電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)方法分析

劉文軍

（甘肅省蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院 730000）

1 電氣自動(dòng)化工程的特點(diǎn)及節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

1.1 特點(diǎn)分析

1.1.1 技術(shù)高度融合。科技的不斷發(fā)展，使得電氣自動(dòng)化技術(shù)日趨完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸拓寬，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域中，電氣自動(dòng)化的技術(shù)融合程度越來(lái)越高。

1.1.2 技術(shù)更加實(shí)用。近年來(lái)，國(guó)家加大了工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度，由此使得電氣自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益增多，由此不但大幅度降低了工業(yè)生產(chǎn)的人力成本，而且還使工業(yè)生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步提升。

1.1.3 引入節(jié)能理念。一直以來(lái)，電氣產(chǎn)業(yè)都被列為高能耗產(chǎn)業(yè)，而在電氣自動(dòng)化工程中引入節(jié)能理念，可使生產(chǎn)過(guò)程的能耗顯著降低，這樣不但能夠節(jié)約成本，而且還能使能源緊缺的現(xiàn)狀得到有效緩解。

1.2 節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

電氣自動(dòng)化以其自身所具備的諸多特點(diǎn)，在最近幾年里得到快速發(fā)展，其在工業(yè)生產(chǎn)中的作用和地位隨之提升。通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，可使電氣自動(dòng)化運(yùn)行能力得到顯著改善，但由于對(duì)電能消耗的考慮不夠充分，致使電氣自動(dòng)化在運(yùn)行中常常會(huì)消耗大量的能源，這與節(jié)能降耗的理念相違背。在電氣自動(dòng)化工程中，通過(guò)對(duì)各種節(jié)能設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，除了能夠降低電能的消耗減少不必要的損失之外，還能使電網(wǎng)電力供應(yīng)的緊張狀況得到有效緩解，在提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的目標(biāo)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益的提升具有積極的促進(jìn)作用。由此可見(jiàn)，在電氣自動(dòng)化工程中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)方法在電氣自動(dòng)化工程中的具體運(yùn)用

2.1 明確節(jié)能設(shè)計(jì)原則

在電氣自動(dòng)化工程建設(shè)過(guò)程中，節(jié)能降耗是最終目標(biāo)，為確保該目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則加以明確。

2.1.1 安全至上。節(jié)約能源的總體消耗量是節(jié)能設(shè)計(jì)的主要目的，而在具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，必須保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備始終處于安全的運(yùn)行狀態(tài)，若是以犧牲安全性為代價(jià)進(jìn)行節(jié)能降耗，那么將會(huì)導(dǎo)致電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的故障率增大，不利于系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的提升。鑒于此，在電氣自動(dòng)化工程中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮到系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行安全。

2.1.2 技術(shù)先進(jìn)。電氣自動(dòng)化出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較短，但在科技快速發(fā)展的推動(dòng)下，大量新技術(shù)、新材料、新能源在電氣自動(dòng)化工程的建設(shè)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。不僅如此，越來(lái)越多的節(jié)能設(shè)備也在電氣自動(dòng)化工程中得到使用，從而進(jìn)一步提高了電氣自動(dòng)化的整體水平。因此，在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)遵循技術(shù)先進(jìn)的原則，對(duì)節(jié)能設(shè)備進(jìn)行合理選擇，并對(duì)各種新能源進(jìn)行有效利用，最大限度地降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

2.1.3 持續(xù)發(fā)展。科學(xué)發(fā)展觀提出可持續(xù)發(fā)展的基本要求，基于這一前提，在電氣自動(dòng)化工程中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)各種資源進(jìn)行高效、重復(fù)利用，為可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供保障。鑒于此，可在節(jié)能設(shè)計(jì)中，對(duì)高能耗的環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，控制能源消耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

2.2 節(jié)能設(shè)計(jì)方法的具體應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化工程中，節(jié)能設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用主要體現(xiàn)如下幾個(gè)方面：優(yōu)選節(jié)能型設(shè)備、降低線損、無(wú)功補(bǔ)償?shù)鹊取?/p>

2.2.1 優(yōu)選節(jié)能型設(shè)備。①節(jié)能型變壓器。對(duì)于電氣自動(dòng)化工程而言，變壓器是能耗較高的設(shè)備之一。鐵芯和線圈是變壓器的主要組成部分，前者能夠增強(qiáng)后者的磁耦合，換言之，變壓器是一種利用電磁感應(yīng)的原理制作而成的靜止型用電器。S 系列是比較常用的變壓器，其能耗相對(duì)較低，而SH15 非晶合金變壓器要比S 系列的變壓器更加節(jié)能環(huán)保。這種類型的變壓器以非晶合金帶材作為鐵芯，與S系列中的S11 變壓器相比，可以降低60%左右的空載能耗。鑒于此，在電氣自動(dòng)化工程中，可將SH15 非晶合金變壓器作為首選，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

②優(yōu)選電纜。電力電纜是電氣自動(dòng)化工程中不可或缺的重要組成部分之一，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)對(duì)電力電纜的選擇予以重視，可將導(dǎo)線的穩(wěn)定運(yùn)行作為考慮因素，并遵循科學(xué)合理的原則，選取能耗較低的電力電纜。目前，市場(chǎng)中較為常見(jiàn)的電力電纜有兩種材質(zhì)，分別為銅材和鋁材，從價(jià)格上看，銅材的電力電纜要比鋁材的電力電纜高很多，而從節(jié)能效果上，銅材的電力電纜更加節(jié)能。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，電氣自動(dòng)化工程需要長(zhǎng)時(shí)間的投入使用，雖然選用銅材的電力電纜會(huì)使前期投資有所增大，而在持續(xù)使用中節(jié)約的能源是非常可觀的，因此，建議在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)中，以銅材的電力電纜為主。

③電動(dòng)機(jī)選型。在電氣自動(dòng)化工程中電動(dòng)機(jī)是比較常用的一種設(shè)備，其能耗高低直接關(guān)系到工程的節(jié)能效果。為此，在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，可在滿足生產(chǎn)需要的基礎(chǔ)上，選用微型電機(jī)，這樣既能提升用電效率，還能降低電機(jī)的總體能耗。此外，還可以通過(guò)變頻控制的方式，來(lái)降低電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.2.2 降低線損。電能在線路中傳輸時(shí)，受到各種因素的影響，如電阻、傳輸距離等，會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，由此會(huì)造成電能浪費(fèi)。因此，降低線損是電氣自動(dòng)化工程建設(shè)中較為有效的一種節(jié)能設(shè)計(jì)方法。通常情況下，電阻與線路的長(zhǎng)度和導(dǎo)線的截面積有關(guān)，即線路越長(zhǎng)，電阻越大，導(dǎo)線截面積越大，電阻越小。基于這一前提，可在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)傳輸線路的長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)來(lái)減小電阻，從而達(dá)到降低電能損耗的目的。同時(shí)，可以適當(dāng)增大導(dǎo)線的截面積，這樣也能使電阻變小，電能損耗將會(huì)隨之降低。

2.2.3 設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，部分電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率，由此會(huì)消耗較多的電能，不但導(dǎo)致電壓不平衡，而且還會(huì)影響電能的有效利用。對(duì)于電氣設(shè)備的無(wú)功功率，可以通過(guò)相關(guān)的裝置進(jìn)行補(bǔ)償，這樣便可使功率平衡，降低能耗。節(jié)能設(shè)計(jì)中，可使用電容器對(duì)電氣設(shè)備的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，并按照以下情況對(duì)電容器的容量進(jìn)行確定：電氣設(shè)備的自然功率、電壓負(fù)荷等。同時(shí)，在對(duì)無(wú)功補(bǔ)償方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)補(bǔ)償容量進(jìn)行科學(xué)配置，防止無(wú)功倒送的情況發(fā)生。此外，在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，可對(duì)有源濾波器進(jìn)行應(yīng)用，這種補(bǔ)償方法具有調(diào)節(jié)迅速、布置靈活等特點(diǎn)，并且不會(huì)產(chǎn)生諧振，能夠達(dá)到有效補(bǔ)償無(wú)功的效果。

3 結(jié)論

綜上所述，電氣自動(dòng)化工程的運(yùn)行能耗相對(duì)較高，這在一定程度上影響了經(jīng)濟(jì)效益。為此，節(jié)能降耗已經(jīng)勢(shì)在必行。在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)原則加以明確，以此為基礎(chǔ)，優(yōu)選節(jié)能型設(shè)備，并采取有效的措施降低線路損耗，設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償，平衡無(wú)功功率，從而最大限度地降低電氣自動(dòng)化工程的總體能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。