電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用探討

韋玲徽

（柳州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理處　廣西　柳州市　545000）

電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用探討

韋玲徽

（柳州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理處廣西柳州市545000）

本文主要從電氣工程自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的基本內(nèi)容；電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)的重要原則以及電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)等幾個(gè)方面出發(fā)，探討電氣工程自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用問題。

電氣工程；自動(dòng)化系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)；應(yīng)用

前言

隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)也處在不斷變革和發(fā)展進(jìn)步之中。隨著我國政治經(jīng)濟(jì)等各方面的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我國的城市化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)之中，對(duì)電能的需求量也在不斷增大。從中國當(dāng)前現(xiàn)狀來看，節(jié)能設(shè)計(jì)已然成為電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中最需攻克的難題。

1　電氣工程自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)簡介

電氣工程自動(dòng)化是一門與人們的日常生產(chǎn)生活息息相關(guān)的新興學(xué)科，它被歸納在電氣信息學(xué)科之下。它對(duì)于提高企業(yè)的工作效率，降低企業(yè)運(yùn)營成本，提升勞動(dòng)生產(chǎn)率，完善勞動(dòng)環(huán)境和條件具有舉足輕重的作用。隨著我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城市化的程度不斷加深，我國城市的電網(wǎng)也在不斷擴(kuò)大發(fā)展之中，為了保證城市居民生產(chǎn)生活的用電，電力容量也在不斷加大之中，這意味著需要使用更多的變頻器、變壓器、整流器等等。這些儀器在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，進(jìn)而危害電網(wǎng)。為了消除諧波的影響，保證電網(wǎng)不受損害的同時(shí)又遵循節(jié)能環(huán)保的原則，電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)另辟蹊徑，轉(zhuǎn)而從變壓器、有源濾波器等技術(shù)中入手，利用降低電路在傳輸過程中的損耗量；選擇優(yōu)質(zhì)的變壓器；加入有源濾波器；補(bǔ)償無功等技術(shù)手段達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。促使電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)在使用時(shí)更加節(jié)能，更加科學(xué)合理。

2　電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)所要遵循的原則

2.1遵循安全至上的原則

盡管在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的目的是節(jié)能，但在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的仍然是安全性原則，安全凌駕于所有設(shè)計(jì)之上。因此，在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不能僅僅關(guān)注節(jié)能方面，應(yīng)充分考慮該項(xiàng)設(shè)計(jì)是否具備使用的安全性，會(huì)不會(huì)對(duì)操作者和使用者造成安全隱患，只有在安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，才能保證生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，保證生產(chǎn)活動(dòng)的高效完成。

2.2追求技術(shù)先進(jìn)

如今是一個(gè)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代，各種節(jié)能設(shè)備和節(jié)能新技術(shù)頻繁地更新?lián)Q代，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展可謂日新月異。因此，為了設(shè)計(jì)出最新穎、功能最強(qiáng)大的節(jié)能產(chǎn)品，應(yīng)該密切關(guān)注新技術(shù)的產(chǎn)生和更新，采用最新的、最尖端的技術(shù)作為節(jié)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)支持。先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備對(duì)節(jié)能產(chǎn)品的節(jié)能效果提升具有顯著作用。

2.3遵循環(huán)保原則

如今，全世界都在提倡保護(hù)環(huán)境，環(huán)保體現(xiàn)在生活的方方面面，因此，電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)也必須考慮到對(duì)自然環(huán)境的影響問題。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能裝置應(yīng)盡可能地降低對(duì)周圍環(huán)境的破壞，甚至做到對(duì)周邊環(huán)境起保護(hù)作用。同時(shí)，節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)條件等問題，力求設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)環(huán)保的節(jié)能產(chǎn)品。

3　節(jié)能設(shè)計(jì)中的相關(guān)技術(shù)

3.1變壓器節(jié)能技術(shù)法

變壓器是電氣工程自動(dòng)化設(shè)備中的重要組成部分，它的主要功能是將電壓、電流和功率進(jìn)行或升或降的轉(zhuǎn)換。變壓器在工作中會(huì)消耗大量的能量，因此，要做好電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計(jì)，可以從降低變壓器工作時(shí)的能源消耗入手，這對(duì)于電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要作用。一般來說，要降低變壓器運(yùn)行時(shí)的能源消耗量，可以從以下幾個(gè)方面入手：

3.1.1科學(xué)選取變壓器的構(gòu)成材料

為了實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能，應(yīng)合理選擇變壓器的制作材料，通過對(duì)選擇的材料組合能夠優(yōu)化裝置，達(dá)到最大節(jié)能效果。如果在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)銅片或絕緣材料的設(shè)計(jì)不恰當(dāng)?shù)那闆r，則很可能導(dǎo)致更大的能源消耗。由此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在保證變壓器能夠正常工作的前提下對(duì)變壓器工作時(shí)的能源損耗量進(jìn)行檢測(cè)，從而選擇出最節(jié)能最科學(xué)的材料。

3.1.2使用銅質(zhì)材料

銅質(zhì)材料的電阻相對(duì)于其他材料低，這能夠減少變壓過程中產(chǎn)生的電阻損耗。同時(shí)，使用冷札硅鋼片并降低磁密也能夠達(dá)到降低變壓器工作過程中的能量損耗。

3.1.3選取具有優(yōu)良節(jié)能作用的變壓器

如今，市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些具備很好的節(jié)能功能的變壓器了，如S10、S11等型號(hào)。這種變壓器除了具備傳統(tǒng)的變壓器的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)兼?zhèn)淞肆己玫墓?jié)能功能。

3.2對(duì)系統(tǒng)的功率因素進(jìn)行提升

對(duì)系統(tǒng)的功率因素進(jìn)行提升主要分為提高其自然功率因素和采用人工方法對(duì)系統(tǒng)因素進(jìn)行提升。

對(duì)系統(tǒng)的自然因素進(jìn)行提升可以采用一系列科學(xué)合理的方式完成。如努力提升電氣設(shè)施的工作效率，從而完成節(jié)能目標(biāo)。這種方式的實(shí)現(xiàn)可以依靠增大用戶們的負(fù)載程度，采用極數(shù)少的電動(dòng)機(jī)等措施，但必須是在滿足工藝生產(chǎn)條件的情況下才能采用的。同時(shí)，可以采用電動(dòng)機(jī)變頻自動(dòng)控制的方法使電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能效果，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)一旦實(shí)現(xiàn)了變頻自動(dòng)控制機(jī)制，可以使電動(dòng)機(jī)在小負(fù)載情況下使系統(tǒng)功率因素得到提升。這些方法都能在不增加其他補(bǔ)救設(shè)施的條件下就能提高系統(tǒng)的功率因素，因此，這些方式具備經(jīng)濟(jì)且效果顯著的特點(diǎn)，對(duì)于控制生產(chǎn)成本就有積極作用。

采用人工方法對(duì)系統(tǒng)因素進(jìn)行提升的方式屬于人工補(bǔ)償?shù)囊环N方式。因?yàn)楸M管對(duì)系統(tǒng)自然功率因素進(jìn)行提升的方法非常經(jīng)濟(jì)，但無法滿足工業(yè)用電的巨大需要。因此，安裝一定的補(bǔ)償設(shè)備非常必要。

3.3減弱高次諧波

變頻器、變壓器、整流器等儀器在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，這些諧波對(duì)用電設(shè)備的損害非常巨大。例如：加重電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)；降低電網(wǎng)的可用容量；使設(shè)備的利用率降低；降低企業(yè)的經(jīng)營利潤等。同時(shí)，諧波還將影響自動(dòng)化裝置的可靠性和安全性能。因此，減弱高次諧波非常必要。一般情況下，減弱高次諧波可以采用使用Δ/Y節(jié)接線的變壓器，達(dá)到消除3的倍數(shù)的諧波。同時(shí)，可以通過增加變壓器的二次側(cè)相數(shù)；選擇綠色無諧波污染的變頻器等措施達(dá)到減弱諧波的效果。

3.4降低電路傳輸過程中的損耗量

通常情況下，電能傳輸介質(zhì)本身具有一定的電阻，在傳輸過程中將損耗電能。盡管電阻造成的電能損耗并不能完全消除掉，但可以在實(shí)際電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中通過節(jié)能設(shè)計(jì)達(dá)到降低損耗量的目的。

電能在傳輸過程中的電流是一定的，不會(huì)任意發(fā)生變化，因此，要降低電路傳輸過程中的損耗量，設(shè)計(jì)者應(yīng)該著力于降低傳輸介質(zhì)的電阻方面。而根據(jù)電阻公式R=ρL/S可知，電阻的大小與導(dǎo)線的橫截面積、長度和電阻材料的電阻率有關(guān)。其中，與導(dǎo)線長度和電阻率成正比例關(guān)系，與橫截面積成反比例關(guān)系。所以，要降低電阻，可以采取以下幾種方式：

3.4.1合理縮減電線長度

在對(duì)電導(dǎo)線進(jìn)行布線之前，應(yīng)該合理規(guī)劃導(dǎo)線的經(jīng)過路徑，盡量縮短電線的長度，以降低導(dǎo)線的電阻。

3.4.2從電阻率數(shù)字大小選取合適的導(dǎo)線

為達(dá)到降低電路傳輸過程中的損耗量的目標(biāo)，在綜合考慮經(jīng)濟(jì)的條件下，應(yīng)選擇電阻率較小的導(dǎo)線。如表1是幾種常見的導(dǎo)體材料在20℃時(shí)的電阻率。

其中錳銅合金：85%銅，12%錳；鎳銅合金：54%銅，46%鎳；鎳鉻合金：67.5%鎳，15%鉻，16%鐵，1.5%錳。

表1　

3.4.3對(duì)導(dǎo)線的橫截面積進(jìn)行改良

在不影響電路的正常工作的基礎(chǔ)上，合理增加電線的橫截面積對(duì)降低導(dǎo)線的電阻具有顯著作用。橫截面積增大，導(dǎo)線電阻降低，從而降低電能在傳輸過程中的損耗量，達(dá)到節(jié)能的效果。

3.5從電能使用處節(jié)約電能

通過對(duì)電能使用環(huán)節(jié)處進(jìn)行電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)主要由科學(xué)合理選用節(jié)能型照明燈、選用節(jié)約能源的鎮(zhèn)流器和綠色照明三方面組成。

3.5.1因地制宜選用照明光源

國家對(duì)照明光源的類型出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定，因此，照明光源在選擇過程中應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行，以滿足照明節(jié)能的要求。高效能的節(jié)能型光源，它具備高于一般照明燈好多倍的發(fā)光效率，這能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約大量電能的目標(biāo)。同時(shí)，在洗手間、樓梯間等地應(yīng)選擇吸頂燈，既滿足人們的日常生活需求，又達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的需求。此外，在工業(yè)廠房內(nèi)，為了節(jié)約能源，可以選擇金屬鹵化物燈，如果一盞燈無法滿足正常生產(chǎn)需求時(shí)，可以采取兩種光源或多種光源共同照明的方式，這樣既增強(qiáng)了亮度，又減少了耗能量。

3.5.2配合使用節(jié)能型鎮(zhèn)流器

在工業(yè)廠房內(nèi)，在使用了節(jié)能型的照明光源同時(shí)，應(yīng)該配合使用節(jié)約能源的鎮(zhèn)流器，以達(dá)到降低能源消耗的目的。

3.5.3綠色照明

對(duì)照明的設(shè)計(jì)應(yīng)該契合使用環(huán)境，設(shè)計(jì)者應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，既滿足其使用功能，又達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

4　結(jié)語

綜上所述，電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用對(duì)人們的生產(chǎn)生活具有重要的影響作用。為了順應(yīng)科學(xué)發(fā)展的要求，建立起一個(gè)節(jié)能環(huán)保的社會(huì)，電能的節(jié)約是其中的重要組成部分。我們應(yīng)該從多個(gè)方面共同努力，設(shè)計(jì)出節(jié)能高效的設(shè)備。

[1]姜峰.電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)探析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（1）：144.

[2]關(guān)艷翠.淺析電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)[J].科技與市場，2014（8）：8.

[3]李發(fā)高.建筑電氣工程中節(jié)能設(shè)計(jì)措施的探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（23）.

TM76

A

1673-0038（2015）32-0013-02

2015-7-3

韋玲徽（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑工程的質(zhì)量安全管理監(jiān)督工作。