王利民

（山東麗波日化股份有限公司，山東濰坊，261031）

洗滌劑行業(yè)通用節(jié)電技術及其發(fā)展趨勢

王利民

（山東麗波日化股份有限公司，山東濰坊，261031）

本文主要對洗滌劑行業(yè)通用的節(jié)電技術進行了概述，闡述了這些節(jié)電技術的原理和使用場所，指出了該技術未來的發(fā)展趨勢。

洗滌劑行業(yè)；節(jié)電技術；發(fā)展趨勢

概述

2016年3月國家發(fā)布了《國民經濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》，其中指出“實施全民節(jié)能行動計劃，全面推進工業(yè)、建筑、交通運輸、公共機構等領域節(jié)能，實施鍋爐（窯爐）、照明、電機系統(tǒng)升級改造及余熱暖民等重點工程。大力開發(fā)、推廣節(jié)能技術和產品，開展重大技術示范”。這對重點領域“十三五”期間節(jié)能減排提出了新的明確的要求。洗滌劑行業(yè)作為輕工業(yè)領域的一個重要分支，在“十二五”取得可喜成績基礎上，進一步做好“十三五”的節(jié)能減排工作，對整個行業(yè)發(fā)展起著重要作用。眾所周知，洗滌劑產品目前最常見的是固體和液體兩大類，膏狀的產品相對較少。在各類洗滌劑的生產過程中，主要能耗除了洗衣粉的噴霧干燥工序需要較多的燃料消耗外，其次的就是各類用電設備的電耗。在單位產品燃料消耗存在理論極限的情況下，如何降低其電耗就顯得格外重要了。為此，本文重點闡述適用于本行業(yè)的通用節(jié)電技術及其未來發(fā)展的趨勢。

1 變配電系統(tǒng)優(yōu)化設計減少線損

我國現有電力系統(tǒng)中，35kV及以上電壓等級輸變電系統(tǒng)主要擔負著遠距離傳輸電能的作用，而l0kV及380/220V電壓等級則是配電系統(tǒng)的主體，與企業(yè)關系最為密切。輸電過程中，在線路上會產生電能損耗，這個損耗與輸電距離和電流的平方均成正比，而與導線截面積成反比，距離越遠、電流越大、導線越細，輸電損耗就越多。因此，要減少廠內輸電損耗，變配電室的位置就應盡可能地接近生產車間的用電負荷中心，如果廠區(qū)較大或者生產車間較多，可根據不同車間或者不同生產線的裝機容量分別設置幾個變配電室，以縮短供電半徑。外線供電到各變配電室的電壓應采用高壓傳輸，降低輸電線路的電流，并按經濟電流密度選擇合適導線截面，最大限度地減少輸電線路損耗。

2 減少變壓器系統(tǒng)的電能損耗

在變配電系統(tǒng)中，最主要的電能轉換設備就是變壓器。生產企業(yè)應根據用電特點選擇高能效的變壓器，并采用靈活的接線方式，隨各變壓器的負載率及時進行負荷調整，以確保變壓器運行在最佳負載狀態(tài)。合理確定變壓器的容量和負載與降低電能損耗有密切關系。變壓器的三相負載也應力求平衡，不平衡運行會降低出力，也會增加損耗。還應減少變壓的級數，變壓級數越多，變壓器系統(tǒng)自身的損耗就越高。有多臺變壓器共用時，合理分配變壓器的負載也很重要，如果分配不當，重載有功損耗加大，輕載無功損耗也加大，功率因數變差，都會增加變壓器本身的電耗。不同型號的變壓器其能效不同，原來大部分企業(yè)所用的S7、S8、S9等系列的油浸式變壓器和SCB8、SG(B)8等系列的干式變壓器，均已被國家列入高耗能落后機電設備淘汰目錄，因此企業(yè)應按規(guī)定時間進行淘汰，更新采用節(jié)能型的變壓器，推薦采用高能效的非晶合金變壓器，其空載損耗僅為S9系列的25%～30%。

3 對功率因數進行合理補償

功率因數是有功功率與視在功率的比值。提高功率因數會提高電氣設備的效率，減少電力系統(tǒng)線損、線路壓降、電費支出等。供配電技術中的無功補償與節(jié)能降耗關系密切，絕大多數工業(yè)企業(yè)用電設備屬感性負荷，運行時會吸收大量無功功率，降低系統(tǒng)電壓和功率因數，增加線路損耗、降低供電能力。而在洗滌劑生產企業(yè)中，一些大型變負荷的電動設備多數為變頻控制，使用的變頻器為非線性負載，會產生大量諧波電流，造成電網及配電系統(tǒng)不穩(wěn)定。為解決供配電存在的隱患，在供配電系統(tǒng)用無功補償技術是常用的措施，以提高供配電質量，確保生產順利進行。功率因數的無功人工補償，采用集中和分散相結合、高壓和低壓相結合的補償方式是高效用電、節(jié)能降耗的有效方法。根據《評價企業(yè)合理用電技術導則》標準規(guī)定，企業(yè)在最大負荷時補償后的功率因數不應低于0.90，但低負荷時也應調整無功補償設備的容量，不得過補償。在過補償的情況下，系統(tǒng)中出現容性的無功電流，也會使系統(tǒng)的損耗加大。

4 合理調整企業(yè)生產負荷率

調整企業(yè)用電設備的工作狀態(tài)，合理分配與平衡負荷，使企業(yè)用電均衡化，提高企業(yè)整體負荷率，能在一定程度上減少電能的浪費。根據不同的用電情況，國家標準規(guī)定的負荷率不應低于下列指標：連續(xù)性生產95%，三班生產85%，兩班生產60%，一班生產30%。企業(yè)的負荷率太低，意味著“大馬拉小車”，不利于節(jié)能。因此，需要調整生產班次，均衡用電負荷，減少電網高峰時段的用電，增加電網低谷時段的用電，從而提高用電負荷率，相對的降低電能消耗。此外，恰當選擇電機容量，減少電機無功消耗，防止”大馬拉小車”，避免電機或設備空載運行等，也能達到均衡生產、節(jié)約用電的目的。

5 電能轉化為機械能的合理化

電機在電能轉化為機械能的過程中，起著舉足輕重的作用，它是洗滌劑工業(yè)當中不可或缺的一個重要設備。其工作原理是：依照物理學上的電磁感應定律來實現電能的轉換；利用電能來產生轉矩，然后為各種機械設備提供動力源。電機在實現電能到機械能轉換過程中，自身也有能量損耗，因此，現有企業(yè)應根據國家高耗能落后機電設備淘汰目錄和國家節(jié)能機電設備推薦目錄，及時淘汰在用的Y、Y2、Y3、YB、YB2、YBF、YBK等系列的（含隔爆型）三相異步低壓電機和JS、JK等系列的三相異步高壓電機；而更新選用YX3、YB3、YE3、YJ3、YX3E、YBX3、YB3E、TCA、JM4等系列的三相異步低壓電機和GX、YX2、YB2、YB3、YKS、YJS、YL、YBX、YLKK等系列的三相異步高壓電機。對恒負載連續(xù)運行的功率在250kW及以上的，宜采用同步電機；而對功率在200kW及以上的，宜采用高壓電機；除了特別負載需要，一般不應采用直流電機，從而減少電機自身的電耗。

6 合理采用變頻節(jié)電技術

變頻調速技術，是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調速目的技術。目前，無論哪種機械調速，都是通過電機和傳動裝置來實現的。洗滌劑生產企業(yè)有很多變負荷的用電設備，如洗衣粉生產用的高壓泵、配料罐攪拌機、熱風爐鼓引風機、塔頂尾氣及基粉氣提風機；液體洗滌劑配料罐攪拌機，凈化灌裝間空調機，包裝塑料瓶（桶）用的擠出機、注塑機；磺化車間用的離心風機、羅茨風機、制冷機、磺化器的循環(huán)水泵；空壓站的空壓機，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用的離心泵；污水處理用的羅茨風機、離心泵；鍋爐用的鼓引風機、給水泵，等等。對這些設備中變負荷的，均可采用變頻節(jié)電技術，不僅會大大減少設備電耗，而且會有利于穩(wěn)定操作。但需要注意的是，變頻節(jié)電技術只適用于變負荷的電動設備，不變負荷的電動設備用上也不節(jié)電，而且變頻器本身運行時還需要耗電；此外，當頻率降低到一定程度時，由于電機轉速過慢，本身配套的冷卻風扇冷卻效果會降低，可能會造成電機過熱燒壞，這時需要另行安裝獨立的電機冷卻風扇。

7 “空載降壓”節(jié)能技術

在洗滌劑企業(yè)生產中，電機運行的整個過程，大部分時間都沒有實現滿載運行，但此時的電壓卻始終處在一個極高的狀態(tài)之下。這樣一來，不僅會讓整個系統(tǒng)陷入超負荷的狀態(tài)，還會浪費掉更多的電能。為了有效改善這一現象，可將“空載降壓”節(jié)能技術應用到電機及其系統(tǒng)當中來?！翱蛰d降壓”節(jié)能技術的原理是：當電機出現輕載或者是空載的時候，按照電機的實際運行情況對電壓進行適當的調整，與此同時，錠子鐵所消耗的電量也會隨著電壓的改變而做出相應的改變，這可從很大程度上減少錠子鐵的電能損耗，達到節(jié)電的目的。

8 有條件的使用蒸汽透平驅動技術

目前，從全國洗滌劑行業(yè)來看，生產中需要的蒸汽，有的是自備鍋爐供給的，有的是沒有自備鍋爐而采用外來蒸汽供給的。不管何種情況，如果鍋爐的蒸汽壓力足夠，對水泵、風機、空壓機等通用的電動設備改用蒸汽透平驅動，則會大幅度減少這些設備的用電量，也會提高能源利用效率，這不僅能夠節(jié)電，而且會做到蒸汽的梯級利用，顯著降低生產成本。

9 采用節(jié)能型照明電器

據統(tǒng)計，工業(yè)發(fā)達國家中照明用電約占總用電量的10%以上。隨著洗滌劑工廠生產條件的不斷改善和辦公生活及倉儲場所對照明要求的逐步提高，照明用電比例逐年遞增。在充分利用自然光的前提下，根據工廠建筑布局和照明場所，合理選擇照明方式、選用節(jié)能光源類型是照明節(jié)電的有效方法。如1只20W電子節(jié)能燈的光通量相當于1只100W白熾燈的光通量。推廣高效節(jié)能電光源，以電子鎮(zhèn)流器取代電感鎮(zhèn)流器；電子調光器、延時開關、光控開關、聲控開關、感應式開關取代蹺板式開關應用于相關場所，將大幅降低照明能耗和線損。因此，對工廠區(qū)域的照明應優(yōu)先選用光效高、顯色性好的光源，以及配光合理、安全高效的燈具（如LED），有條件的可采用太陽能照明燈具，可大大減少照明用電量。

10 采用合適的節(jié)電器

美國國家電力研究所（EPRI）的研究表明：60%的交流電動機是在其設計額定負荷的55%或更低狀態(tài)下運行。在此狀態(tài)下，電機消耗的電能中有相當部分是以發(fā)熱、鐵損、噪音與振動等形式浪費掉了。若在電機與電網之間加上一能量管理控制器----電機相控節(jié)能器，通過實時檢測電機運行的電壓和電流及其相位角的大小，判斷電機所處運行負荷和效率狀態(tài)，保證電機的輸出轉矩與負荷需求精確匹配，實現“所供即所需”的柔性化能量管理模式。采用相控技術的電機節(jié)電器在設計上完全不同于傳統(tǒng)的變頻調速節(jié)能技術，它采用了電流電壓矢量傳感動態(tài)監(jiān)控獨特控制技術，不改變電機原有的一切運行特性，從而避免了變頻器因調低速度而導致生產效率下降的弊端，填補了變頻器所不能及的空白。適用于經常處于輕載或變負載運行且不需要調速的交流電機軟啟動及節(jié)電控制，如皮帶輸送機、斗提機等。此外，還有專門用于空調和照明系統(tǒng)的節(jié)電器，在實際應用中的節(jié)電效果也很明顯。

11 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的改造

比較早的洗滌劑生產企業(yè)中的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，工藝流程一般為：冷水池----冷水泵----生產裝置換熱----熱水池----熱水泵----冷卻塔----冷水池。這種工藝中，換熱后的熱水先進熱水池，再由熱水泵打到冷卻塔進行冷卻后，水流回冷水池。而現在一般采用的工藝是：冷水池----冷水泵----生產裝置換熱----冷卻塔----冷水池。這種工藝中，取消了熱水池和熱水泵，而是采用熱水直接帶壓回水進入冷卻塔，冷卻后流回冷水池進行循環(huán)使用。前后對比可見，后者比前者少了熱水泵和熱水池，既降低了耗電，也減少了投資。此外，還可利用回水的余壓直接驅動水輪機代替冷卻風機電機而節(jié)電；也可采用無填料噴霧式冷卻塔取代現用的有填料的冷卻塔，大大減小空氣通道的阻力，從而減小冷卻風機的電機功率，達到節(jié)電的目的。

12 選用高效的機械傳動方式

洗滌劑生產廠中，最常見的機械傳動方式有：皮帶傳動、齒輪傳動、鏈條傳動、聯軸器傳動、軸傳動、蝸輪蝸桿傳動、電磁離合器傳動、液壓傳動等。每種傳動因連接方式的不同而效率不同，在滿足使用條件的情況下，選擇效率高的傳動形式，在同樣電機功率下，完成同樣的生產任務，所消耗的電能會更少，也就是說高效的機械傳動有利于節(jié)電。根據使用情況，傳動效率高低依次為：直接傳動＞聯軸器＞齒輪＞鏈條＞三角皮帶＞平皮帶＞蝸輪蝸桿＞電磁離合器?？梢?，直接傳動的效率高，間接傳動的效率較低，且傳動級數越多效率會越低，效率低意味著電耗高。

13 管理措施節(jié)電

目前用的電力多數是燃煤火力發(fā)電機組產生的，其次是水電和風電，再次是核電。電能廣泛消耗在各種用電設備中，做好用電設備的管理工作，提高操作水平，加強用電指標考核，對企業(yè)節(jié)約用電有著重要意義。具體措施包括：企業(yè)內部大力宣傳節(jié)約用電；按照GB17167-2006做好電能計量工作；對生產車間或班組實行用電定額考核制度，節(jié)獎超罰；做好用電設備的日常管理，對高耗電的落后機電設備盡快淘汰，更新選用國家推薦的高能效用電設備；洗滌劑的濃縮化；合理調配生產負荷或開停車時間，做好峰平谷的用電；根據PDCA循環(huán)法則做好長期的節(jié)電管理工作，等等。

14 節(jié)電技術的未來發(fā)展趨勢

14.1 太陽能光伏發(fā)電技術的利用

太陽能是我國總儲量最為豐富的可再生能源，我國陸地每年接受的太陽能輻射能理論估計值為1.47×108億千瓦時，是我國繼水電、風電之后最具規(guī)?；a業(yè)化發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。從使用的角度看，分布式光伏發(fā)電有許多優(yōu)點，太陽能也是可利用的最清潔的能源。但太陽能光伏發(fā)電裝置的安裝需要比較寬闊的地面或樓面或房頂，且光照時間盡可能的長，作為洗滌劑生產廠的磺化車間、包裝車間、倉庫等建筑物的房頂是最適合建設的，具有條件的企業(yè)完全可以考慮。此外，廠區(qū)道路和車間及倉庫的照明裝置，也可以改用太陽能照明燈具。太陽能光伏發(fā)電技術的應用會減少企業(yè)購自電網的用電量，并且國家還有相應的優(yōu)惠政策，有條件的企業(yè)不妨一試。

14.2 空氣懸浮鼓風機和磁懸浮鼓風機

空氣懸浮和磁懸浮離心鼓風機是一種全新概念的風機，它采用“超高速直聯電機”、“空氣懸浮或磁懸浮軸承”和“高精度單級離心式葉輪”三大核心高端科技，開創(chuàng)了高效率、高性能、低噪音、低能耗風機的新紀元，是采用航空渦輪機械設計經驗而潛心研制的新一代高科技民用產品。它摒棄了傳統(tǒng)風機的傳動形式，采用葉輪和電機直連，啟動后轉動部分呈懸浮狀態(tài)，基本消除了相對摩擦，大大提升了產品的工藝性能及運行可靠性，避免了噪音和振動，減少了潤滑油等對環(huán)境造成的污染，減輕了設備維護工作量，節(jié)約了設備運行和維護成本。該類設備適用于取代鍋爐（或熱風爐）鼓風機、磺化車間羅茨風機、污水處理用的曝氣風機、固體原料稀相氣力輸送用的羅茨風機等風壓相對較高的風機，可大幅度降低這些設備的電耗。據報道，比普通鼓風機可節(jié)電25～40%。

14.3 新型節(jié)電器

諾比勒節(jié)電保護器采用最先進的高科技瞬變抑制技術，能夠更有效地濾除配電網中的瞬變、浪涌、諧波，減少由于電網質量引起的用電設備無功損耗，提高整個用電系統(tǒng)的電能使用效率，并可保護末端設備不受雷電、瞬流、浪涌、諧波干擾或損壞，具有節(jié)電和安全保護雙重功效。它通過降低諧波和瞬流帶來的畸變功耗以及由于瞬變使電感性負載電流損失和溫度升高而造成的大量銅損、鐵損，同時通過抑制瞬流可以有效地防止接觸電阻的增大而帶來的能量損耗，達到節(jié)電的目的。特別適用于負荷變動較大或使用變頻器較多的車間或供電支路上，如洗衣粉生產線、包裝生產線、液洗生產線，皂類生產線、塑料瓶/桶吹制、機加工、空壓站、鍋爐房等車間，節(jié)電率一般可達10～25%。

14.4 開關磁阻電機

開關磁阻電動機(Switched Reluctance Drive : SRD)是繼變頻調速系統(tǒng)、無刷直流電動機調速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調速系統(tǒng)，是集現代微電子技術、數字技術、電子技術、紅外光電技術及現代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。它具有調速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調速系統(tǒng)的優(yōu)點。 英、美等經濟發(fā)達國家對開關磁阻電動機調速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產品功率等級從數W直到數百kW。我國對此研究與試制起步較晚，現已取得了從基礎理論到設計制造技術多方面的成果與進展，但產業(yè)化及應用性研究工作相對滯后。該電機可廣泛應用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動車輛等領域，在洗滌劑工廠特別適用于那些需要重載起動和較長時間低速重載運行的機械設備，如料漿高壓泵、配料罐、拌料機、吹塑/注塑機、皂類擠出機、螺旋輸送機、廠內電瓶運輸車等。由于它起動轉矩大，起動電流低，同樣情況下，比現在用的普通電機更節(jié)電。作為一種新型調速驅動系統(tǒng)，開關磁阻電機以其結構簡單、低成本、高效率、優(yōu)良的調速性能和靈活的可控性，愈來愈得到人們的認可和應用。將會成為交流電機調速系統(tǒng)、直流電機調速系統(tǒng)和無刷直流電機調速系統(tǒng)的強有力競爭者。

12.5 節(jié)能型用電設備的推廣應用

為了落實國家“節(jié)能減排”的一系列方針政策，到目前為止，工信部已經發(fā)布了《高耗能落后機電設備（產品）淘汰目錄》（第一至四批）和《節(jié)能機電設備（產品）推薦目錄》（第一至六批），企業(yè)應按照國家規(guī)定限時淘汰在用的高耗能落后機電設備，而優(yōu)先選用國家推薦的節(jié)能型機電設備，做到從源頭上節(jié)約用電。

相信隨著科技的發(fā)展，新的節(jié)電技術或高效的用電設備會不斷出現，節(jié)約用電會成為全社會的共識，也會成為每個生產企業(yè)永恒的主題之一。

The General Electricity-saving Technology of Detergent Industry and Its Development Trend

Wang Limin
(Shandong Libo Daily Chemical Co., Ltd., Weifang 261031, Shandong, China)

The paper mainly reviews the electricityy-saving technology generally applied in the detergent industry, discusses the principle and application of the electricity-saving technology, and points out the development trend of the technology.

detergent industry; electricity-saving technology; development trend

TQ649；F273

A

1672-2701（2017）-07-50-06