工廠電氣系統(tǒng)節(jié)能措施

王劍琦

（沈陽(yáng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，遼寧 沈陽(yáng) 110022）

引言

工廠電氣系統(tǒng)節(jié)能措施所涉及的內(nèi)容較多，在供配電系統(tǒng)節(jié)能方面，可以從補(bǔ)償功率因素、計(jì)算負(fù)荷、治理諧波及選擇合理的變配電設(shè)備等幾個(gè)層面入手。在電氣照明節(jié)能方面，可以從合理選擇照明設(shè)備、控制照明亮度和采取光纖照明燈幾個(gè)層面入手。在工廠電氣設(shè)備方面，可以從空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)以及其他典型設(shè)備等層面入手。在計(jì)量和管理方面，可以從計(jì)量電能與冷熱量、計(jì)量空調(diào)系統(tǒng)與能量消耗等層面入手。在能源綜合利用方面，可以從太陽(yáng)能、地源熱泵、冰蓄冷系統(tǒng)、儲(chǔ)熱式電采暖系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等層面入手。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)工廠電氣系統(tǒng)日常運(yùn)營(yíng)管理工作的詳細(xì)分析，確保選擇的節(jié)能措施具有高效性，在降低工廠能耗總量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)提高工廠經(jīng)濟(jì)效益和能源可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

1 降低線路的能量損耗

在工廠電氣系統(tǒng)中，不同線路中存在不同大小的電阻，當(dāng)有電流經(jīng)過(guò)線路時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生不同程度的有功功率損耗。降低線路能量損耗，可以從以下兩個(gè)途徑入手：

1）最大程度縮短電氣系統(tǒng)所使用的導(dǎo)線長(zhǎng)度，使變壓器與負(fù)荷中心的位置盡可能接近，對(duì)電氣系統(tǒng)線路優(yōu)先選用直線方式進(jìn)行敷設(shè)。

2）增大導(dǎo)線的橫截面積。需要注意的是，增加導(dǎo)線橫截面雖然能夠使線路的能量損耗降低，但導(dǎo)線橫截面的增大范圍必須具有較高合理性，應(yīng)該結(jié)合經(jīng)濟(jì)電流密度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇[1]。

2 控制電機(jī)損耗

在一些工廠的電氣系統(tǒng)中，電機(jī)控制操作通常都會(huì)產(chǎn)生較高能耗，從某種角度上來(lái)看，工廠電氣系統(tǒng)的節(jié)能成效是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，直接取決于電機(jī)設(shè)備的節(jié)能控制水平是否符合相關(guān)規(guī)范。傳統(tǒng)電氣設(shè)備節(jié)能控制措施只能使電機(jī)的接線方法得到改善，確保在啟動(dòng)電機(jī)的瞬間，電流的沖擊力得到有效降低，利用減少電機(jī)部件沖擊力的方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)目標(biāo)。然而這種軟啟動(dòng)方式卻具有較高局限性，只能對(duì)電機(jī)內(nèi)部的元件進(jìn)行保護(hù)，對(duì)降低電機(jī)能耗的作用效果不明顯[2]。

結(jié)合電機(jī)啟動(dòng)電流與定子電壓之間接近正比關(guān)系這一特征，可以通過(guò)對(duì)定子電壓進(jìn)行有效降低，在一定程度上限制電流，這就是降壓?jiǎn)?dòng)原理。當(dāng)工廠電力系統(tǒng)某些工作環(huán)節(jié)無(wú)法直接承受啟動(dòng)所帶來(lái)的較大沖擊電流時(shí)，可以采取降壓?jiǎn)?dòng)方法，在啟動(dòng)轉(zhuǎn)距逐漸降低的過(guò)程中，確保啟動(dòng)電流隨之減少，此方法在必須減少啟動(dòng)電流以及對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較低的情況下才能使用。通常情況下，延邊三角形啟動(dòng)、定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)、自動(dòng)耦合變壓器降壓?jiǎn)?dòng)以及軟啟動(dòng)是降壓?jiǎn)?dòng)方法中經(jīng)常采取的措施。當(dāng)電氣系統(tǒng)負(fù)載能力沒有對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)力矩提出較高要求、并且對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)電流進(jìn)行限制時(shí)，可以采取降壓?jiǎn)?dòng)方式。具體做法分為以下幾個(gè)流程：在啟動(dòng)電機(jī)過(guò)程中，電機(jī)為星型接線，成功啟動(dòng)之后，再將電機(jī)改變?yōu)槿切徒泳€。由于電源電壓與電機(jī)啟動(dòng)電流之間呈現(xiàn)正比關(guān)系，此時(shí)，電網(wǎng)提供的啟動(dòng)電流只需保持在全電壓?jiǎn)?dòng)情況下電流的1/3水平即可，對(duì)應(yīng)啟動(dòng)力矩也保持在全電壓?jiǎn)?dòng)環(huán)境下對(duì)應(yīng)力矩的1/3。這樣能夠使電氣系統(tǒng)對(duì)能源的消耗量大幅度降低，從而使工廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)[3]。

3 控制變壓器負(fù)載

對(duì)于大部分工廠的電氣系統(tǒng)而言，除了使用頻率最高的電氣設(shè)備以外，對(duì)電能消耗量最大的就是電機(jī)外部的變壓器。工廠想要實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，在使用變壓器的過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)變壓器負(fù)載承受能力的有效控制，可以從以下幾個(gè)層面入手：

1）加強(qiáng)對(duì)變壓器負(fù)載負(fù)荷率的有效提升。在此過(guò)程中所指的變壓器負(fù)載率，是指變壓器在負(fù)載最大時(shí)對(duì)應(yīng)的負(fù)載率，而并不是指在負(fù)載不斷變化的過(guò)程中，對(duì)應(yīng)變壓器呈現(xiàn)出的實(shí)際負(fù)載率。對(duì)于經(jīng)濟(jì)負(fù)載率而言，主要是指當(dāng)變壓器的負(fù)載最大時(shí)，對(duì)應(yīng)變壓器在效率不斷提升以及有功損耗降到最低點(diǎn)時(shí)的負(fù)載率。在工廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要結(jié)合具體情況對(duì)變壓器的數(shù)量和容量進(jìn)行正確選擇，確保采取的運(yùn)行方式具有較高合理性，通過(guò)對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行不斷調(diào)整與優(yōu)化，使工廠電氣系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)狀態(tài)[4]。

2）削峰填谷節(jié)能措施。對(duì)于削峰填谷節(jié)能措施而言，主要是指通過(guò)對(duì)發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的有效調(diào)度，對(duì)電氣系統(tǒng)在高峰負(fù)荷時(shí)段的部分負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，使其轉(zhuǎn)移到低谷負(fù)荷時(shí)段，降低高峰負(fù)荷的同時(shí)，提升低谷負(fù)荷，確保電力系統(tǒng)整體負(fù)荷率有效提升。由于供電企業(yè)24 h持續(xù)供電，并且發(fā)電能力基本不會(huì)改變。因此，用電高峰通常集中在白天，低谷時(shí)段則通常集中在夜間。在供電企業(yè)供電能力不變的前提下，電廠在白天時(shí)段會(huì)出現(xiàn)電量不夠用、在夜晚時(shí)段會(huì)出現(xiàn)電量富余的情況發(fā)生。而通過(guò)將高峰時(shí)段的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段，就能使夜間電力資源的利用率有效提升，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)[5]。

4 制定有效的電機(jī)設(shè)備檢修方案

工廠在開展日常工作與管理的過(guò)程中，主要以監(jiān)控手段和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)為主，對(duì)電氣系統(tǒng)中的各類電氣設(shè)備進(jìn)行調(diào)度與優(yōu)化，確保工廠電氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠隨時(shí)掌握電機(jī)的輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩和輸出電壓等輸出特性參數(shù)，并且利用合理的傳感器，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行有效采集和監(jiān)測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果結(jié)合到負(fù)反饋環(huán)節(jié)中，使電機(jī)閉環(huán)控制操作順利實(shí)現(xiàn)，提高電機(jī)的運(yùn)行特性以及運(yùn)行效益。

工廠還要確保制定的電氣維修機(jī)制具有較高合理性和可行性，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期全面檢查，結(jié)合對(duì)應(yīng)檢測(cè)系數(shù)，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和確認(rèn)。建立現(xiàn)代化電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)提前預(yù)判電機(jī)故障，提高維修工作的針對(duì)性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)[6]。

5 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展變化的過(guò)程中，社會(huì)綜合實(shí)力得到了不斷提高，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，節(jié)能降耗成為社會(huì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)提出的全新要求，不僅是我國(guó)社會(huì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是我國(guó)開展環(huán)境保護(hù)的必經(jīng)之路。工廠想要在這樣的背景下提高自身綜合競(jìng)爭(zhēng)能力，不僅要加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升與優(yōu)化，而且還要采取多元化有效措施確保生產(chǎn)成本大幅度降低。因此，工廠應(yīng)該利用科學(xué)有效的節(jié)能技術(shù)，對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行合理控制，使工廠創(chuàng)造出更多經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。