氧化鋁廠電氣節(jié)能設(shè)備的效能優(yōu)化

劉 心

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺 264001）

近年來，國家大力推持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略原則，而節(jié)能減排是貫徹落實可持續(xù)發(fā)展的重要措施。為了響應(yīng)國家的號召，同時也減低企業(yè)的生產(chǎn)成本，許多生產(chǎn)企業(yè)通過電氣節(jié)能設(shè)備的效能優(yōu)化，來實現(xiàn)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)。但是大多生產(chǎn)企業(yè)對電氣節(jié)能設(shè)備的工作原理認(rèn)識不足，導(dǎo)致其效能優(yōu)化的效果不夠明顯，甚至影響到了企業(yè)自身的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，特別是在生產(chǎn)過程中電能消耗率較高的氧化鋁廠[1]。氧化鋁廠在生產(chǎn)過程中對大型的電氣設(shè)備依賴性較高，同時對電氣設(shè)備的損耗程度也較高，導(dǎo)致一部分無功功率生產(chǎn)，增加了氧化鋁廠的生產(chǎn)成本。為此，此次研究從氧化鋁廠電氣節(jié)能設(shè)備的科學(xué)使用、有效搭配、合理選擇三個原則出發(fā)，對變壓器和變頻器進(jìn)行效能優(yōu)化，提高電氣節(jié)能設(shè)備的使用價值，減少氧化鋁廠的投資成本，實現(xiàn)氧化鋁廠電氣設(shè)備的效能最大化，為推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略原則做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

1 對氧化鋁廠變壓器的效能優(yōu)化

變壓器是氧化鋁廠的電氣節(jié)能設(shè)備的重要設(shè)備之一，變壓器使用的不合理會直接導(dǎo)致節(jié)能效率低，所以要實現(xiàn)氧化鋁廠電氣節(jié)能設(shè)備的效能優(yōu)化，首先需要合理控制變壓器，使變壓器發(fā)揮出最大節(jié)能效率。

①根據(jù)氧化鋁廠自身的電壓情況，設(shè)置合理的變壓器平均負(fù)荷率[2]。由于變壓器在運行過程中所承載的功率因數(shù)和負(fù)載容量是不斷變化的，如果設(shè)置的平均負(fù)荷率過小，會出現(xiàn)變壓器超載運行狀況，影響變壓器使用效率。反之如果設(shè)置的平均負(fù)荷率過大，氧化鋁廠在生產(chǎn)過程中設(shè)備所消耗的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到變壓器的平均負(fù)荷率，會出現(xiàn)“大材小用”的現(xiàn)象，會增加變壓器的空載損耗率，所以要合理控制變壓器的平均負(fù)荷率，根據(jù)氧化鋁廠的設(shè)備特點，將變壓器的平均負(fù)荷率設(shè)置為其定額容量的60%～70%之間。②其次影響變壓器節(jié)能效率除了平均負(fù)荷率外，還有氧化鋁廠電網(wǎng)設(shè)備的負(fù)載功率因數(shù)，負(fù)載功率因數(shù)的降低會直接影響到變壓器的運行效率，導(dǎo)致變壓器的耗損過大。氧化鋁廠在生產(chǎn)過程中設(shè)備除了要消耗一部分有功功率之外，還要消耗一部分無功功率，無功功率的消耗會導(dǎo)致氧化鋁廠電網(wǎng)系統(tǒng)功率因數(shù)損壞現(xiàn)象，從而使變壓器消耗過大，增加了氧化鋁廠電費成本。所以為了抑制無功功率的消耗，需要添設(shè)移相電容器與電壓器搭配運行。移相電容器能將氧化鋁廠在生產(chǎn)過程中消耗的無功功率轉(zhuǎn)化為有功功率，對氧化鋁廠的電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)載功率因數(shù)具有修復(fù)作用，從而提高變壓器的運行效率，減少氧化鋁廠的電能消耗。

③目前大多數(shù)氧化鋁廠所使用的變壓器為s9型變壓器，該型號的變壓器屬于較為陳舊的機種，在運行過程中不僅產(chǎn)生的噪音特別大，同時所消耗的電能量還較多，許多氧化鋁廠在電氣節(jié)能設(shè)備的效能優(yōu)化中并不重視變壓器的使用，所以電氣節(jié)能設(shè)備的效能優(yōu)化成效不高。目前變壓器電氣節(jié)能設(shè)備已經(jīng)發(fā)展到了s13型號，該型號的變壓器是由合金材質(zhì)構(gòu)造的，具有運行噪音低、電能消耗量低、使用周期長的優(yōu)點，完全符合氧化鋁廠電氣節(jié)能設(shè)備效能優(yōu)化要求，所以氧化鋁廠要想從根本上實現(xiàn)電氣節(jié)能設(shè)備的效能優(yōu)化，變壓器的合理選用是很重要的。

合理控制氧化鋁廠變壓器的平均負(fù)荷率，搭配移相電容器使用，以及選用節(jié)能變壓器，實現(xiàn)了氧化鋁廠變壓器的效能優(yōu)化，提高氧化鋁廠的電能使用率。

2 對氧化鋁廠變頻器的效能優(yōu)化

在氧化鋁廠，變頻器的作用是用來控制電氣設(shè)備運轉(zhuǎn)速度的，而電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度與功率消耗成正比關(guān)系。通過對變頻器的效能優(yōu)化，來改變氧化鋁廠電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)節(jié)能效果，以下從兩點實現(xiàn)氧化鋁廠變頻器的效能優(yōu)化。

①根據(jù)氧化鋁廠電氣設(shè)備的負(fù)荷特性、正常負(fù)載率等情況，對變頻器進(jìn)行效能優(yōu)化。大多數(shù)氧化鋁廠的電氣設(shè)備負(fù)載率在70%～75%之間，且在運行過程中負(fù)荷穩(wěn)定在150kW左右，在不影響氧化鋁廠生產(chǎn)效率，且能量使用價值最大，變頻器的運轉(zhuǎn)周期為15min，每個運轉(zhuǎn)周期要間隔10s，以此降低電氣設(shè)備負(fù)載率，緩解電氣設(shè)備在啟動時對電源的沖擊作用，同時也減輕了電氣設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中的沖擊作用，實現(xiàn)既能保證氧化鋁廠的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時也降低了電氣設(shè)備能源消耗。②變頻器在運行過程中由于始終處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，會產(chǎn)生一部分諧波電流，該電流會使氧化鋁廠的電氣設(shè)備在運行過程中溫度增加，電氣設(shè)備的使用壽命減少，并且還會額外增加電氣設(shè)備的消耗功率。為了降低諧波電流對電氣設(shè)備的影響，將變頻器與動態(tài)跟隨的諧波治理裝置聯(lián)合運行，來緩解諧波電流對電氣設(shè)備的消耗，保證變頻器的運行效率，達(dá)到最佳的效能優(yōu)化效果。

3 結(jié)語

從對變壓器和變頻器的合理使用，實現(xiàn)氧化鋁廠電氣節(jié)能設(shè)備的效能優(yōu)化，減少了氧化鋁廠的生產(chǎn)成本，符合國家節(jié)能減排的政策要求，同時也是貫徹落實可持續(xù)發(fā)展原則的需求，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。