三角-星切換裝置，將三角形接法的電動機改為星形接法，可以達到良好的節(jié)電效果。

（4）電動機的無功功率就地補償。對距供電點較遠的大、中容量連續(xù)運行工作制的電動機，應(yīng)采用電動機的無功功率就地補償裝置，可以明顯地提高功率因數(shù)，減少線路損失，提高變壓器負載率。特別對于下列運行條件的電動機要首先應(yīng)用：遠離電源的水源泵站電動機；距離供電點200m以上的連續(xù)運行電動機；輕載或空載運行時間較長的電動機；YZR、YZ系列電動機；高負載率變壓器供電的電動機。

（5）電動機節(jié)電的其他方法：對于經(jīng)常輕載的生產(chǎn)機械，也可采用具有起動功能的輕載節(jié)電器，以達到“輕載降壓運行節(jié)電”的目的；對大、中型電動機，宜更換為磁性槽楔，以便減少磁路損耗，提高效率；根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較，大型恒速電動機應(yīng)盡量選用同步機，并能進相運行，以提高自然功率因數(shù)。

3.4風機、水泵的節(jié)電

（1）調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)風機、水泵的壓力流量特性曲線，流量與轉(zhuǎn)速成比例，而功率與流量的三次方成比例，采用轉(zhuǎn)速控制時，當流量減小，所需的功率近似按流量的三次方大幅下降，可以達到很好的節(jié)電效果。風機、水泵調(diào)速的方法主要有：對于小容量的籠型電動機，當流量只需幾級調(diào)節(jié)時，可選用變極調(diào)速電動機；對于要求連續(xù)無級變流量控制，當為籠型電動機時，可采用變頻調(diào)速或液力偶合調(diào)速，當為繞線型電動機時，可采用晶閘管串級調(diào)速。

（2）合理選型。無論是風機或泵類，設(shè)計選型要求合理，使風機與水泵的額定流量和壓力盡量接近于工藝要求的流量與壓力，從而設(shè)備運行時的工況，經(jīng)常保持在高效區(qū)。

（3）采用高效設(shè)備。新設(shè)計的風機裝置應(yīng)選用高效率的新產(chǎn)品，可以明顯提高節(jié)電效果。

（4）風機水泵其他的節(jié)電方法：

①減少空載運行時間。大型工業(yè)企業(yè)中有些風機水泵不是連續(xù)運行的，應(yīng)嚴格控制該類設(shè)備的空載運轉(zhuǎn)，力爭做到間歇停開電動機。

②更換或改造低效設(shè)備。在改造設(shè)計中，風機效率低于70％時，應(yīng)予以更換或改造。

3.5照明設(shè)備的節(jié)電

（1）減少照明設(shè)備的用電。加強管理工作，及時關(guān)閉無人作業(yè)區(qū)的照明；大型廠房的照明宜采用分區(qū)控制方式，避免浪費；盡量采用調(diào)光器，定時開關(guān)、節(jié)電開關(guān)等控制電氣照明。

（2）減少照明供電線路的損失。主要方法有：

①照明電源線路應(yīng)盡量采用三相四線制供電，以減少電壓損失。

②除為了安全必須采用36V以下照明燈具外，應(yīng)盡量采用較高電壓的照明燈具。

③使用高功率因數(shù)的鎮(zhèn)流器，以減少線路損失。

④應(yīng)當使電氣照明的工作電壓保持在允許的電壓偏移之內(nèi)。在采用氣體放電光源較多的場所，應(yīng)采用補償電容提高功率因數(shù)。

（3）采用高效光源。根據(jù)不同的工作場所采用不同種類的高效光源，可降低電能消耗，節(jié)約能源，具體方法如下：

①燈具懸掛比較高的場所，如高大廠房，應(yīng)采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈或鎮(zhèn)流熒光汞燈。除特殊情況外，不應(yīng)采用管形鹵鎢燈及大功率白熾燈。

②在懸掛高度較低的場所，宜采用熒光燈或小功率高壓鈉燈，不宜采用白熾燈。

③試驗室、辦公室和職工住宅居室，宜采用熒光燈或其他高效光源。

④氣體放電燈應(yīng)盡量采用耗能低的鎮(zhèn)流器。對熒光燈和氣體放電燈線路，必須安裝電容器，補償無功損耗，節(jié)約電能。

（4）采用高效燈具。主要的方法有：

①根據(jù)視覺條件的需要，并綜合考慮燈具的照明技術(shù)特性及其長期運行的經(jīng)濟效率，盡量采用效率較高的燈具。

②不宜采用效率低于70％的燈具。當燈具裝有遮光柵格時要特別注意遮光柵格保護角對降低燈具效率的影響。

③采用非對稱光分布燈具。

④選用變質(zhì)速度較慢的材料，如玻璃燈罩、搪瓷反射罩等制成的燈具，以減少光能衰減率。

（5）選用合理的照明方案。

①分區(qū)設(shè)置一般照明和混合照明。

②在需要有高照度或有改善光色要求的場所，宜采用兩種以上光源組成的混光照明。

③嚴格控制照明用電指標，優(yōu)選光通利用系數(shù)較高的照明設(shè)計方案。不允許采取降低推薦照度來節(jié)能。

4　結(jié)語

總之，大型工業(yè)企業(yè)的電氣節(jié)能仍存在很大的潛力，只要結(jié)合企業(yè)自身特點，采取合理有效的措施和方法，就可以大大提高經(jīng)濟效益，減少電能的浪費。

[1]王建波.節(jié)電技術(shù)在化工企業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用探究[J].中國城市經(jīng)濟，2011（18）：115～119.

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1673-0038（2015）17-0166-03

2015-4-12