車玉鋒

摘 要：本文以某地區(qū)泵站工程為例，基于技術(shù)特性、節(jié)能效果以及初始費(fèi)用等方面入手，對電氣節(jié)能設(shè)備的經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行客觀對比分析，保證電氣節(jié)能設(shè)備選擇的合理性，全面提高泵站設(shè)計整體效果，確保泵站功能在社會生產(chǎn)生活中的實際功能得到最大程度的發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：泵站設(shè)計；電氣節(jié)能設(shè)備；選擇

排灌泵站在防汛排澇以及抗旱工作中發(fā)揮著重要的作用，顯現(xiàn)出比較顯著的工程效益。但受到當(dāng)時經(jīng)濟(jì)條件、施工技術(shù)以及建筑材料等多種因素的影響和局限，使得泵站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低，給施工質(zhì)量產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響，為保證泵站的穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)泵站的防汛排澇等功能的有效發(fā)揮，如何做好泵站設(shè)計中電氣節(jié)能設(shè)備的選擇，是當(dāng)前泵站設(shè)計人員所面臨的一項重要任務(wù)。

1 工程概況

本文以某某地區(qū)始建于20世紀(jì)60年代的灌排泵站工程為例，分析泵站設(shè)計中電氣節(jié)能設(shè)備的選擇。該泵站工程中普遍存在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量差等問題，由于建筑物投入使用時間較長，年久失修，泵站結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足，甚至存在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備等問題，嚴(yán)重影響泵站的實際功能的發(fā)揮。在此種情況下，依照水利部門所編制的灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容，將該泵站更新改造工程列入到規(guī)劃工作中。該泵站內(nèi)裝機(jī)36臺，總裝機(jī)容量為4650kW，共架設(shè)變壓器15臺，總?cè)萘繛?235kV°A，廠房面積為3014.25m2。為確保在泵站更新改造工程中項目資金得到合理化運(yùn)用，應(yīng)當(dāng)盡可能選用大量新型設(shè)備與節(jié)能型設(shè)備，提高泵站設(shè)計的合理性，確保泵站防汛排澇以及抗旱等功能的有效發(fā)揮。

2 變壓器的選擇

2.1 變壓器的損耗

變壓器在實際運(yùn)行過程中往往存在嚴(yán)重的損耗問題，基于變壓器的負(fù)載率和變壓器空載損耗等作為主要因素，能夠?qū)ψ儔浩鞯挠泄p耗進(jìn)行準(zhǔn)確計算。變壓器空載損耗主要由鐵芯的渦流損耗以及漏磁損耗組成，具有一定固定性，空載損耗的大小與矽鋼片的實際性能以及鐵心制造工藝之間存在密切的聯(lián)系。因此在泵站設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)對S11型油浸變壓器以及SBH15非晶合金變壓器進(jìn)行對比優(yōu)選，明確空載損耗，二者空載損耗對比情況如表1所示。通過對表1進(jìn)行觀察和對比分析可知，SBH15非晶合金變壓器空載損耗與S11型油浸變壓器相比，明顯下降60%以上。

2.2 變壓器的成本費(fèi)用核算

為確保泵站設(shè)計中變壓器選擇的合理性，應(yīng)當(dāng)對變壓器的總擁有費(fèi)用進(jìn)行準(zhǔn)確計算，計算公式如下：

TOCEFC=CI+A·Po+B·Pk

其中，以變壓器初始費(fèi)用、空載損耗與負(fù)載損耗及其相關(guān)等效初始費(fèi)用作為基本要素，對變壓器的總擁有費(fèi)用進(jìn)行準(zhǔn)確計算，其中單位空載損耗及負(fù)載損耗的等效初始費(fèi)用主要基于單位容量電費(fèi)、單位電量電費(fèi)以及年負(fù)載等效系數(shù)作為基本要素進(jìn)行計算。通過研究分析可知，單位空載損耗與單位負(fù)載損耗的等效初始費(fèi)用與單價、負(fù)荷特征等多種因素之間存在密切的聯(lián)系，實際計算難度較大，當(dāng)前我國在這一方面的計算參考依據(jù)為：A=48.7元/W；B=20.5元/W。若變壓器的容量與負(fù)荷相同，則A、B與P的值相同，計算公式為：

△TOCEFC=△CI+A·Po

也就是說，基于兩種變壓器的初始費(fèi)用差一級兩種變壓器的空載損耗差，能夠準(zhǔn)確計算出兩種變壓器的總擁有費(fèi)用差。

2.3 變壓器的選擇

通過研究分析可知，S11型變壓器的總擁有費(fèi)用較低，實際經(jīng)濟(jì)效益較高，而SBH15非晶合金變壓器與S11型變壓器相比，空載損耗較小，初始費(fèi)用較高。由于該崩掌在實際應(yīng)用中年利用小時數(shù)較少，使得經(jīng)濟(jì)效益明顯低于S11型變壓器，因此在泵站設(shè)計中對變壓器進(jìn)行選取時，應(yīng)當(dāng)合理控制SBH15非晶合金變壓器的成本，以保證變壓器選擇的科學(xué)性和有效性。通過以上研究可知，在泵站設(shè)計中應(yīng)當(dāng)以S11型變壓器作為優(yōu)先選用的變壓器。

3 電動機(jī)啟動設(shè)備的選擇

3.1 電動機(jī)的啟動設(shè)備

鼠籠型異步電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于灌排泵站中。在實際使用中，電動機(jī)在起動或停止過程中還存在著一系列問題。全壓起動時會產(chǎn)生較大的沖擊電流。電動機(jī)容量越大，起動時沖擊電流對電網(wǎng)及其負(fù)載沖擊就越大，特別是大容量電機(jī)直接起動會對電網(wǎng)及其他負(fù)載造成干擾，甚至危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在停機(jī)時，如果拖動系統(tǒng)突然失去轉(zhuǎn)矩，單靠系統(tǒng)的摩擦轉(zhuǎn)矩克服系統(tǒng)的慣性滑行停車，也給拖動系統(tǒng)帶來諸多問題。

解決辦法有兩個：一是增大配電容量；二是采用起動設(shè)備。從經(jīng)濟(jì)角度來說，增大配電容量顯然不可取。通常是采用起動設(shè)備，常用的有Y/△起動，自藕降壓起動等。這些方法靠接觸器切換電壓實施降壓啟動，可以達(dá)到降低電流的目的，但沒有從根本上解決起動瞬時電流沖擊問題。嚴(yán)重時會燒毀開關(guān)、電動機(jī)，影響電網(wǎng)其它設(shè)備正常運(yùn)行。軟啟動器作為一種新型電動機(jī)起動裝置可以克服以上缺點(diǎn)，它是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電動機(jī)控制裝置。

3.2 軟啟動器的節(jié)能技術(shù)

軟啟動器設(shè)備是按啟動時間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此啟動平穩(wěn)。啟動完畢，則全壓投入運(yùn)行。此設(shè)備可以采用測速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角，以達(dá)到速度隨負(fù)載的變化而平穩(wěn)變化的目的。軟啟動器在電流反饋的作用下，自動降低電動機(jī)電壓，減少了電動機(jī)電流的勵磁分量，從而提高了電動機(jī)的功率因數(shù)。此方案是為有多臺電動機(jī)的用戶提供的，可節(jié)約設(shè)備投入，也充分利用了現(xiàn)有的軟起動器功能，但不能實現(xiàn)節(jié)能。

3.3 電動機(jī)啟動設(shè)備的選擇

電機(jī)功率在180kW以內(nèi)，軟啟動器與自耦降壓啟動器相比，購置費(fèi)高出約在15%以內(nèi)。盡管如此，軟啟動器的節(jié)能效果是毋庸置疑的，其最大的優(yōu)點(diǎn)是能實現(xiàn)電機(jī)的軟啟動、軟停車、體積小和集多種保護(hù)功能于一體。能避免電機(jī)啟動時的電壓沖擊，減少電動機(jī)的故障率，延長了電機(jī)的使用壽命，這是自耦降壓啟動器無法比擬的。因此，泵站優(yōu)先選用軟啟動器。

4 照明節(jié)能設(shè)備的選擇

在泵站設(shè)計中對電氣節(jié)能設(shè)備進(jìn)行選擇時，應(yīng)當(dāng)在保證照明質(zhì)量的基礎(chǔ)上，改善視覺效果，降低單位面積照明消耗功率。由于該工程中泵站個數(shù)較多，并且主副廠房面積較大，由此可知其具有較大的節(jié)能潛力。因此在泵站設(shè)計中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照泵站工程設(shè)計規(guī)范開展相關(guān)設(shè)計工作，明確照度標(biāo)準(zhǔn)以及照明功率密度等具體條件，對高效節(jié)能新光源進(jìn)行合理利用，可以以電子節(jié)能燈、高壓鈉燈以及金屬鹵化物等作為照明節(jié)能設(shè)備。與此同時，可以對電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器等用作燈用電器附件，也可以通過聲控、光控、感控裝置等作為泵站設(shè)計中照明節(jié)能燈具的控制方式，保證泵站設(shè)計中電氣節(jié)能設(shè)備選擇的合理性。

結(jié)束語

總而言之，為確保泵站設(shè)計中電氣節(jié)能設(shè)備選擇的合理性，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對泵站工程的具體情況加以全面統(tǒng)籌分析，提高電氣設(shè)備選擇的合理性和有效性，保證泵站各項設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行，將技術(shù)與經(jīng)濟(jì)進(jìn)行有機(jī)融合，確保泵站工程在社會生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用價值得到最大程度的發(fā)揮，從整體上推進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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