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[關鍵詞]節能 工廠 電氣
一、引言
節約是我國的傳統美德,推行資源節約型社會更是我國現今的一項基本國策,能源在人類的長期發展中扮演著具足輕重的角色,所以建設節能減排形社會是建設具有中國特色社會主義社會的基礎,更是建設經濟型社會的必須之路。目前,在我國的眾多工廠中,電能浪費情況嚴重,而用電費用在企業支出費用中又占很大一部分,所以企業的生存和發展在很大程度上依賴于生產成本的降低、產品質量的提高。實踐證明在工業生產中大量應用變頻器,在用電量大的地方大量安裝無功功率補償裝置,減小變壓器的有功功率電能損耗,減少線路上的線耗這些方法非常可行,另外在日常管理中也要采取相應措施,諸如像員工宣傳節約用電的重要性,做到“責任到人”。為取得更好的社會效益和經濟效益,需降低用電成本,提高節能增效。下面對工廠電氣節能技術的應用加以闡述。
二、工廠電能損耗因素分析與解決方法
工廠的生產成本中電能消耗是占重要組成部分的。企業想要長期發展必須懂得如何降低生產成本,這樣才能使企業利益最大化。
1.減少輸配電線耗
在一個工廠中,由于輸配電線路縱橫交錯,布置規劃較差,引起了很大的線耗,通過公式P=3I2R×10-3(KW),P-三相輸電線路的功率損耗(kw);R-線路電阻(Ω);I-相電流(A)。我們可以知道輸電電路上的有功功率損耗和線路電阻R于電流I有關。配電線路上的電阻阻值越大,線路能耗就越高。而工廠具體用電過程相電流不變,只有減小輸 配電線路的電阻,才能有效地減少線路能耗。通過公式R=P×L/S可知,電線的電阻與電導P和線路長度L成正比,與線路截面S成反比。
2.選擇節能變壓器
無功功率損耗和有功功率損耗組成了變壓器的損耗。有功功率損耗用公式表示為:P=P0+Pkβ2,P0為變壓器空載損耗,即常說的鐵損;Pk為變壓器的有載損耗,即常說的銅損;β為變壓器的負載率。Pk為變壓器的線損,它受變壓器的繞組電阻大小和變壓器繞組的電流大小影響,所以在選用變壓器時應銅芯繞組材質的,因為其阻值較小。無功功率損耗包括漏磁電抗損耗和勵磁電流損耗。其中漏磁電抗損耗與負載電流有關,而勵磁電流損耗僅與變壓器材質有關。
3.使用節能型照明電器
工廠的照明電器應在符合國家現行相關標準的規定下,選用光效好、平均壽命長、節能效果好的燈具。在燈具的布置方面,應該遵循實際需求,不可盲目追求布局美觀,應更多的顧及到設備安放地點處和工作人員操作所需空間的照明需求。另一方面,廠房的窗戶應盡量能讓自然光照射進來,在建設和翻新廠房時,可以考慮進來。
4.合理選擇供電方式
工廠采用的供電方式主要有單相二線制接線方式、兩相三線制接線方式和三相四線制接線方式。供電時的線損受接線方式的不同而影響。在配電線的橫截面相同,供電距離一樣時,令單相二線制線損為1個單位,三種不同接線方式的線損比較如表1所示。
由表1可知,三相四線制接線方式線損最小,因此工廠在選擇供電方式時應盡量選擇三相四線制接線方式,并平衡三相負載,減少線損和變壓器能耗,另外工廠在選擇供電電壓時應充分考慮自身用電負荷以及供電距離。
三、加強工廠用電管理,提高工廠節能意識
目前,在我國部分地區實行峰谷用電價格不同的政策,該政策不僅有助于調節我國缺電情況,更有助于降低企業用電成本,意在鼓勵用電單位在用電時間段上進行合理分配,“削峰填谷”,適當的在用電低谷時段進行任務生產,降低用電成本。工廠也需定期對員工宣傳節能意識,通過開展爭優減耗競賽,開展黨小組節能培訓會議,公會獎勵對節能有突出貢獻的人員。這樣才能在技術上和意識上全面節約工廠用電成本。
四、結語
節能技術在工廠電氣技術中的發展空間很大,是降低企業用電成本的有效方法。同時加強工廠用電管理,提高工廠節能意識更有助于工廠電氣方面的節能。
參考文獻:
[1] 馮秋,曹國剛.中小型化工廠的電氣節能設計[J]. 沿海企業與科技,2007,(10);187-188.
做好工廠電氣工程節能改造及設計應當遵守以下幾項原則:(1)在工廠電氣工程節能改造及設計的過程中應當將節能、提效放在首位,從企業發展入手,以最大限度的提升工廠電氣工程節能效果入手,在確保企業生產的基礎上最大限度的降低企業工廠電氣工程中的浪費。此外,在工廠電氣工程節能改造及設計過程中應當合理的選擇節能設備及改造過程中所使用的相關材料,用以降低工廠電氣工程節能改造及建設成本。(2)在工廠電氣工程節能改造及設計的過程中,適用性原則也是其中一項極為重要原則。這一原則主要要求的是在工廠電氣工程節能改造及設計的過程中必須要為設備提供足夠的動力。在工廠電氣工程節能改造及設計時,應當根據工廠、建筑中用電設備的總功率、電能質量、負荷容量等方面的情況入手,用以選擇最適合的節能設計,積極優化工廠電氣供配電設計,保障電能的正常使用。(3)在工廠電氣工程節能改造及設計的過程中應當堅守節能性的原則。在工廠電氣工程節能改造及設計過程中應當將節能改造放在突出位置,通過相關的節能改造用以降低企業生產能耗,為企業創造更多的經濟效益。因此在工廠電氣工程節能改造及設計過程中應當減少或是避免與建筑功能無關的電能消耗。
2工廠電氣工程節能改造及設計中常用技術分析
2.1變頻技術在工廠電氣工程節能改造設計中的應用
變頻技術主要通過改變電機的頻率和電壓來對電機進行調速,用以實現節能的效果。據相關研究數據表明,采用直流或是交流變頻調速技術能夠在工廠生產中產生較為明顯的節能增效的效果。比如說在工廠電氣工程中所使用的空調、風機等可以根據需要來對其轉速進行調節。
2.2單片機控制技術在工廠電氣工程節能改造設計中的應用
在工廠電氣工程節能改造設計中應當積極做好單片機控制技術在其中的應用。通過在工廠電氣工程節能改造設計中應用單片機控制技術能夠實現對于工廠電氣工程中所使用的電機進行調節。比如說,當三相異步電機啟動后三相異步電機應當處于額定負載約40%-60%的狀態下運行,而在一些時段三相異步電動機空載時無需滿負荷運行,通過采用單片機控制技術能夠有效的對電機的運行狀態進行控制,通過對電機運行時的負載及功率因數進行檢測從而對電機進行控制,單片機通過對電機運行狀態進行檢測來實現對于輸出端的功率和端電壓進行調節,使得起能夠與電機運行所需要的功率相匹配,對電機運行時的輸出功率進行適時的調節,用以實現工廠電氣工程節能的目的。
2.3可控硅斬波技術在工廠電氣工程節能改造設計中的應用
此種技術是在工廠電氣工程節能改造設計中應用較早也是節電效果較強的一種技術,但是此種技術在應用的過程中會對工廠的電網中產生諧波從而對工廠電氣工程中的供電質量造成較為嚴重的影響,加之可控硅斬波技術的可靠性存在著一定的缺陷容易導致工廠電氣工程設備的工作效率降低。因此,相較于上述兩種節能技術可控硅斬波在工廠電氣工程節能改造設計中的應用受到了一些限制。
3做好節能技術在工廠電氣工程節能改造設計中的應用
做好節能設備的合理化選擇。隨著國家推行的節能減排戰略的順利實施,節能技術在工廠電氣工程節能改造設計中得到了較為廣泛的應用并取得了良好的應用效果。在工廠電氣工程節能改造設計中應當積極使用相關的節能設備以便取得良好的節能效果:(1)積極做好變頻器的應用。隨著電子技術的快速發展,變頻器技術已經逐漸成熟并得到了較為廣泛的應用,尤其是在一些功率較大的設備控制中(如大功率的水泵、風機等)取得了較為良好的節能效果。這是由于上述大功率設備全天24小時都處于工頻狀態,而一些時段無需再滿功率狀態下運行,通過變頻器來對上述大功率設備的運行狀態進行調節,根據用電情況來改變電機的轉速用以實現對風量、流量的調節,提高電能的利用效率。(2)在工廠電氣工程節能改造設計過程中,積極做好節能型照明設備的使用(如LED照明設備等)。此外,還需要盡可能的采用壽命長、效率高、安全性強的燈用電器附件、配線器材等從而實現工廠良好照明的基礎上實現對于工廠電氣工程的節能。(3)在工廠電氣工程節能改造設計中采用節能型供配電系統。工廠電氣工程的節能設計中供配電是其中極為重要的組成部分。對于供電系統節能的重點應當在工廠電氣工程的設計、優化階段引起足夠的重視,從而切實提高工廠電氣工程的節能效果。在供配電系統的節能改造中,需要充分利用電力變壓器的節能效果,電力變壓器本身的供配電效率較高但是由于工廠中所使用的變壓器的容量大、數量多因此在工廠電氣工程節能改造設計中不容忽視。據研究表明,變壓器所消耗的無功功率占整個供電系統無功消耗的約1/5左右,為提高變壓器的供配電效率,在選擇變壓器型號時應當對其進行合理化的選擇和配置。此外,在工廠電氣工程節能改造設計中還需要注意做好供電電壓的選擇。在供電電壓的選擇上應當根據工廠的實際用電容量和供電距離來進行選擇,在選擇的過程中還應當結合當地電網的現狀以及工廠未來發展規劃以及工廠的用電負荷等的因素來對工廠電氣工程的供電電壓來進行選取。一般來說,在工廠供電中應當選擇6-10kV的配電電壓,而高壓配電電壓首選10kV。此外,在工廠電氣工程節能改造設計中對于變壓器的經濟運行方式也應當進行合理化的選擇,通過研究表明,當變壓器負荷達到75%時各電器設備的運行效率最高也最經濟。因此,相關人員需要根據工廠中負荷的變化情況來對變壓器的運行方式進行相應的選擇。此外,在工廠電氣工程節能改造設計中應當對錯峰用電引起足夠的重視,根據峰谷電力資源合理的使用電能。
4結束語
工廠電氣工程節能改造設計是響應國家節能減排的重要措施,本文在分析工廠電氣工程節能改造設計重要性及常用技術的基礎上,對如何做好相關節能技術在工廠電氣工程節能改造設計中的應用進行了分析介紹。
作者:張曉剛 單位:黑龍江省教學實驗設備指導中心
參考文獻
[1]趙征.關于工廠電氣工程中節能技術的應用探討[J].城市建設理論研究:電子版,2013(18):381.
在節能增效方面,作為領先者的施耐德公司,對于能源價格的關注似乎更甚。施耐德全球CEO趙國華(Jean-Pascal TRICOIRE)仔細地算了一筆賬:未來20年,全球對電力的消費將會翻番,“這肯定會帶來能源價格的高漲”。
“高昂的能源價格有助于節能。我認為,所有的創新都是從約束開始的,有約束才有創新的動力。”趙國華說。全球“能效管理專家”
趙國華是一位少見的喜歡《孫子兵法》的老外CEO。他不僅擁有一個特別響亮的中文名字,甚至連妻子也是中國人,是一名十足的“中國通”。從2006年5月開始,趙國華便開始擔任施耐德電氣的管理董事會主席兼首席執行官的職務。
作為法國工業驕子的施耐德電氣是全球領先的配電與自動化控制專家,是全球最大的低壓電器供應商,更是法國代表性企業中發展勢頭最為強勁的代表。
“能效管理專家”,大多數人初聽起來都有些迷惑。趙國華用不甚流利的中文解釋說:“我先告訴大家一件事――那就是我們施耐德電氣不做什么。我們不真正從事電力生產的工作,包括火電、水電等。另外,像耗電設備的空調、燈泡、電機等,我們也不生產。我們只專注于發電和供電之間的銜接工作,即幫助我們的客戶‘善用其效,盡享其能’,讓能源更安全、可靠。”
保證不斷電、不漏電,不造成人員傷害,這是施耐德電氣的傳統業務。在過去的半個世紀,施耐德也一直在這方面努力。隨著科技的發展,人們需要更可靠的能源。“比如,在手術室不可以斷電,在計算機數據轉換中心或股票交易所也不可以斷電。我們要做的事情,就是把從發電廠里發出的電力非常可靠地、安全地輸送到用戶端。”
2009年施耐德電氣全球的銷售額是158億歐元,約為1580億元人民幣。在世界150多個國家共有15萬名員工,在世界500強中位于310名。
趙國華總結施耐德公司有四大特點:全球化的公司、重視誠信、重視可持續發展和業務高速增長。
如何實現發電和用電的有效連接,是施耐德電氣的工作重點,趙國華也向記者做了詳細的介紹:首先,通過確保用電安全,真正避免火災,使能源更安全;第二,通過使用不間斷的高效電纜,使能源傳輸更可靠;第三,幫助客戶在各項功用、民用領域中節能30%~70%,讓能源更高效;第四,在工業等領域實現自動化,讓能源更多產;最后一點是實現可再生能源的有效利用,特別是太陽能的人網問題。
施耐德的本土化
“在很多其他的公司還只將中國看作是世界工廠時,我們就已經將中國定義為一個真正的國際市場了。”施耐德電氣的前任CEO拉賀曼就曾這樣表示過。
據趙國華透露,施耐德電氣去年的銷售額有了大幅增長,目前中國的銷售額在全球銷售額的10%,是僅次于美國的第二大市場,并且增長的速度非常快。
2004年初,施耐德電氣(中國)有限公司進行改組,新的組織結構分為建筑、能源、工業市場和分銷商銷售事業部,將分銷商單列出來進行管理,無疑是要擴大在中國市場的銷售力度。
對技術和創新的重視是施耐德的傳統之一,按照施耐德公司每年不少于5%的銷售額投放在研發方面的規定,近幾年來,每年至少有不少于4億歐元用于研發方面。2000年,施耐德在北京建立了研發中心,2001年,又在上海建立了研發中心。和全球其他地區的研發中心相比,在中國的研發中心是投資最高的。
除了市場和研發的本土化之外,人員的本土化也是非常重要的一面。在中國施耐德員工中,本地員工的比率相當高。2009年,朱海也成為施耐德電氣中國區的首位本土籍總裁。
談到施耐德的本土化,公司在2006年又有了大手筆。2006年12月,施耐德電氣與中國著名的民營企業德力西集團簽署合資協議,計劃組建雙方各占50%股份的合資公司德力西電氣公司。這一計劃引發了業界人士的爭議,有人指責施耐德合資的主要目的的是消滅競爭對手,在中國市場形成壟斷。
2007年10月,商務部批準了德力西集團和施耐德電氣的合資協議,德力西電氣公司2008年初掛牌成立,生產6條產品線的低壓電器產品,并以“德力西”品牌進行銷售。
趙國華曾表示,德力西電氣有限公司的創立充分證明施耐德電氣對中國投資的承諾,同時也表明了對中國合作伙伴的充分信任。德力西電氣的成立可以為客戶帶來更大限度的收益,為所有的合作伙伴帶來更多價值。德力西集團總裁胡成中指出:“這家合資公司的開業將借助施耐德電氣的技術專長、管理支持和海外網絡進一步推進德力西集團的國際化戰略,有助于推廣德力西品牌。這項合作將共創中國電氣新模式。”而施耐德電氣亞太運營部總裁施瑞修說:“通過德力西的品牌形象和本地零售網絡及供應鏈,這項合作將鞏固施耐德電氣在中國低壓電器市場的領導地位。它將以獨特的營銷模式實現區別于施耐德電氣的價值主張。”
事實上,2009年德力西在電氣產業的收益比2008年增長了20%,僅德力西的溫州電氣產業就為當地政府貢獻了近4億元的稅收。
隨著施耐德與德力西的合資成功,施耐德的本土進程又前進了一步。
“只有節約能源才能共享能源”
中國的節能減排力度已經舉世公認,施耐德電氣的高層也充分認識到這一點,多次重申施耐德電氣的創新技術和集成解決方案將為中國能源的使用提供可靠和高效的保障。
“大家都知道,計算能源很艱難。但是解決能源問題十分復雜。能源消耗矛盾尖銳,不可替代資源失去后,矛盾將增加一倍。”趙國華的言語中透露著擔憂。
趙國華認為,隨著社會的發展,能源需求越來越大,價格越來越高,已經成為人人關心的話題。在這種情況下,能源的變化將朝著智能電網發展。他表示:“我們必須讓智能電網創造出高效、環保和可持續發展的能源。首先,必須使用可再生資源,但是可再生資源不會是唯一的替代能源,即便是20年后,可再生資源占全球能源的比例也不會超過15%~20%;這也并不是實現低碳經濟的唯一方法,我們還必須做到節能增效。”
據他介紹,目前全世界電力消耗增長很快,電力消耗在20年后就會增加一倍。同時,也有氣候專家認為,為了避免嚴重的氣候問題,應該把大氣中二氧化碳的濃度減少到墓前的1/4。“世界各國都意識到必須節約能源。我們相信,只有節約能源才能共享能源。”
趙國華認為目前最有效的解決方案就是節能增效。他介紹說,基礎設施、工業,全球能源消耗已經達到
70%了。“無論是在新的建筑還是在老的建筑,施耐德的節能增效方案最少都可以減少30%。我們可以做的更好,能源消耗可以減少四分之一。”
為了使能源更有效,施耐德在過去的幾年里,一直研究能源管理解決方案。趙國華告訴記者,如果施耐德的系統集成解決方案得以實施,每年可以為中國節約的能源就相當于整個法國全年的用電量。
此外,在趙國華看來,今天的智能網絡越來越復雜。主要表現在以下方面:首先,可再生能源,例如風能、太陽能等發電不穩定;第二,樓宇和工廠不能和智能網有效連接。第三,便利化不足;第四,智能網教育還有欠缺。
趙國華希望節能增效方案的實施將加強各個層次的連接。“因為對于用電方來說,他們將了解電網的負荷和需求;對于電網來說,他要知道客戶的需求;對于普通消費者,他們要知道消耗的具體數額;對于電力交通工具的消費者來說,他們要清楚也從何而來,如何付費……現代化的智能電網必須是透明的,可以讓我們知道能源消耗的每一項內容,它還必須能夠優化能源供應和能源需求。”
“從我做起”的節能增效承諾
由著名建筑師Jean-Michel Wilmotte設計的施耐德電氣新的總部大樓HIVE可以容納1700名員工,但它的能耗水平只有原總部辦公樓的四分之一。
在新的辦公樓里,施耐德使用了自己的樓宇解決方案,使每年每平米節省50千瓦時的耗能成為可能。這一方案的投資回收期也只有3年。
“通過這些控制和管理,我們的投資降低了30%,維護成本也降低了30%。能源消耗減少了75%,而且這樣的大樓比原來舒服的多,員工的工作效率也提高了口”趙國華介紹說。
從2005年至2008年,施耐德在集團內部實施了“能源行動方案”,旨在將全球生產廠區人均能耗降低10%。截止到2008年年底,位于32個國家的100多家工廠已經實施了能耗評估,一系列施耐德電氣自己的節能增效解決方案應用到這些新工廠中。它們包括:變頻器節能解決方案,燈光控制系統,功率因數校正,能源監控系統等。而施耐德在華的22加工廠也參與實施了“能源行動方案”。
據施耐德中國區的有關人士介紹,在2009年竣工的施耐德(北京)中低壓電器有限公司中,他們通過一個新的能效管理平臺,對整個工廠的配電系統、暖通系統和照明系統都進行了精細的能耗管理。這一方案是該公司能夠全面了解自身能源的使用情況,從而達到節約生產成本的目的。
事實上,在進入中國的23年中,施耐德電氣以先進的理念、技術和產品,全面參與到中國能源和基礎設施建設的方方面面,包括為三峽工程、西氣東輸、南水北調等重大工程提供設備和服務,為奧運場館的鳥巢、水立方等項目提供電氣設備,為家樂福、首都機場三號航站樓、新中央電視臺、國家大劇院、上海金茂大廈、F1賽車場等工業、商業、民用設施提供節能增效服務等。