石油石化电气节能技术

玄明(青岛伊科思技术工程有限公司 山东 青岛 266042)

一、前言

节能是社会发展的必然趋势，也是人类世界发展的必由之路，还是我国政府能源发展的基本方针。面对能源日益枯竭的今天，节能义不容辞。作为节能战略的重要组成部分，石油石化行业是耗电耗能的大户，也是主要的节能的重要大户。而且对于企业控制成本而言，降低生产成本，提高产品质量是企业发展的根本之道，目前企业中已经采用了相应的很多电气节能措施，取得了相当好的成效。

二、石油石化电气节能原则

石油石化行业企业节能要满足几点原则：

1.节能要在不影响电气设备的功能下进行设计、研究和使用，要在保证用电设备及供电设备安全性、可靠性为前提条件下使用，必须保证安全可靠为前提，在保证各个用电设备技术性能指标的前提下，进一步降低能量损耗，提高产品性能指标。

2.电气节能一定要考虑经济性，考虑投资和运行成本，以及经济效益的回收。

3.节能应该以环境为准则，以保护环境为前提，不可破坏环境而节能，拆东墙补西墙。

4.加速老型电气设备更新换代是企业节能的重要途径。老设备淘汰要劣中汰劣，新型设备选型要优中选优。

5.电气节能要考虑技术的发展和先进性，不可逆着科技的发展而进行项目研究，违背科技运行原则。

三、电气节能主要途径

1.无功补偿

无功功率补偿，简称无功补偿，在电气供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低输送线路的无功损耗，从而减少供电变压器的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统电压波动，造成用电设备的故障。

常用的无功补偿分为两种：电容补偿和statcom补偿（静止同步补偿）。

电容补偿，是常见的高低压补偿装置，其优点是补偿明显且设备价格便宜，是大部分石油石化工厂首选电力补偿装置。因其价格便宜，并且原理简单，主要为电容器件组成的补偿装置，被大部分厂家所接收，并且设备运行稳定。

Statcom补偿，又称静止同步补偿，是一种基于动态无功补偿的一种先进技术，能够相当好的提高电网的用电质量，节省电能，由于其技术高端和价格昂贵，不能被大部分石化企业所采用，但是应用在高端技术的场合是适用的，例如发电和输电以及高端开采炼化行业所应用。

2.变频技术

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60 f（1-s）/p，（式中 n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

变频技术是一种比较完善、运行合理，在生活当中常见的技术，例如我们经常使用的空调、电梯等；在石油石化行业当中的电气节能技术也是必不可少的节能技术，常见的设备如变频泵，电动搅拌器及变频采油装置等。由于其技术原理决定，所以在相应的工况场合下可以进行调频从而降低能量损耗和浪费，避免“大马拉小车”的情况产生，大幅度减少能耗。

3.消谐技术

谐波主要是由于大容量整流或换流设备以及其它非线性负荷，导致电流波形畸变造成的。我们对这些畸变的交流量进行傅立叶级数分解，即可得到50Hz的基波分量和频率为基波分量整数倍的谐波分量。

谐波的危害：

（1）谐波影响供电系统的稳定运行。

（2）谐波影响电网的质量

（3）影响供电系统的无功补偿设备。

（4）影响电力变压器的使用

（5）影响用电设备

治理谐波的方法有很多种，大概的技术方法主要采用LC消谐和动态消谐以及两者共同使用技术。

LC消谐技术主要采用电容电感抵消谐波的技术，对于高次谐波及谐波干扰不强烈的场合适用，由于其技术简单并且设备廉价，广泛利用于配电和输电设备，是一种常见的消谐设备原理。由于采用的电感元件L和电容元件C组成的消谐回路只能对一种频率的谐波消除，所以，一般只能做成对5、7次谐波消除；对于3次谐波，则利用变压器绕组接成Δ消除。

动态消谐技术采用了电力电子技术，并采用控制回路的形式反馈调节方法进行消谐处理，此技术广泛用于动态情况下消除谐波，使高中低压电路的波形趋于完美，从而提高电能输出及减少谐波对电路的影响。

在高端技术和极其需要稳定电能的电子设备，一般采用两种技术共同使用的方法进行消谐，即采用LC消谐技术进行消除固定次谐波，而采用动态消谐技术能稳定消除谐波和稳定电路波形从而达到完美电路输入波形，达到完美消除谐波和减少谐波对电路的振荡影响。

5.电机的选取

节能的电机大概分为四种，大概分为：Y-△型电机、双功率电机、变频电机和永磁电机。每种电机都有各自的特点，节能方式也不同，节能效果也不同。

Y-△型电机广泛适用于起重力矩较大但是能在启动电机时刻不需相当大的启动功率，从而在这种原理情况下节省电能，Y型网络电路具有启动功率小，△型网络电路具有提供大力矩的电路原理，当两者进行转换变化的时候，就能产生用小功率电能启动产生大力矩的情况从而减少功率损耗及电能损耗，是一种常见的电机，广泛应用于电力起动装置，不仅减少电能损耗而且电机的性能极好。

双功率电机广泛应用在启动功率及运行功率不一及相差较大的情况下，由于电机本身具备两种功率，当电机启动功率远远大于电机运行功率时候，选择此电机，在启动时自动采用启动功率，给予相应的启动力矩，并在运行时候降低为运行功率，此时节省电能，并不是一味的使用一个功率运行，浪费电能。

变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性，目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。由于变频器节能的效果所定，因此变频电机具有高效节能的优点被广泛应用，常见设备如变频泵及变频电机所带动的各种设备。

永磁电机的工作原理与直流励磁同步电机相同，区别在于前者是以永磁体替代励磁绕组进行励磁。当永磁电机的三相定子绕组（各相差120°电角度）通入频率为f的三相交流电后，将产生一个以同步转速推移的旋转磁场。稳态情况下，主极磁场随着旋转磁场同步转动，因此转子转速亦是同步转速，定子旋转磁场恒与永磁体建立的主极磁场保持相对静止，它们之间相互作用并产生电磁转矩，驱动电机旋转并进行能量转换。与传统的直流励磁同步电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。因而应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。

结语

多年来,我国政府大力提倡、鼓励和支持企业推广高新技术实现节能减排目标,并且在资金上给予了很多优惠政策,为石油化工等高能耗行业进行节能降耗改造开辟了新的途径。虽然企业对节能项目进行了较大的投资,但是节能项目投用后的未来收益是巨大的,不仅降低了企业对节能项目的投资风险,而且使企业设备升级、降低了运行成本。

节能降耗不仅能给企业带来经济效益，还带来一系列社会效益，使能源消耗一再减少，这对于处在发展中国家来讲意义巨大，在能源日渐枯竭的今天来讲，能源就是金钱就是生产效率。

[1]《石油和化工工程设计手册》编委会 炼油装置工程设计【M】.东营：中国石油大学出版社，2010.

[2]《石油化工电气设备选用手册》弓普站主编【M】化学工业出版社.

[3]《电气传动自动化技术手册》天津电气传动设计研究所编制【M】 机械工业出版社，2005.

[4]中华人民共和国机械工业部 《供配电系统设计规范》【Z】GB50052／95.

[5]《电机常用技术数据速查手册》孙克军主编【M】中国电力出版社，2009.