从节能角度探讨工业厂房电气设计方法

张广平

摘 要:在阐述了工业厂房电气节能设计的必要性后,对工业厂房电气节能设计主要内容进行了归纳总结。最后,结合自我实际工作经验,对工业厂房电气节能设计技术要点进行了认真分析研究。

关键词:工业厂房电气设计节能减排

中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(a)-0096-01

随着石油化工企业生产速度和规模的进一步扩大,其用电量也在不断扩大,而此类企业工业生产电力能耗一直较大,是典型的高能耗产业。因此,如何采取有效措施达到“节电能、降能耗”等目的,已成为石油化工提高其生产经营经济效率、实现低成本持续发展战略的重要组成部分。本文将从电气节能设计角度,从配电系统、照明节能、电机拖动系统等多个方面入手,运用工业厂房节能降耗的科学发展观,结合化工企业实际生产特点,详细探讨工业厂房电气节能设计技术要点[1]。

1 工业厂房电气节能设计的必要性

想要减轻能源供需不足矛盾,解决能源短缺对我国社会经济发展带来的压力,实现工业生产低成本持续发展,就必须采取有效的节能减排技术措施,改变工业生产现有的能源消耗模式,减少日常生产中对资源的浪费量,有效提高有限能源资源的利用效率,充分发挥能源应用的应用价值。石油化工企业作为我国典型的能耗大户,如何在工业生产中推广节能减排设计,已成为工业厂房电气设计工程师研究的重点。在工业厂房的电气设计过程中,合理规划设计和采取有效节能减排设计方案,可以在确保工业生产线上所有电气设备发挥较高性能的基础上,减少工业厂房生产过程中的用电量,降低单位产品的综合能耗,有效推动工业领域生产发展的节能减排效果,为工业企业又好又快可持续发展提供重要的技术支撑。

2 工业厂房电气节能设计主要内容

(1)配电系统节能设计(包括:详细负荷统计计算、无功动态补偿策略和谐波综合治理方案设计、以及变配电设备优化节能选型设计等);(2)照明系统节能设计(包括:照明系统设计、照明灯具匹配节能设计、照明控制系统系统、以及照明联动节能控制系统设计等);(3)电气设备节能设计(包括:电机拖动系统、空调系统、给排水系统、升级电梯等电气设备的节能设计;(4)新能源综合利用节能设计(包括:太阳能发电、风力发电、水源热泵、热电冷三联供系统等节能系统设计)。

3 工业厂房电气节能设计技术要点

3.1 配电系统节能设计

3.1.1 优选高效节能配电变压器

工业厂房配电系统中,配电变压器是重要的电能转换和分配设备,但其自身又是一个能源消耗设备,也就是配电变压器在实际运行过程中,会吸收一部分能耗。因此,选择合理变压器容量和型号是提高配电变压器电能转换效率,降低运行能耗的重要措施。因此,在电气节能设计时,应根据实际负荷需求,按照略高于变压器最佳负荷率来确定变压器容量,通常应设置负荷率在75%～85%较为经济合理。另外,配电变压器选型时,应优选空载、负载损耗相对较小的节能性配电变压器。例如对同为315kVA的配电变压器而言,S13与S7相比,其负责损耗由4795W降低到3650W;空载损耗由766W降低到340W。电气节能设计中,优选高效节能型配电变压器代替常规高能耗配电变压器,不仅可以有效提高电能转换效率、降低变压器运行能耗,同时还可以有效延长变压器使用寿命。

3.1.2 合理选择无功补偿策略

在对工业厂房电气设计时,对配电系统选择合理无功补偿策略,可以有效提高配电系统功率因数,降低系统线损,达到节能降耗的目的。随着化工企业生产速度和规模水平的进一步扩大,大功率高压电气设备、照明灯具在工业厂房中得到广泛采用,配电系统三相不平衡度大大增大。由于“单相分补”投资较大,通常要比“三相共补”增加投资约20%～30%。因此,工业厂房电气节能设计过程中,要根据厂房三相用电实际情况,并从技术经济等方面进行综合考虑,合理设计“单相分补”或“单相、三相相互结合共补”无功补偿方式。目前,“单相、三相相互结合共补”与谐波治理一体化无功补偿装置,在石油化工企业中应用节能效果和经济效益较为优越,是节能设计中广泛推广使用的一种无功补偿模式。

3.1.3 合理选择电缆经济截面

由上海现代建筑设计(集团)有限公司编制的《建筑节能设计统一技术措施(电气)》一书中[2],明确指出供配电线路在满足电压损失和短路热稳定的前提下,如果其年最大负荷运行时间Tmax<4000h时,可以按照导体载流量选择导线截面;如果4000 h≤Tmax<7000h时,宜按电缆经济电流密度进行电缆截面选择;如果Tmax≥7000h时,电缆截面应严格按照经济电流密度进行合理选择。在电缆型号选择时,应优选电阻率较小的铜芯线;应合理布设电缆走向,建设导线敷设长度。另外,在电气节能设计时,对于长期处于载流工况的电缆截面应适当放大一级,以便于与保护装置配合和为工厂后期扩容扩建提高便捷有利条件。

3.2 工业厂房照明系统节能设计

在工业厂房电气节能设计时,应优选高效、节能的照明光源,如优选T5显色性能好的新式节能荧光灯、紧凑型荧光灯(节能灯)、LED等,并配装电子镇流器或节能型电感镇流器。如:某化工厂房选用T5(2*28W)的新型节能防爆荧光灯更换原设计配置的单极灯管防爆荧光灯(2*40W),投运3个月后,经过耗电数据统计分析,其节电效果超过30%。常规电感镇流器其耗电量大约在灯具功率的20%以上,且其功率因数仅为0.4～0.5。新型节能型电子镇流器,不仅其自身运行能耗较低,以36W荧光管用节能型电子镇流器为例,其能耗仅为1～3W左右,而且其功率因数可以高达0.9以上,照明灯具线损得到大大降低,同时灯具在运行过程中无功损耗较小,配电系统供电质量得到有效提高。另外,照明控制系统优化设计也是工业厂房电气节能设计研究重点,采取智能节能照明控制系统,可以根据厂房实际用电需求,灵活控制照明灯具组合方案,按照时控、光控、自/手控等多种组合方案,达到灯具的合理调节控制,达到降压限压幅度,节能效果十分明显。

3.3 电机拖动系统节能设计

电机耗电大约占整个工业厂房耗电的90%以上,而且大多数电机其电能利用效率较低,存在很大的节能降耗潜力。对于200kW以下从经济角度应优选低压电机,对于355KW以上只有高压电机。而对于200～355kW范围电机,应从技术、经济、运行能耗等多个角度进行综合评估,以选取合适的电机功率。另外,随着电力电子元器件价格不断降低,以及变频调速控制技术日趋完善,应结合工业厂房电机拖动系统的实际情况,采用变频调速、软启动等先进控制措施对电机拖动系统进行节能降耗技术升级改造,以达到节能降耗的目的。

4结语

化工企业其节能减排潜力较大,采取合理的电气节能技术措施对工业厂房电气设计进行优化,可以取得有效节能降耗效果,不仅能给企业带来巨大经济效益,同时还可以实现有效资源的高效利用,最大限度地生产对环境的影响,为企业实现生态、低成本可持续绿色企业,提供重要的节能减排技术支撑。

参考文献

[1]贾广军,李莉.工厂供配电系统方案的技术经济比较[J].科技信息(科学教研),2007(28):254-255.

[2]陈学阳.建筑节能设计统一技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.