油田大中型工程復印機的節(jié)能技術改造

孫文波（大慶油田設計院有限公司）

油田是產能大戶，也是能耗大戶。企業(yè)開展節(jié)能減排既是一種社會責任，也是企業(yè)持續(xù)高質量發(fā)展的一種必然要求[1-3]。大中型工程復印機主要用于油氣田地面工程設計、機械設計、特種設備設計、勘測設計等單位，并在油田企業(yè)生產中得到廣泛應用。工程復印機與常見的辦公型數(shù)碼復合機的原理是一樣的，但小型的辦公型數(shù)碼復合機只能復印最大A3幅面的文稿，而工程復印機能夠復印0#、1#等設計圖紙。在設計上也與辦公型數(shù)碼復合機有很大的區(qū)別，特別是在結構上的設計是完全不一樣的。由于大中型工程復印機的運行功率相對較大，一般在3~10 kW，存在能耗高、運行效率低和能源利用不合理的問題。為此，在調查研究的基礎上，提出油田大中型工程復印機節(jié)能技術改造課題，并取得良好的節(jié)能改造效果。

1 現(xiàn)狀

目前，油田企業(yè)大中型工程復印機主要品牌有精工（日本）SEIKO、奇普（日本）KIP、施樂（美國）XEROX、理光（日本）RICOH、瑞網（德國）ROW等。從使用情況來看，這些大中型工程復印機的質量基本能滿足油田生產要求。

2 存在問題

工程復印機使用過程中主要存在以下問題：

1）設備空載率高，設備資源利用率低，系統(tǒng)能源利用效率低。

2）設備能耗高，存在著節(jié)能潛力。電源使用控制方案不合理，存在著優(yōu)化空間。

3）設備故障頻繁，設備開關電源可靠性差。

4）供電電源質量差，存在諧波干擾信號，影響工程復印機的正常使用，且增加能耗。

3 節(jié)能技術改造措施

3.1 設計電源使用控制方案

將工程復印機設置為不使用時自動進入低能耗休眠狀態(tài)。設置關閉顯示器時間為30 s，定時自動關閉顯示器。短暫休息期間，可使設備自動關閉顯示器；較長時間不用（超過1 min），使設備自動啟動“待機”模式；更長時間不用（超過20 min），自動啟用設備的“休眠”模式，定時自動關閉顯示器。

3.2 開關電源

對于ATX開關電源控制電路，按其組成功能分為交流輸入整流濾波電路、脈沖半橋功率變換電路、輔助電源電路、脈寬調制控制電路、PS-ON和PW-OK產生電路、自動穩(wěn)壓與保護控制電路、多路直流穩(wěn)壓輸出電路[4-6]。使用更可靠的ATX開關電源，替代原設備的開關電源。

3.3 控制顯示器亮度

將設備顯示器亮度調整到一個合適值，顯示器亮度過高既會增加設備耗電量，也不利于保護操作人員視力。

3.4 設計安裝電源濾波器

為了解決其他大型用電設備對工程復印機使用的干擾問題，采取了在工程復印機前安裝電源濾波器的方法，以確保電源供電質量[7-8]。電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”。它是一種無源雙向網絡，其一端是電源，另一端是負載。電源濾波器輸入、輸出側與電源和負載側的阻抗適配越大，對電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

3.5 設計USB端口的外圍設備供電電路

在設計的供電電路中，可從USB端口源獲得可調穩(wěn)定的電源，其電壓值介于1.25~3.75 V。在沒有其他恒壓源時，USB端口可以給外圍設備供電，為500 mA、（5±0.05）V的電源。USB端口組成為：GND（地線）返回路徑和兩個信號電源線的VBUS（USB電壓）。如果只需要5 V時，可以直接連接至USB端口的VBUS，在VBUS和GND之間加一個10μF的濾波電容。

若應用可調式電壓調節(jié)器，可得到1.25~3.75 V的穩(wěn)定輸出電壓值，其USB端口用于外部電路供電電路見圖1。穩(wěn)壓輸出電壓值計算見公式（1）。

圖1 USB端口用于外部電路供電電路

式中：VOUT為穩(wěn)壓輸出電壓，V；R2為電阻，Ω；R3為微調電阻，Ω。

同時，該供電電路具有保護電源短路或過載作用，其限制電流為500 mA，濾波電容不大于10μF，可以抵消浪涌電流。

3.6 其他節(jié)能減排配套方法

1）加強設備用電管理。對不需要運行的設備要及時關機，并拔掉電源插頭。若下班后不關電源，每天至少待機10 h，1臺工程復印機將增加耗電200 k Wh。

2）加強工程復印機的定期保養(yǎng)。做好設備日常防塵、防潮工作，設備集塵過多將影響其散熱效果，顯示器集塵將影響亮度。

3）工程復印機與打印機應避免同時使用1個電源插座，防止兩者之間相互干擾影響。

4）提升設備的利用效率。同一辦公區(qū)域共用1臺工程復（打）印機，減少設備閑置，提高設備利用效率，節(jié)約能源[9]。

5）合理選擇打印模式。運用草稿模式打印，在打印非打印正式文稿時，將標準打印模式改為草稿打印模式，既省墨又省電。根據(jù)不同需要，打印盡量小字號，既可節(jié)省打印材料，又可省電。

6）合理選擇打印復印方式。當打印的文件需要兩份以上時，最好選擇打印一份底稿后，再進行復印，這樣的組合比直接打印多份文稿更省電。

4 應用情況及實施效果

4.1 應用情況

2020年10 月，對某采油廠1臺中型工程復印機實施了節(jié)能技術改造。該臺工程復印機額定功率為5 kW，使用時間已達10年，采取的技術改進措施主要有應用新的電源使用控制方案和ATX開關電源，安裝電源濾波器，控制工程復印機的顯示亮度等，并實施相關的節(jié)能減排配套方法。工程復印機實施節(jié)能技術改造前后測試數(shù)據(jù)對比見表1。

從表1可以看出，該臺工程復印機實施節(jié)能技術改造后，其負荷率提高了41.6%；有功功率下降了1.86 k W；無功功率由改造前的4.69 kVar下降到改造后的2.36 k Var，日耗電量下降了44.64 k Wh，節(jié)能效果明顯[10]。

表1 工程復印機實施節(jié)能技術改造前后測試數(shù)據(jù)對比

4.2 實施效果

1）節(jié)能效果顯著。該臺工程復印機按年有效運行時間200天計算，則每年可節(jié)電8 928 kWh。按0.653 kWh價格計算，則可節(jié)省電費5 829.984元。

2）提高了工程復印機的設備資源利用率和能源利用效率，提升了工程復印機的運行質量。

3）降低了設備的無功功率，減小了無功損耗。

4）采用先進的ATX開關電源，有效降低了設備故障率，提高了設備的安全運行可靠性。

5）采用電源濾波器，解決了其他大型用電設備對工程復印機使用的干擾問題，并保證了供電電源質量。

6）采取節(jié)能減排配套措施，不僅確保了每臺工程復印機安全高效低能耗運行，而且顯著改善了其作業(yè)辦公環(huán)境，實現(xiàn)了工程復印機綠色低碳環(huán)保運行。

5 結束語

通過實施油田企業(yè)大中型工程復印機節(jié)能技術改造，采取設計電源使用控制方案、選用ATX開關電源、控制工程復印機的顯示亮度、安裝電源濾波器，以及其他節(jié)能減排配套方法等節(jié)能技術改造措施，提升和改善了設備的能源利用效率，優(yōu)化了工程復印機的運行質量，降低了設備運行成本，達到了節(jié)能減排的目的。這些節(jié)能技改措施具有良好的推廣應用價值。

參與文獻：

[1]辛思維，林海洋，周立嬌．大慶油田節(jié)能減排措施探究[J]．電子測試，2015（6）：157-158.

[2]李越冬，江紋．論政府開展節(jié)能減排審計的責任與意義[J]．湖南財經高等專科學校學報，2010，26（2）：36-37.

[3]朱益飛．利用測試分析提高中央空調運行效率降能耗[J]．石油石化節(jié)能，2014，4（12）：38-39.

[4]陳柬，陳棋．基于臺式ATX開關電路故障檢測裝置的設計與調試[J]．貴州電力技術，2014（6）：68-70.

[5]劉偉儉，陳潔利．一種利用ATX電源實現(xiàn)系統(tǒng)遠程開關機的方法[J]．中國科技博覽，2011，21（27）：260-261.

[6]李興寧，劉永勝．電力電子技術實訓教學創(chuàng)新模式探索[J]．泰州職業(yè)技術學院學報，2009，20（3）：11-13.

[7]黎慶錦．探討如何提高供配電系統(tǒng)電能質量的相關措施[J]．信息通訊，2014，12（5）：276.

[8]曲濤，任元，林海雪，等．電能質量公用電網諧波：GB/T 14549—1993[S]．北京：標準出版社，2008：2-6.

[9]劉磊，李波，周勝利，等．油田電網中諧波的危害與電能質量測試[J]．電能質量，2011，1（8）：57-58.

[10]徐秀芬，余績慶，王學文，等．油田生產系統(tǒng)能耗測試與計算方法：GB/T 33653—2017[S]．北京：石油工業(yè)出版社，2017：5-6.