工厂节能降耗措施

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       能源是人类赖以生存和活动的物质基础，在现代化工厂企业，最主要的体现形式是动力，而电力应用首当其冲。进入新世纪以来，能源已成为世界的焦点之一，它直接关系到经济和民生，国内的经济的发展和能源的关系变得越来越突出。在生产粗放的时代，能源问题还不很突出，企业总是把注意力放在扩大生产上，只要产量上去就会有利润。而现在能源和利润的关系变得越来越紧密，企业的经济决策人应以新的思考理念，完善好能源和利润的关系。当前企业管理的流行语是‘‘节能任重于天，细节决定成败’’。
       言归议题，目前企业的能源使用和用电状况，怎样节电，有什么有效措施？这是企业面临的实际问题本文侧重与后者的探讨。
企业的用电状况以冶金工厂为例。说到钢铁企业，就想象到高炉林立，铁水奔流，钢花怒放，轧机轰鸣，以一个年产百顿以下钢铁产品的中型企业来说，通常就有矿山，原料厂，高炉，炼钢，轧钢，铸造。。。。，及其他配套设施，通常需要约MVA以上的电力负荷，每天就要消耗数十万度的电能。这些厂矿所装备的典型设备和电气系统，如原料厂的烧结机长距离输送带的运行；炼铁高炉装料卷扬机的电力拖动，热风炉的大型鼓风机电动机启动；炼钢厂的转炉的顶吹氧，倾炉装置、风机的转动和调速；轧钢机的大型初扎高压同步或绕线异步电机、直流调速连轧机的控制；铸造熔炼电路的供电，以及相应的通用附属设备如工业锅炉、大型水泵、空压机和遍布的轨梁起重机，等等。
应看到，随着企业技术进步和发展工厂的许多电气设备几经换代，技术水平和效率已有很大提高。如电气开关已一再升级，像80年代以前的高压油开关已彻底淘汰，取之以新型真空开关，空气开关；电力变压器已由各种老型号改型到铜芯S7型并向S9型过渡；普通交流异步电动机已由J系列升级到Y系列；直流电机调速系统经由水银整流器、交直流发电机—电动机组，更新为晶闸管直流调速机组；当今交流变频调速技术，解决了交流电机的无极变速问题，且效率更高，不一而言。当前我国在行业整顿，优化组合，企业竞存，优胜劣汰中，保存及新型成长的国有大中型民营企业，技术装备和自动化程度已有相当水平，初具现代化规模，供电系统电力效能都有较大提高。当然也应看到，许多传统老工业企业及一些乡镇规模较小、技术较弱的工厂，有许多老旧设备还在运行，电力设备节电性能较差，节能降耗技术改造任务还很繁重。
在目前情况下，企业的节能降耗包括节电，潜力的挖掘的技术问题，如何解决，我有几点，论述如下。
首先是影响设备电耗的技术因素。电气设备是为生产工艺服务的，工艺是否先进合理，自身能耗，自不待言，这里主要分析电气设备本身的能耗原理。电力作为电能由其它能源转换产生，作用于电气设备以电压电流的表现形式做功，其单位消耗的电功率为Pn＝W/T[kWh],并以转化为机械能，光能，化学能的形态，产生机械动力、光照、点解或充电等。然而电器设备在对负载进行有效做功[pf]的同时，也有一部分无效做功损耗，二者之和才是总的有功功率[pn]，这就是电器设备的效率,这是其一.另外,由于大多数电气设备为感性负载,如电动机线圈除电阻外还含有电感,从电工学的原理,将产生电压电流的不同相,从相关电压、电流或功率功率矢量三角形看起来，实际有功功率pn要小于装置总的功率，叫作视在功率ps，还有一部分为无功功率PL[电感上的功率]，因此，有一个称为功率因数Pf的重要电器参数，专门表征这一电能的数量关系，Pf＝Pn/Ps。容性负载情况类似，但常常用来补偿感性无功功率。此外，广义上的功率因数PF还包括波形畸变造成的附加电能，后面还要谈到。可以看出，要想减小无谓的电能损耗，应从几方面入手，一是提高电器设备[包括负载设备]的效率，二是提高电气系统的功率因数，进而消除无功电流，同时要合理供电，减小线路损耗。以下拟结合目前企业主要电气装备情况，分类表述。
电力配电变压器是换能效能较高的设备，尽管如此，由于存在空载损耗、负载损耗和热损耗，在厂矿用量很大，且不少老旧产品，使用不尽合理，因而节电挖掘空间很大。如能以S9及以上系列产品更替旧产品，节电回收年限为2—3年，特别是SC11型卷铁芯变压器，D10型单相配电变压器，非晶合金配电变压器等，空载损耗下降非常可观，有可能成为今后发展方向。
供电线路线损是电力损耗的重要原因，低压线路尤甚。治理工作要重视日常供电管理，包括减少无效运行、长明灯、提高功率因数，知微而见著，同时要着重改善电网结构。在改进电网结构，构建安全经济优质电网方面，应走出一个长期的习惯误区，即以最大负载选取变压器，按安全电力选取导线截面和条数，而忽略了经济运行，按照最新电网结构优化理论研究结果，与常规电网结构相比，选取变压器容量要加大，台数要增加，线路截面要加大，条数增多，并治理电网低功率因数和谐波，这样，电网的容量比显著增大，条数增多,负载调整功能增强，促使电网运行中供电设备过载减少从而减少线路电压损耗，提高供电质量和安全可靠性。 
目前，我国部分农村供电证试行单、三相变压器混合线路供电，这种供电结构国外已广泛采用，其原则是，单相变压器直接到户，最大限度减少低压线路降压，因而西方国家配电线路损耗在4‰以下。不过，西方国家配电系统采用中性点直接接地或小电阻接地方式，单相变压器仅用一只套管，比较经济。我国苏州地区采用以单相铁芯变压器双套管方式，结果基本相同，对于以采用三相四线制供电的部位，则采取以三相卷铁变压器改造的方式，这应该是一种创新。建议厂矿也可因地制宜，灵活性地采用类似方法，在新建或改造供电系统时应用，如在使用整流或隔离变压器时，可尽量采用高压变压器，对孤远大电流低电压线路，可采用高压供电。就地降压的方式。
       电动机作为方便高效的传动机械，是电力能源的重要的应用，通常人们把直流电机、交流异步电动机和交流同步电动机作为电机的三大机种，如在冶金大型轧钢机电力拖动、交通电力机车中直流机组等，此外还有大大小小各种类型用途电动机，但以往在各行业应用中，三相交流异步电动机和直流电动机最为普遍。电动机及其控制技术发展很快，如直流电机调速系统，目前已采用模块化整流器件及数字式调速产品；随着微电脑和电力电子技术的发展，变频调速真正解决了交流电机的调速问题并得到了广泛应用，永磁伺服电机、开关磁阻电机等新型机电一体化控制技术和设备涌现并迅速成熟，这些技术，很多都与节电有关，使电机的效能特性有了很大提高。那么，今后电动机及控制技术还有什么发展，是否还有节电空间？结论是肯定的，社会发展和技术进步总是向前的，为了提高电动机的控制特性和节能水平，技术界一直孜孜不倦不遗余力地研究改进产品。就拿变频器来说，虽然低压交—直—交通用变频器已广泛使用，尤其在水泵风机类负载得到普及，取得显著节电效果，而大容量高压变频器的试制推广方始热行，国产高压变频器产品已趋成熟，占有了市场一席之地。为了改进普通型变频器的含5次以上谐波的非标准正缺陷，一方面，推出以三电平多电平为代表的各种完美正弦波方案，改进一般带滤波桥式整流器波形畸变的电路，一方面对需要场合采用交—交矢量变频控制，这种矩阵式电力变换器[MC]，是一种绿色环保型变频器新概念，波形好，效率功率因数高，可四象限运行，是一种极有发展前途的新技术。不少专题论著中还建议我国供电电压标准在交流380V与6000V之间，增加若干电压标准，以适应现有电力电子器件参数，便于推广变频器、软启动开关等新型节电产品的应用。
       就是电动机自身的改进和换代，也有发展余地，如我国2002年颁布了电机国标[GB18613---2002]《中小型三相异步电动机效能限定值及节能评价值》，上海市经委立项开展了新型三相电机的研究，新的样机已于浙江完成，效率完全达到国标新要求和国外同类产品指标关键技术包括冷轧硅钢片的使用，可消除主要谐波‘△—Y’正弦绕组等；其他如石化企业推广的Y×2高效电机，变频器专用电机等，也在其内。测算说明，采用新型节能电机所投入的资金，完全可由节电所得早期补偿。
       设备的低功率因数和谐波，会造成设备的自身和电网相当大的附加无功电流，增加电网输变电以至发电设备的负担，影响设备运行及命运。功率因数低主要因感性负载产生，基本方法采用无源校正，并联电容补偿，或同步机调节。在电容无功补偿使用中，根据经验，应注意不宜采用功率因数控制器型控制器，而应优先采用无功功率型、无功电流型控制器，以免切投震荡。如要同时兼顾谐波治理，则可采取无源校正的另一方式，接入LC滤波器，如针对变频器产生的奇次谐波，专门设计了各种滤波器，或采用有源滤波器动态补偿。无源滤波的优点是简单、成本低、故障少，但体积重量较大，只适于静态和较单一谐波的补偿，且不易快速动态补偿，而有源功率因数校正[APFC]可在网络和负载变化时，全面快速动态进行补偿，节电及保证电网质量。
        电力照明耗电较大，也是节电重点。如配电盘柜的信号灯换成节能类型，各种照明节电新产品较多，高管压光效高的节能荧光管、稀土三基色节能荧光灯；电子式镇流器曾在节电方面起到过一些好作用，但最今有一些技术回归，主要是新型感容式荧光灯镇流器的研制成功，节电效果不错，寿命延长不少。
我国是最大的发展中国家，尽管目前已取得了巨大发展，然而与发达国家相比，技术和专业管理仍相对落后。就以能源利用来说，我国的单位GDP能耗和其他统计能耗，比之还相差较大，节电节能潜力很大。节电与节能，不只是单纯技术和经济问题，它对于转变国民经济发展方式，实现可持续发展战略，起着重大作用。