電氣自動化的節(jié)能設計研究

涂勇梅

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代化的工業(yè)廠區(qū)建筑逐漸向節(jié)能、高效、安全等方面發(fā)展，這對廠區(qū)的電氣自動化發(fā)展提出了新的要求，如何在降低損耗的情況下實現(xiàn)對電源的高效利用，成為了現(xiàn)代化工業(yè)廠區(qū)設計的熱點與難點，基于此，文章對新時期工業(yè)廠區(qū)電氣自動化的節(jié)能設計進行了積極探討。

關鍵詞：工業(yè)廠區(qū)；電氣自動化；節(jié)能；電機

1 新時期工業(yè)廠區(qū)電氣自動化節(jié)能設計的重要性

資源能源危機已成為當今人類面臨的主要問題之一，加之我國是發(fā)展中國家，粗放型的經(jīng)濟增長模式一定程度上加重了我國的資源能源危機，進而出現(xiàn)了環(huán)境公害事件和溫室效應等，形成了對資源的浪費和對環(huán)境的污染，想要有效減輕資源等的短缺對我國社會發(fā)展造成的嚴重影響，應當不斷改善粗放型的經(jīng)濟增長方式，在生產(chǎn)生活活動中實施有效的節(jié)能減排對策，通過一系列的措施減少對資源的浪費，并通過對有限資源的合理高效利用來實現(xiàn)經(jīng)濟的發(fā)展與繁榮。我國工業(yè)用電占全國用電量的65%～70%，但是運行效率低，比先進國家低20%～30%，如何在其生產(chǎn)發(fā)展中推廣和引用電氣自動化節(jié)能設計，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)與自然資源的和諧發(fā)展，已成為了新時期人們關注的焦點，電氣自動化節(jié)能設計已成為節(jié)能降耗的主力軍。

2 企業(yè)設備自動化節(jié)能設計

2.1 電機運行中的節(jié)能設計

電機拖拽系統(tǒng)是電氣系統(tǒng)一個較大的電能消耗單元，運行方案的不合理及綜合維護不到位等，都會致使其運行低效，造成大量的電能浪費。大量的發(fā)熱降低電機系統(tǒng)綜合使用壽命，基于此，在進行電機運行的節(jié)能設計時應當采用高效可靠、節(jié)能經(jīng)濟的電氣控制方案。（1）對于運行工況偏離高效區(qū)的功率大、運行時間較長的用電系統(tǒng)利用變頻調速控制方式改變傳統(tǒng)的繼電器控制方式，進而進行動態(tài)調節(jié)電源輸入端電源頻率，利用對電機轉速的調控讓整個電機拖拽系統(tǒng)的輸出與輸入達到平衡狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。（2）交流電機串級調速實現(xiàn)電機無級平滑調速，低速時機械特性比較硬，特別是晶閘管低同步串級調速系統(tǒng)。雙閉環(huán)串級調速系統(tǒng)框圖如圖1所示。

以上調速系統(tǒng)一方面使系統(tǒng)參數(shù)便于調整，另一方面接近于理想過渡，調整性能好，動態(tài)響應快，起動時間短，系統(tǒng)抗干擾能力強，節(jié)能效果也很理想，應當推廣應用。（3）為達到電機的最佳運轉工況，可改變電機的動容量，通過構筑合理群控呼梯節(jié)能控制系統(tǒng)，對電機進行合理的調度分配管理，降低其系統(tǒng)能耗，達到節(jié)能降耗的目的。

從（1）、（2）式可見風機節(jié)能三要素是流量Q（t）、揚程（t）、整體運行效率%（Q、H）在運行水泵、風機時，為達到節(jié)能目標只有減少流量、降低揚程、提高效率三個手段。

（1）在滿足工藝情況下，盡量降低揚程和流量。（2）使用高效調速裝置，如變頻器、串級調速、液力耦合器、內反饋調速器、電磁滑差調速器。（3）降低電機的富裕容量，提高電機運行效率，減少無功損耗。（4）改造管路，減少阻力揚程損失，減少水泵、風機的總揚程和壓力。（5）根據(jù)用戶的實際使用情況，對原有風機進行改造，改變風機的氣動性能，使風機在高效區(qū)工作。

2.3 配電線路的節(jié)能設計

在工業(yè)廠區(qū)的建設方面，配電線路承載著為設備輸送電力重擔，用電系統(tǒng)不僅存在因集膚效應而產(chǎn)生的線損，還存在功率因素低下、諧波干擾電能質量等問題。根據(jù)電力系統(tǒng)構架和其他特點，充分考慮對現(xiàn)場實際情況實施諧波治理改造，安裝節(jié)電器、省電霸，對電源優(yōu)化處理，同時優(yōu)化用電系統(tǒng)。為了降低線路傳輸中的電能損耗，減小導線的電阻值極為重要，應當從以下幾個方面來進行：（1）導線材質的選用方面，應當選電阻率非常小的材料，這樣有利于線路傳輸中的電能損耗的降低。（2）縮短導線的長度，特別是在布線的時候盡量減少彎路。（3）減小負荷中心與變壓器的距離，進而縮短供電距離。（4）選用一些橫截面積比較大的導線，增加導線的橫截面積，使得線路傳輸過程中的電能損耗通過降低導線的電阻值而得到有效減少，完成節(jié)約電能的目標。

2.4 空調節(jié)能設計

空氣濕度是造成被控參數(shù)變化的主要原因，加之風的大小會改變空氣濕度，在進行空調節(jié)能設計方面，可設計為變風控制系統(tǒng)，這樣可改變風量的大小，卻不會改變風的溫度。運用時，根據(jù)室內人數(shù)的變化而變化逆風的轉速，使得送入房間的風量不會出現(xiàn)太大的波動，始終控制在參數(shù)之內。另外，在變風量的末端采用風機代替風閥的形式，使得風量的需求可及時反饋給風機，實現(xiàn)風轉速的調節(jié)控制，在不同需求下，根據(jù)傳感器監(jiān)控的得出的參數(shù)指標，進行風轉速的改變，這樣就不會出現(xiàn)系統(tǒng)的過載現(xiàn)象，也在一定程度上減少了維護的費用。

2.5 照明設施的節(jié)能設計

廠區(qū)照明設施的設計方面，應重點考慮到工業(yè)生產(chǎn)對光照的需求，如進行光源強度的合理設置，避免工業(yè)廠區(qū)因太追求照明條件而造成的能源浪費情況。在設計時的燈具選擇方面，首先應保證燈具的配光曲線在深、廣照方面趨于平衡，使其發(fā)揮最佳的照明效果，促進節(jié)能；此外，應采用LED燈替代老式的照明裝置，LED燈是依靠半導體發(fā)光器件將電能直接轉化為光能的，剔除了一些中間轉化環(huán)節(jié)，減少了電能損耗，還具有發(fā)光的亮度高這一特點，且克服了傳統(tǒng)的老式燈具頻繁閃爍的問題，達到了節(jié)能減排的目的。

2.6 弱電系統(tǒng)的節(jié)能設計

電氣自動化工業(yè)廠區(qū)內部布設安保系統(tǒng)對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展也有一定的積極意義，諸如入侵報警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及門禁系統(tǒng)等等，使用這些弱電系統(tǒng)，將其供電線路與其他設備的供電線路區(qū)分開來，采用節(jié)能效果良好的UPS不間斷電源，實現(xiàn)弱電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可對工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)過程進行有效監(jiān)督和管理，在降低能耗方面也實現(xiàn)了節(jié)能減排的效果，從而達到工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)的良好運行[3]。

3 結束語

綜上所述，新時期工業(yè)廠區(qū)的電氣節(jié)能設計是一項復雜的系統(tǒng)化工程，需要從各個方面來進行設計，文章本著節(jié)能減排及促進工業(yè)企業(yè)發(fā)展的目的，對新時期的工業(yè)廠區(qū)進行了低壓配電線路的節(jié)能設計、照明設施的節(jié)能設計等一系列設計措施，實現(xiàn)了工業(yè)廠區(qū)電氣節(jié)能目的，有效節(jié)省了工業(yè)廠區(qū)建設的費用，促進了人與自然的可持續(xù)發(fā)展，對促進我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展具有很重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]趙亞建.智能樓宇建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀及節(jié)能設計研究[J].華章，2012，22：278.

[2]劉靜.談建筑電氣節(jié)能設計技術的合理利用[J].山西建筑，2013，5：186-188.

[3]沈玉良.工業(yè)電氣節(jié)能設計的重要性與中小型化工廠中的應用[J].科技傳播，2012，2：22+16.

[4]姚福來，張燕芳.電氣節(jié)能控制方法與實踐[D].2009，1.