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(jì)效益。大型工業(yè)企業(yè)在進(jìn)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(jìn)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(dāng)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(jì)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)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(jìn)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(qiáng)電能管理工作，合理組織生產(chǎn)和用電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)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(biāo)逐步達(dá)到國內(nèi)和國際先進(jìn)水平，以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(hù)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(dāng)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(jìn)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(fù)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(jìn)的低損耗電力變壓器，就是選用高導(dǎo)磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進(jìn)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(jì)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(dá)到最大的節(jié)電效果。

（2）合理選擇變壓器的負(fù)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(dá)到最低，此時的負(fù)載率稱為有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。當(dāng)固定變壓器運行時，可以通過調(diào)負(fù)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(jì)運行負(fù)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(fù)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(fù)荷中心供電。自備電廠應(yīng)布置在廠區(qū)負(fù)荷中心，減少配電線路損失。

②負(fù)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(jì)比較，可采用相分裂導(dǎo)線，輸送大容量負(fù)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(jì)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(kuò)建設(shè)計中，應(yīng)減少電壓層次，合理地進(jìn)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(fù)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(jī)及變壓器，變壓器要作到經(jīng)濟(jì)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(jī)組、汞弧整流器等直流設(shè)備。

④限制電動機(jī)和電焊機(jī)的空載運轉(zhuǎn)。對空載率大于50％的電動機(jī)和電焊機(jī)，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?？刂蒲b置。

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

（5）功率因數(shù)的人工補(bǔ)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(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，在當(dāng)?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上。當(dāng)自然功率因數(shù)達(dá)不到要求時，可采用人工補(bǔ)償辦法：

①在車間負(fù)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(bǔ)償和SVC無功自動調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)墓?jié)電措施。

②在車間負(fù)荷變動不大的變電所母線上，也可采用手動控制進(jìn)行無功補(bǔ)償。

3.3電動機(jī)的節(jié)電

（1）采用高效電動機(jī)。電動機(jī)損耗主要分為：鐵損、銅損、雜散損耗和機(jī)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(jī)，其總損耗比普通標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)減少20～30％，電動機(jī)的效率可以比普通的標(biāo)準(zhǔn)型提高3～ 6％。

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

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

（4）電動機(jī)的無功功率就地補(bǔ)償。對距供電點較遠(yuǎn)的大、中容量連續(xù)運行工作制的電動機(jī)，應(yīng)采用電動機(jī)的無功功率就地補(bǔ)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(fù)載率。特別對于下列運行條件的電動機(jī)要首先應(yīng)用：遠(yuǎn)離電源的水源泵站電動機(jī)；距離供電點200m以上的連續(xù)運行電動機(jī)；輕載或空載運行時間較長的電動機(jī)；YZR、YZ系列電動機(jī)；高負(fù)載率變壓器供電的電動機(jī)。

（5）電動機(jī)節(jié)電的其他方法：對于經(jīng)常輕載的生產(chǎn)機(jī)械，也可采用具有起動功能的輕載節(jié)電器，以達(dá)到“輕載降壓運行節(jié)電”的目的；對大、中型電動機(jī)，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(jì)比較，大型恒速電動機(jī)應(yīng)盡量選用同步機(jī)，并能進(jìn)相運行，以提高自然功率因數(shù)。

3.4風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)電

（1）調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)風(fēng)機(jī)、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(dāng)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(dá)到很好的節(jié)電效果。風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速的方法主要有：對于小容量的籠型電動機(jī)，當(dāng)流量只需幾級調(diào)節(jié)時，可選用變極調(diào)速電動機(jī)；對于要求連續(xù)無級變流量控制，當(dāng)為籠型電動機(jī)時，可采用變頻調(diào)速或液力偶合調(diào)速，當(dāng)為繞線型電動機(jī)時，可采用晶閘管串級調(diào)速。

（2）合理選型。無論是風(fēng)機(jī)或泵類，設(shè)計選型要求合理，使風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)水泵不是連續(xù)運行的，應(yīng)嚴(yán)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(jī)。

②更換或改造低效設(shè)備。在改造設(shè)計中，風(fēng)機(jī)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(qiáng)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(dāng)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(bǔ)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(bǔ)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(jì)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(dāng)燈具裝有遮光柵格時要特別注意遮光柵格保護(hù)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(yán)格控制照明用電指標(biāo)，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(jì)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(jì)，2011（18）：115～119.

[2]王洪才.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013：289～ 314.

[3]邴樹奎.照明設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，2006：527～532.

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1673-0038（2015）17-0166-03

2015-4-12