中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

張曉茸　于康健

摘? ?要：電氣設(shè)計(jì)在建筑建設(shè)過(guò)程中具有重要作用，節(jié)能設(shè)計(jì)則是近年來(lái)得到重視的環(huán)節(jié)。基于此，文章以中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)原則作為切入點(diǎn)，予以簡(jiǎn)述，再以此為基礎(chǔ)，重點(diǎn)論述可行的設(shè)計(jì)方法，給出照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、變壓器的選取、有功補(bǔ)償機(jī)制等內(nèi)容，通過(guò)分析明晰理論，為后續(xù)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：中小型化工廠;電氣節(jié)能設(shè)計(jì);照明系統(tǒng);有功補(bǔ)償

1? ? 中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1.1? 安全性

安全性是指在中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)以保證用電安全為基本原則，可做技術(shù)更新、設(shè)備調(diào)整，但不能以犧牲作業(yè)安全為代價(jià)。如2018年某地小型化工廠進(jìn)行節(jié)能改造，廠方認(rèn)為自身作業(yè)壓力小，因此選用了容量較小的變壓器，實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，變壓器在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入過(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，金屬內(nèi)芯被燒熔，幾乎釀成電力火災(zāi)。在該事件中，廠方的初衷在于降低變壓器以及配套設(shè)施以免造成無(wú)端的浪費(fèi)，調(diào)整參數(shù)的方式并非不可行，但變壓器容量過(guò)小又會(huì)造成過(guò)猶不及的問(wèn)題，無(wú)法保證安全性[1]。

1.2? 可靠性

可靠性是電能供應(yīng)和使用的基本原則，要求在中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，評(píng)析廠內(nèi)用電需求，了解峰值用電時(shí)間段、用電量，做好記錄，并收集大量數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)間遞進(jìn)性了解用電信息的動(dòng)態(tài)變化，在保證節(jié)能的同時(shí)，使供電作業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)。如某化工企業(yè)為小型企業(yè)，近年來(lái)因?yàn)樾б胬硐霐U(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模，其用電需求較建立之初明顯增加，進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，應(yīng)首先收集當(dāng)前工作信息，之后求取多年來(lái)的電能使用變化值、增加量，保證當(dāng)前用電需求的同時(shí)，考慮未來(lái)變化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和穩(wěn)定供電的兼顧。

2? ? 中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方法

2.1? 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)的節(jié)能，具有一定的長(zhǎng)期價(jià)值，強(qiáng)調(diào)以音控設(shè)備替代傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)效率、電能應(yīng)用有效性的提升。音控設(shè)備主要依托音頻擴(kuò)大器工作，在中小型化工廠中，可設(shè)置若干音控照明設(shè)備，將其音頻擴(kuò)大器與控制終端連接為一個(gè)整體，日間關(guān)閉所有設(shè)備，晚間18：00時(shí)（夏季）、17：00時(shí)（冬季），啟動(dòng)所有音控設(shè)備，使其處于待工作狀態(tài)。音控設(shè)備可布置于辦公室、倉(cāng)庫(kù)等位置，不存在工作需求時(shí)，燈具處于關(guān)閉狀態(tài)，人員經(jīng)過(guò)、查看各處情況時(shí)，發(fā)出的聲音可被音頻放大器捕捉，并快速傳輸給控制系統(tǒng)，可控硅電路啟動(dòng)照明燈具。人員完成庫(kù)房、辦公室查看后，環(huán)境中無(wú)法繼續(xù)捕捉有效的響動(dòng)，音控設(shè)備重新進(jìn)入待工作狀態(tài)，直到次日早間5：00時(shí)（夏季）、6：00時(shí)（冬季）。音控設(shè)備的工作原理方面，借助光敏二極管，保持閉路電路系統(tǒng)內(nèi)的電阻水平，使其維持在100 kΩ左右，以220 V交流電壓提供電能，可控硅電路發(fā)射極的電壓應(yīng)維持在0.8 V左右，音頻放大器可捕捉的音量應(yīng)在30 dB左右，放大倍數(shù)為3～10倍。

2.2? 變壓器的選取

變壓器的選取，牽涉到參數(shù)計(jì)算、數(shù)量核定和調(diào)試分析3個(gè)方面?？筛鶕?jù)化工廠當(dāng)前作業(yè)需求進(jìn)行參數(shù)核定，一般要求變壓器的工作負(fù)荷不超過(guò)80%。如當(dāng)前化工廠變壓器工作負(fù)荷水平保持在70%左右，可在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，選取與對(duì)應(yīng)變壓器相同的設(shè)計(jì)要求。如進(jìn)行新的化工廠建設(shè)，缺乏可借鑒參考，則選取同類生產(chǎn)規(guī)模企業(yè)進(jìn)行對(duì)照分析，確定變壓器的容量、數(shù)量。調(diào)試分析方面，強(qiáng)調(diào)借助四輪調(diào)試，了解變壓器在不同負(fù)載水平下的工作參數(shù)[2]。四輪調(diào)試分別為空調(diào)調(diào)試、半負(fù)載調(diào)試、滿負(fù)載調(diào)試和過(guò)負(fù)載調(diào)試，分析思路為匹配分析，了解變壓器安全作業(yè)模式下的溫度、電流參數(shù)與調(diào)試所獲參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如調(diào)試參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存在差異，溫度過(guò)大、電流過(guò)小，表明變壓器容量不足，需更換容量更大的設(shè)備。原理上看，變壓器工作的安全參數(shù)一般為一個(gè)數(shù)集，如在50%負(fù)載下，變壓器的溫度應(yīng)在55 ℃上下波動(dòng)：

Q溫度=[最小安全值…52.3;53.6;54.5;55;55.8;56.3…最大安全值]

當(dāng)變壓器在50%負(fù)載模式下的調(diào)試結(jié)果不處于上述數(shù)集中，就應(yīng)嘗試更換，溫度過(guò)小應(yīng)考慮更換小容量變壓器實(shí)現(xiàn)機(jī)能，溫度過(guò)大，則更換大容量變壓器保證作業(yè)安全。完成更換后，可進(jìn)行二次調(diào)試，方式相同。

2.3? 有功補(bǔ)償機(jī)制

有功補(bǔ)償機(jī)制主要作用在于維持電壓水平的穩(wěn)定，也有助于根據(jù)用電信息確定合理的配電方案、提供用電輔助，避免電能浪費(fèi)。中小型化工廠的用電需求一般較為穩(wěn)定，其用電設(shè)備以生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)組為主，可在主要用電設(shè)備處設(shè)置有功補(bǔ)償裝置，該裝置與常規(guī)供電裝置處于并聯(lián)狀態(tài)，可獨(dú)立作業(yè)。當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，常規(guī)通過(guò)來(lái)自周邊電網(wǎng)的電能提供動(dòng)力，并將傳輸過(guò)程中的多余電能存儲(chǔ)于補(bǔ)償設(shè)備中，同時(shí)記錄當(dāng)日對(duì)應(yīng)設(shè)備的用電量。次日的工作中，以此前一日的用電量信息為基準(zhǔn)，確定配電方案。生產(chǎn)活動(dòng)開(kāi)始后，啟動(dòng)有功補(bǔ)償設(shè)備繼續(xù)存儲(chǔ)電能，如果電能供應(yīng)不足，有功補(bǔ)償設(shè)備與電網(wǎng)提供的電流之間，將產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，有功補(bǔ)償設(shè)備中的電能，將反向進(jìn)入電力線路中，保持生產(chǎn)環(huán)節(jié)的電壓穩(wěn)定，同時(shí)輔助供電作業(yè)，避免大量配電導(dǎo)致的電能浪費(fèi)，也能避免生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)電壓不足、供電中斷的問(wèn)題。有功補(bǔ)償機(jī)制廣泛適用于中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中小型化工廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)既是必要的，也具有可行性。原則上看，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要保證安全性，并重視供電的可靠性。具體方式上，包括照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、變壓器的選取、有功補(bǔ)償機(jī)制運(yùn)用等，通過(guò)智能技術(shù)、充分的參數(shù)調(diào)試以及電壓平衡保持，使化工廠的用電需求得到滿足，同時(shí)降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張博文.針對(duì)電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用對(duì)策[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（7）：111.

[2]蓋鵬飛.電氣工程自動(dòng)化信息技術(shù)及其節(jié)能設(shè)計(jì)探討[J].南方農(nóng)機(jī)，2019（2）：165.