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對電氣自動化節能控制設計探究
一、電氣自動化的節能設計技術
為了做好電氣自動化的節能工作,我們需要重視采取相應的策略,以收到更好的節能效果。結合電氣工程的實際情況,筆者認為可以采取以下策略。
1.選擇合理的變壓器。減少變壓器的型材損耗,硅鋼片、鋼材、銅線、絕緣子等,都是變壓器所必須的材料,如果選擇不合理,往往需要消耗大量的電能。在選擇的時候,應該以節約原則為指導,滿足工作要求的前提下,周密合理的選擇材料和運行介質,以節約電能和生產成本。對于配電線路和配電柜,盡量選用銅材并采用換位導線措施,以降低變壓器的電能損耗。在滿足設備運行條件的前提下,盡量選用較薄的硅鋼片,實現節能的目的。逐漸淘汰落后的高耗能的變壓器,選擇新型的高效節能的變壓器,減少變壓器的功率損耗,合理選擇變壓器的負載率。變壓器經濟運行負載率在40%—60%之間,在選擇變壓器的時候,盡可能使負載率設計在此區域。在工廠車間或者是智能樓宇,變壓器要盡量放在電力負荷中心位置,以方便管理,減少現場電纜長度,降低線路電能損失,提高電能質量。下面將以原來的變壓器和新設節能變壓器對比節能效果。T=全年投入運行小時數,按8760小時計算,r=最大負荷年損耗小時數,按照2000小時計算,β=變壓器的負載率,按80%計算。原來的變壓器SJ-1000KVA有功電能損耗為 ΔWT=ΔPoT+ΔPKβ2r(4.9×8760+15×0.82×2000=42924KW.h+19200KW.h=62124KW.h)。新設計節能變壓器S10M—100KVA有功電能損耗為 WT=ΔPoT+ΔPKβ2r(1.26×8760+9.6×0.82×2000=11040KW.h+12288KW.h=23328KW.h)。每年有功電能損耗節省(62124KW.h-23328KW.h=38769KW.h)
2.提高系統功率因素。一方面,采取科學合理的措施,提高系統的自然功率因素,如提高用戶負載率,在滿足工藝生產的前提下,盡量選擇極數較少的電動機,提高電氣設備的運行效率,節約電能,降低損耗。還可以讓電動機實現變頻自動控制,使電動機負載較小的時候,獲得較高的功率因素。這些措施在不添置任何補救設備的情況下,降低用電設備的無功功率,從而提高功率因素。該方法不會增加工業生產的投資,是一種經濟有效的電氣自動化節能策略。另一方面,采用人工的方法提高系統的功率因素,也就是常說的人工補償的方式。提高自然功率因素的策略往往不能滿足工業生產用電的需求,還需要裝設補償裝置,常用的方式包括集中補償和單獨就地補償,堅持分級補償和就地平衡原則,以減少無用功傳輸,達到節能的目的。
3.降低高次諧波。諧波對用電設備往往會造成多方面的危害,例如,造成危險的過電壓、過電流,降低設備的利用率和經濟效益,影響繼電保護和自動裝置的安全性和可靠性等等。常用的降低高次諧波的策略有:變壓器采用Δ/Y接線,可以消除3的整數倍的高次諧波;增加整流變壓器二次側的相數;使用無諧波污染的綠色變頻器;使用無源濾波器或有源濾波器。采用這些措施能夠對諧波進行過濾,在電氣設備操作之前可以組織其它活動,提高電氣設備的運行效率,實現節能的目的。
4.合理選擇電力電纜。在截面選擇的時候,根據經濟電流密度的曲線和持續允許的電流進行選擇。對于電纜材質,盡管鋁電纜便宜,但安全性和節能效果比較差, 不過銅電纜越粗,比相同截面鋁電纜要貴重很多。所以,個別截面較粗的電纜可以選用鋁電纜,截面較小的選用銅電纜,成本只是稍微高些,但能夠取得很好的節能效果。
5.其它方面的節能設計。第一、合理選擇節能光源。照明光源的選擇,應該按照國家的相關規定進行,盡可能達到照明節能的效果,選用高效能的光源,其發光效率是普通照明燈的好幾倍,能夠大量節約電能。衛生間、上下樓梯間盡可能選用吸頂燈,在滿足人們生活需要的前提下,達到節約電能的目的。廠房優先選用金屬鹵化物燈,一個光源不能滿足要求的時候,采用兩種光源或混合光源,這樣能夠提高照明強度,降低能耗。第二、選擇節能型鎮流器。在廠房照明的時候,應該優先使用低耗與節能的光源電子附件,使用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈的時候應該配用節能型鎮流器,以減少能耗,節約能源。第三、科學設計照明,進行綠色照明改造。照明的設計應該按照使用功能和環境影響科學合理設計,既滿足照明要求,又符合節能要求。原來的照明系統設計存在著缺陷,沒有嚴格按照照明設計規范布置,燈具品種多,并非節能燈,照明容量已經達到57.93kW,照度不能達到國家標準。經過節能改造設計之后,燈具由原來的369套減少到256套,燈具品種由8 種減少到3種,備件減少,運行成本降低。采用節能新光源,延長使用壽命,功率由57.93kW減少到30.13kW,節電率為1— 30.13/57.93=48%。每年可以節約電費57.93kW×10h×365×48%×0.55元/kWh=5.579萬元,每年可以節約電費 5.5萬元,只有原運行費用的一半。
二、結束語
總而言之,做好電氣自動化節能設計工作具有重要的現實意義。今后在實際工作中,我們需要以相關的原則為指導,并重視采取相應的策略,從多個方面入手,做好電氣自動化的節能設計工作,以促進電氣工程的發展,提高工業生產的效益。
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