系統(tǒng)節(jié)電器在大屯選礦廠生產(chǎn)中的應(yīng)用

嚴(yán)之光

(云錫股份公司設(shè)備能源部， 云南 個(gè)舊 661000)

電力節(jié)能

系統(tǒng)節(jié)電器在大屯選礦廠生產(chǎn)中的應(yīng)用

嚴(yán)之光

(云錫股份公司設(shè)備能源部， 云南 個(gè)舊 661000)

介紹了系統(tǒng)節(jié)電器的節(jié)電原理以及在云錫大屯選廠生產(chǎn)流程中的應(yīng)用，實(shí)踐證明系統(tǒng)節(jié)電器具有節(jié)約電能、改善電源質(zhì)量和保護(hù)設(shè)備的作用。

系統(tǒng)節(jié)電器； 生產(chǎn)流程； 節(jié)電

系統(tǒng)節(jié)電器是適用于所有用電系統(tǒng)的一種通用型節(jié)電裝置。它采用高科技的瞬流抑制專用快速開(kāi)關(guān)元件的組合，可有效過(guò)濾電網(wǎng)電路中的瞬流浪涌，保護(hù)末端用電設(shè)備不受其影響或破壞并可減少由此引起的用電設(shè)備能耗的增加，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本和設(shè)備維修費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，具有節(jié)電和保護(hù)設(shè)備的雙重功效。

1 系統(tǒng)節(jié)電器的節(jié)電原理及應(yīng)用

1.1 系統(tǒng)節(jié)電器的節(jié)電原理

系統(tǒng)節(jié)電器由緩沖、降溫、潔凈三大綜合作用達(dá)到節(jié)電效果。

(1) 緩沖器。系統(tǒng)節(jié)電器的應(yīng)用將從兩個(gè)方面切斷瞬流對(duì)電表的階躍式?jīng)_擊：一是堵截外部的來(lái)路；二是切斷內(nèi)部的回路。該裝置可使電表的計(jì)量復(fù)歸正常，用多少電，電表就正常計(jì)量多少。

(2) 冷卻機(jī)。前面已經(jīng)提到，由于瞬流的影響，鐵芯材料由于過(guò)度的磁滯而使電流損失增加，結(jié)果使感性負(fù)載，尤其是電機(jī)的溫度上升，用電效率下降。系統(tǒng)節(jié)電器的箝位電壓在火線與零線間的箝位值為275 V，所有高于275 V的電壓均被迅速抑制，從而抑制了過(guò)壓，使其對(duì)末端負(fù)載和整個(gè)系統(tǒng)的影響減少到最輕的程度。

(3) 清道夫。系統(tǒng)節(jié)電器在正確安裝之后，會(huì)阻止接觸器及電路中的氧化性碳膜層生成，甚至使接觸器觸頭表面已形成的氧化性碳膜層逐步剝落，舒緩阻滯，提高系統(tǒng)的用電效率。

上述三大節(jié)電原理是通過(guò)瞬流抑制實(shí)現(xiàn)節(jié)電，但從技術(shù)手段上講，還要滿足兩個(gè)基本的要求：第一，系統(tǒng)節(jié)電器的反應(yīng)速度必須極快，要超過(guò)多數(shù)瞬流的速度。多數(shù)瞬流的發(fā)生速度都非?？?，僅為數(shù)億分之一秒。為了保證抑制的效果，系統(tǒng)節(jié)電器采用高科技半導(dǎo)體元件，使得它的反應(yīng)速度超過(guò)10-13s；第二，箝位電壓要足夠低，保證那些電壓峰值不高的瞬流也能被捕捉到，以保證抑制效果。這兩點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品的元器件的設(shè)計(jì)及性能要求極高，既要極快的速度，又要極低的箝位，對(duì)設(shè)計(jì)者和制造商的挑戰(zhàn)都相當(dāng)大。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前國(guó)內(nèi)使用較多的亞太UniSaver系統(tǒng)節(jié)電器及英福特系統(tǒng)節(jié)電器能滿足上述要求。

1.2 系統(tǒng)節(jié)電器的應(yīng)用狀況

系統(tǒng)節(jié)電器是一種通用型節(jié)電器，從理論上說(shuō)可適用于所有用電系統(tǒng)。但由于系統(tǒng)節(jié)電器是一種被動(dòng)型的節(jié)電器，其反映出的節(jié)電效果與其應(yīng)用環(huán)境的瞬流活躍程度息息相關(guān)，而不同環(huán)境的瞬流活躍程度各不相同，選擇合適的應(yīng)用環(huán)境才能獲得較好的節(jié)電效果和投資回報(bào)。由于系統(tǒng)節(jié)電器獨(dú)特的節(jié)電機(jī)理，其表現(xiàn)出的節(jié)電效果具有短時(shí)段的隨機(jī)變化性和長(zhǎng)時(shí)段的相對(duì)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。節(jié)電率的高低與以下幾方面的因素有關(guān)：

(1)系統(tǒng)所處的環(huán)境。系統(tǒng)節(jié)電器通過(guò)吸收電路中的浪涌、尖峰等電壓和電流瞬變而實(shí)現(xiàn)節(jié)電。系統(tǒng)所處的環(huán)境瞬變?cè)交钴S(如繁忙的工廠環(huán)境)，電源品質(zhì)越差，系統(tǒng)節(jié)電器表現(xiàn)出的節(jié)電效果越好。

(2)系統(tǒng)的狀況。一個(gè)用電系統(tǒng)越不規(guī)范、使用年代越久、設(shè)備越雜亂，產(chǎn)生瞬變的機(jī)會(huì)越多，系統(tǒng)節(jié)電器表現(xiàn)出的節(jié)電效果也越好。

(3)設(shè)備的狀況。頻繁啟動(dòng)的設(shè)備、負(fù)荷工況變化較大的設(shè)備是比較理想的應(yīng)用對(duì)象。感性負(fù)載的應(yīng)用效果優(yōu)于阻性負(fù)載，對(duì)于純阻性負(fù)載，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到正常的節(jié)電效果。

2 亞太UniSaver系統(tǒng)節(jié)電器的應(yīng)用實(shí)踐

云錫集團(tuán)公司是老的國(guó)有特大型有色金屬聯(lián)合企業(yè)，擁有約5.8萬(wàn)臺(tái)套設(shè)備，許多屬超期服役、高耗低效的老、舊、雜設(shè)備，設(shè)備新度系數(shù)僅為0.58。年耗電量10億多千瓦時(shí)。因此，在用電和節(jié)電等方面進(jìn)行科學(xué)管理，依靠科技進(jìn)步進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，大力推廣節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，提高電能的使用效率，有效促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗以提高經(jīng)濟(jì)效益顯得尤為重要。為尋求新的節(jié)能途徑，進(jìn)一步推動(dòng)公司的節(jié)能工作，引進(jìn)了全球規(guī)模最大的專業(yè)節(jié)電設(shè)備制造商生產(chǎn)的UniSaver 系統(tǒng)節(jié)電器，先后在大屯選廠氧化礦三棟磨礦系統(tǒng)、硫化礦中細(xì)碎系統(tǒng)上進(jìn)行了應(yīng)用。

節(jié)能投資項(xiàng)目注重節(jié)能效果及投資回報(bào)，每項(xiàng)節(jié)能改造要得出正確的結(jié)論，需進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)節(jié)電器節(jié)電效果的方法與測(cè)試其它節(jié)電改造設(shè)備不同，其它節(jié)電設(shè)備安裝完成后測(cè)試其消耗功率與原消耗的功率進(jìn)行比較即可得出結(jié)論。而系統(tǒng)節(jié)電器節(jié)電效果，須安裝10天以上才逐步體現(xiàn)，運(yùn)行2個(gè)月后趨于穩(wěn)定。因此，要得出系統(tǒng)節(jié)電器是否有節(jié)電效果，要求測(cè)試期間生產(chǎn)流程的工況在安裝系統(tǒng)節(jié)電器前、后基本一致，并需要很長(zhǎng)一段時(shí)間來(lái)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)測(cè)試期間消耗的用電量，最后根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，才能得出較準(zhǔn)確的結(jié)論。

2.1 改造實(shí)施步驟

(1)改造前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查了解和統(tǒng)計(jì)，包括以下內(nèi)容：

①系統(tǒng)的電路分布情況：根據(jù)低壓(380 V)主配電柜、分支配電柜及設(shè)備開(kāi)關(guān)柜、啟動(dòng)柜的線路情況，畫(huà)出供電系統(tǒng)圖；

②系統(tǒng)的設(shè)備情況：設(shè)備的名稱、型號(hào)、數(shù)量、主要電氣參數(shù)等；

③系統(tǒng)負(fù)荷的情況：每臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷分布、負(fù)荷變化規(guī)律；

④設(shè)備運(yùn)行的情況：設(shè)備每天開(kāi)機(jī)的時(shí)間、啟動(dòng)的頻次等；

⑤系統(tǒng)的生產(chǎn)及用電量統(tǒng)計(jì)：詳細(xì)、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)安裝系統(tǒng)節(jié)電器前生產(chǎn)流程的處理量及用電量(統(tǒng)計(jì)時(shí)間10～20 d)；

⑥檢查系統(tǒng)的接地電阻：良好的接地是獲得好的節(jié)電率的關(guān)鍵因素，施工時(shí)一定要保證接地良好，并且接地電阻越小越好；

⑦測(cè)試電源瞬變情況，以便安裝系統(tǒng)節(jié)電器并運(yùn)行一段時(shí)間后再次測(cè)試電源質(zhì)量，對(duì)比其改善情況。

(2)確定UniSaver 系統(tǒng)節(jié)電器節(jié)電改造工程流程圖及布控點(diǎn)。 UniSaver 是一個(gè)系統(tǒng)節(jié)電器，使用時(shí)必須實(shí)行系統(tǒng)布控才能起到很好的節(jié)電作用。根據(jù)制造商的要求，UniSaver 系統(tǒng)節(jié)電器的安裝實(shí)行三級(jí)布控效果最佳，即在主配電柜匯流母線上、各分支電路空氣開(kāi)關(guān)下端以及各分配電柜空氣開(kāi)關(guān)下端均需安裝UniSaver 系統(tǒng)節(jié)電器。只有這樣，才能形成一個(gè)網(wǎng)，將瞬流的所有通路都切斷，一旦瞬流出現(xiàn)，立即將其對(duì)地泄放，從而有效消除瞬流造成的系統(tǒng)能耗增加和設(shè)備損壞。實(shí)際應(yīng)用中，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，可結(jié)合系統(tǒng)供電系統(tǒng)圖、負(fù)荷情況及工況相應(yīng)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)節(jié)電效果最理想、投資最少的系統(tǒng)節(jié)電改造目標(biāo)。

圖1 UniSaver 系統(tǒng)節(jié)電器節(jié)電改造工程流程圖

(3)安裝實(shí)施并統(tǒng)計(jì)用電量及處理量。 要求改造前后，生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備開(kāi)動(dòng)情況基本一致，再次準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)安裝系統(tǒng)節(jié)電器后生產(chǎn)流程的處理量及用電量(統(tǒng)計(jì)時(shí)間30天以上)，以保證統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有可比性，得出正確的結(jié)論。統(tǒng)計(jì)時(shí)間越長(zhǎng)，得出的節(jié)電率越準(zhǔn)確。

(4)根據(jù)安裝系統(tǒng)節(jié)電器前、后統(tǒng)計(jì)的用電量，計(jì)算節(jié)電率及投資回報(bào)。

節(jié)電率=((安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的用電量-安

裝系統(tǒng)節(jié)電器后的用電量)/安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的用電量)×100%

(5)測(cè)試電源質(zhì)量改善情況。使用電源質(zhì)量檢測(cè)儀檢測(cè)安裝前后電源質(zhì)量改善情況。

2.2 系統(tǒng)節(jié)電器節(jié)電效益分析

2.2.1 大屯選廠氧化礦生產(chǎn)流程安裝系統(tǒng)節(jié)電器

(1)安裝。供電線路上安裝UniSaver U2系統(tǒng)節(jié)電器7只，投資14萬(wàn)元，布控安裝見(jiàn)圖2。

圖2 大屯選廠氧化礦生產(chǎn)流程UniSaver系統(tǒng)節(jié)電器布控安裝圖

安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間：2011年10月11日至10月25日共15天，用電量181 620 kW·h,處理礦石7 688 t，用電單耗23.62 kW·h/t；

安裝系統(tǒng)節(jié)電器后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間也以15天為一個(gè)統(tǒng)計(jì)期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)若干個(gè)統(tǒng)計(jì)期的用電量及處理量來(lái)計(jì)算節(jié)電率及用電單耗，見(jiàn)表1。

表1 大屯選廠氧化礦三棟安裝系統(tǒng)節(jié)電器的節(jié)電率及用電單耗計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

注：比較值=安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的用電量-安裝系統(tǒng)節(jié)電器后統(tǒng)計(jì)期用電量

節(jié)電率=比較值/安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的用電量

(2)節(jié)能效益。從表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)知，安裝系統(tǒng)節(jié)電器后用電單耗有所下降，節(jié)電率最高為11.20%，最低4.78%，平均為6.63%。變化的原因是多方面的，如每個(gè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)設(shè)備的開(kāi)動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)次數(shù)的差異，礦石處理量的差異等。

按最低節(jié)電率4.78%，年消耗電量330萬(wàn)kW·h計(jì)算:

年節(jié)約電量=330×4.78%=15.77萬(wàn)kW·h

節(jié)約電費(fèi)=15.77萬(wàn)kW·h×0.58元/kW·h=9.1萬(wàn)元

投資回收期 ：14/9.1=1.6年，也就是說(shuō)一年半即可收回投資。

2.2.2 大屯選廠硫化礦中、細(xì)碎系統(tǒng)生產(chǎn)流程安裝系統(tǒng)節(jié)電器

(1)安裝。供電線路上安裝UniSaver G4型系統(tǒng)節(jié)電器3只、U3型4只、GPK55型1只，總投資17.3萬(wàn)元，布控安裝見(jiàn)圖3。

圖3 大屯選廠硫化礦中、細(xì)碎系統(tǒng)UniSaver系統(tǒng)節(jié)電器布控安裝圖

安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間2012年7月20 日至29日共10天，用電量26 660 kW·h,處理礦石23 908 t，用電單耗1.12 kW·h/t；安裝系統(tǒng)節(jié)電器后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間為10天，安裝后也按10天為一個(gè)統(tǒng)計(jì)期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)若干個(gè)統(tǒng)計(jì)期的用電量及處理量計(jì)算節(jié)電率及用電單耗，見(jiàn)表2。

表2 大屯選廠硫化礦中、細(xì)碎系統(tǒng)安裝系統(tǒng)節(jié)電器的節(jié)電率及用電單耗計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

注：比較值=安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的用電量-安裝系統(tǒng)節(jié)電器后統(tǒng)計(jì)期用電量

節(jié)電率=比較值/安裝系統(tǒng)節(jié)電器前的用電量

(2)節(jié)能效益。從表2的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析看，安裝系統(tǒng)節(jié)電器后用電單耗有所下降，節(jié)電率最高為24.98%，最低11.33%，平均為17.36%。變化的原因是多方面的，如每個(gè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)設(shè)備的開(kāi)動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)次數(shù)的差異，礦石處理量的差異等。

按最低節(jié)電率11.33%，年消耗電量300萬(wàn)kW·h計(jì)算:

年節(jié)約電量=30×11.33%=33.99萬(wàn)kW·h

節(jié)約電費(fèi)=33.99萬(wàn)kW·h×0.58元/kW·h=19.7萬(wàn)元

投資回收期：17.3/19.7=0.88年。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析計(jì)算，亞太UniSaver系統(tǒng)節(jié)電器節(jié)電效果較好，兩年不到即可收回投資。從示波器上觀察，電源質(zhì)量有所改善：峰值電壓平均降低50 V左右；瞬流大幅減少，從10萬(wàn)次/h以上減少為幾千次/h。另外電機(jī)溫度也有所下降。由于系統(tǒng)節(jié)電器具有改善電源質(zhì)量、保護(hù)設(shè)備和節(jié)約電能的作用，在云錫大屯選廠應(yīng)用的基礎(chǔ)上，公司將不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步在其他廠礦推廣使用，進(jìn)一步提高電源質(zhì)量和節(jié)約能源，為公司的跨越式發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

Application of UTOP-II in the Production of Datun Dressing Plant

YAN Zhi-guang

This paper describes the energy-saving principle of UTOP-II and its application in the production at Datun Dressing Plant of Yunnan Tin Co., Ltd. The practice shows that the UTOP-II can save power, improve power quality and protect equipment in the production process.

UTOP-II; production process; energy saving

2014-01-14

嚴(yán)之光(1958—)，男，云南個(gè)舊人，專科，電氣高級(jí)工程師，從事設(shè)備能源管理工作。

TM588

B

1008-5122(2014)03-0024-04