關(guān)于電氣節(jié)能在工業(yè)電氣設(shè)計中應(yīng)用的探究

李彥光 樊建玲 馮艷梅

摘 要：近年來，在全球能源緊缺的大背景下，人們的節(jié)能環(huán)保意識越來越強(qiáng)，節(jié)能技術(shù)在社會各行各業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。眾所周知，工業(yè)耗能較大，將電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計中，將會推動工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有效的改善工業(yè)生產(chǎn)中能耗大的問題。目前，把節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計中已經(jīng)成為一個重要的議題，擺在了相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者面前，引起了社會各界人士廣泛關(guān)注和重視。文章首先分析了我國工業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀，然后介紹了電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用需要遵循的原則，最后從不同的方面探討了電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用策略，希望文章的研究能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)能耗的降低提供一定的助力，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)朝向一個健康、可持續(xù)的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用研究

中圖分類號：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0174-02

Abstract： In recent years， In the context of global energy shortage， people's awareness of energy conservation and environmental protection is getting stronger and stronger. Energy saving technology has been widely used in various industries in society. As we all know， industrial energy consumption is large， the application of electrical energy saving technology in industrial design will promote the sustainable development of industry， and effectively improve the problem of large energy consumption in industrial production. At present， the application of energy saving technology in industrial design has become an important issue， placed in front of experts and scholars in related fields， causing widespread concern and attention of people from all walks of life. This paper first analyzes the present situation of industrial electric energy saving design in China， then introduces the principles to be followed in the application of electrical energy saving technology in industrial design， and finally discusses the application strategies of electrical energy saving technology in industrial design from different aspects. It is hoped that the research in this paper can provide some help for the reduction of energy consumption in industrial production and promote the development of industrial production in a healthy and sustainable direction.

Keywords： industrial design； energy saving technology； applied research

引言

伴隨我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源緊張問題越來越突出。如何平衡好社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源再生之間的關(guān)系顯得尤為重要。在經(jīng)濟(jì)增長過程中，遵循節(jié)能減排的原則，是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的重要途徑。將電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計中，可以有效解決工業(yè)生產(chǎn)中電力不足的問題。同時，也積極響應(yīng)了國家節(jié)能減排的政策。相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者已經(jīng)對電氣節(jié)能應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計中的具體策略進(jìn)行了分析與研究，并取得了一定的科研成果，本文在充分借鑒相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，展開進(jìn)一步探討。

1 我國工業(yè)電氣節(jié)能的現(xiàn)狀

與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國對電氣節(jié)能設(shè)計的研究起步較晚。具體來講，歐美等國家從上個世紀(jì)70年代對電氣節(jié)能設(shè)計進(jìn)行研究，并制定了電氣節(jié)能設(shè)計相關(guān)的規(guī)定，獲得顯著成效。相比較而言，我國從上個世紀(jì)80年代開始對電氣節(jié)能設(shè)計進(jìn)行研究，電氣節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)正處于試點(diǎn)階段。直到1988年1月份，電氣節(jié)能才被正式納入到《節(jié)約能源法》中，并正式頒布實(shí)施。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電氣節(jié)能已經(jīng)在各個行業(yè)和領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，但是，由于受一些因素的影響電氣浪費(fèi)現(xiàn)象依然存在。電氣節(jié)能在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域未能得到有效推廣與應(yīng)用，究其原因，第一，工業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計需要在滿足工業(yè)生產(chǎn)的條件下完成，這就對電氣節(jié)能的應(yīng)用造成一定的困難。第二，缺乏統(tǒng)一的電氣節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前，不同的工業(yè)生產(chǎn)工藝差異性較大，制定一套統(tǒng)一的電氣節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)十分困難。第三，電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用消耗較高的成本，而一些工業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化，往往對電氣節(jié)能技術(shù)望而卻步，這是阻礙電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用的最重要原因?？傊姎夤?jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用依然未能獲得顯著成效，還有很漫長的路要走。

2 電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用的原則

從總體上來看，電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用需要遵循經(jīng)濟(jì)性原則、節(jié)能性原則和適用性原則。

第一，經(jīng)濟(jì)性原則。由于電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用具有高成本，要對工業(yè)項(xiàng)目的各項(xiàng)具體利潤進(jìn)行詳盡分析，充分對比電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用后帶給工業(yè)設(shè)計的效益以及電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用要使用的資金，確保電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性。

第二，節(jié)能性原則。電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的最終目的是降低電能損耗節(jié)約能源，這也是電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計中的意義所在。因此，要盡可能的減少電能的耗費(fèi)，努力提升電氣設(shè)備的節(jié)能性能，提高電能的利用率，進(jìn)而真正意義上的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減損。

第三，適用性原則。電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用需要在滿足生產(chǎn)工藝的前提下進(jìn)行，結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，遵循設(shè)備的使用規(guī)則，保障電氣設(shè)備與電氣節(jié)能技術(shù)的適用性。既保障生產(chǎn)工藝的正常運(yùn)行，同時也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的效果。

總之，遵循電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性原則、節(jié)能性原則和適應(yīng)性原則，在此基礎(chǔ)之上，科學(xué)合理的選用電氣節(jié)能設(shè)計，才能夠最大限度的彰顯電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的價值。一方面，節(jié)約社會能源，另一方面也促進(jìn)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的實(shí)踐應(yīng)用

第一，應(yīng)用電氣智能控制系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國總發(fā)電量中，電機(jī)設(shè)備負(fù)載量占比超過50%。因此，對電機(jī)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能的重要途徑。具體來講，利用計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，來對動力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，加大對電機(jī)運(yùn)行的控制力度。構(gòu)建電氣智能控制系統(tǒng)，可以有效避免能源浪費(fèi)的問題?；谛畔⒒夹g(shù)，來開發(fā)一種新型的電氣設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)電氣智能化控制。所謂的電氣系統(tǒng)智能化控制，就是系統(tǒng)本身根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)自動調(diào)節(jié)，維持其自身的正常運(yùn)行，減少電能損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。需要指出的是，電機(jī)設(shè)備應(yīng)盡量在有功運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下運(yùn)行，以使得無功功率所引起的電能消耗盡可能低。只有這樣，才能夠充分彰顯電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用價值。

第二，應(yīng)用節(jié)能型供配電系統(tǒng)。從變壓器供電電壓、無功補(bǔ)償?shù)确矫妫瑢┡潆娤到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)電氣節(jié)能的重要途徑之一。

（1）變壓器。

在工業(yè)電能耗水中，變壓器耗損約占10%。因此，選用一種節(jié)能型變壓器至關(guān)重要。傳統(tǒng)的油浸式變壓器耗能較大，用干式變壓器取代將有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，變壓器維護(hù)成本也隨之降低。

（2）供電電壓。

通過綜合考慮用電類型、供電距離、電容量、電網(wǎng)鋪設(shè)等因素，盡可能使供電電壓維持在一定范圍內(nèi)。通常情況下，高壓配電電壓不超過10kV，常采用6kV的供電電壓居多。這主要是由于6kV供電電壓有最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）功率因素。

功率因素是整個工業(yè)電氣設(shè)計中需要考慮的重要參數(shù)之一，功率因素設(shè)計是否合理，直接決定了電氣設(shè)備是否具有節(jié)能效益。通過設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，可以實(shí)現(xiàn)增加工業(yè)電氣設(shè)備功率因素的目的。一方面，提高了供電質(zhì)量，增強(qiáng)設(shè)備的供電能力。同時，也實(shí)現(xiàn)了對電氣設(shè)備容量的有效利用，降低了功率的耗損。因此，從功利因素入手，優(yōu)化電氣設(shè)備是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵。

第三，應(yīng)用節(jié)能設(shè)備。在工業(yè)設(shè)計中，節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用是不可或缺的，從目前節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，常見的節(jié)能設(shè)備包括y型高效發(fā)動機(jī)、變頻器等等。實(shí)踐證明，這些節(jié)能設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著良好的節(jié)能作用。工業(yè)活動中需要使用到的大型設(shè)備，包括水泵、風(fēng)機(jī)，盡管在正常運(yùn)行過程中是工頻狀態(tài)，但也會造成大量電能的浪費(fèi)。利用變頻器設(shè)備，控制這些大型設(shè)備的流量和風(fēng)量，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速也可以使得大型設(shè)備的輸出功率發(fā)生變化，具有很好的電氣節(jié)能效果，電能損耗也隨之降低。與此同時，應(yīng)用y型高效發(fā)動機(jī)，可以節(jié)約電能損耗約20%至30%，y型高效發(fā)動機(jī)常應(yīng)用于新電動機(jī)更換、舊電動機(jī)損壞、新項(xiàng)目開發(fā)以及重新繞組中，y型高效發(fā)動機(jī)具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)適用性。

第四，利用高效節(jié)能光源。眾所周知，太陽光是可再生能源，同時也是對環(huán)境不產(chǎn)生污染的。將太陽光應(yīng)用于工業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計中，可以有效實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能的目的。以建筑設(shè)計為例，透明和采光相結(jié)合。在白天，盡可能使用棱鏡窗、反射高窗、采光格板、導(dǎo)光管等，能夠使建筑物內(nèi)得到一個穩(wěn)定的光照條件。在使用光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，也可以充分把所收集到的太陽光用于照明，這種方法常應(yīng)用于室外街道照明設(shè)計中。需要指出的是，電氣零件使用效率的高低，也能夠?qū)崿F(xiàn)照明節(jié)能目的，這就需要提高光源的效能。目前，將高壓鈉燈與ts型陽光燈管結(jié)合，就實(shí)現(xiàn)了充分利用高效光源，節(jié)約能源消耗，擴(kuò)大照明效果的目的。

第五，改進(jìn)燈具控制方式。根據(jù)實(shí)際的照明需求，在滿足工業(yè)設(shè)計生產(chǎn)工藝的前提下，對燈具控制方式進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，能夠避免電能浪費(fèi)，提高設(shè)計電氣節(jié)能的性能。具體來講，還需要根據(jù)房間面積的大小，來確定燈具的數(shù)量。一般情況下，如果房間面積較大，可以采用“多等一控“燈具控制方式來控制燈具數(shù)量，在合理范圍內(nèi)，采用一定數(shù)量的單控?zé)?。相反的，如果房間面積較小，可以采用“兩燈一控”或者“一燈一控”的燈具控制方式；在樓梯、走廊等公共場合中，常采用光電控或者聲控的方式；對于位置比較偏僻，無法獲取天然采光，并且距離側(cè)窗，存在較大距離的地方，常采用光電控制方式；在室外，要想達(dá)到照明要求，可以采用光電定時開關(guān)控制方式或者程序控制方式。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國工業(yè)電氣節(jié)能的現(xiàn)狀依然不容樂觀，電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用需要遵循經(jīng)濟(jì)性原則、節(jié)能性原則和適用性原則。本文主要從應(yīng)用電氣智能控制系統(tǒng)、應(yīng)用節(jié)能型供配電系統(tǒng)、應(yīng)用節(jié)能設(shè)備、利用高效節(jié)能光源和改進(jìn)燈具控制方式五個方面，探討電氣節(jié)能技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的實(shí)踐應(yīng)用。在今后，還需要相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者從更多的層面展開進(jìn)一步的分析與研究。

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