油田大中型工程復(fù)印機的節(jié)能技術(shù)改造

孫文波（大慶油田設(shè)計院有限公司）

油田是產(chǎn)能大戶，也是能耗大戶。企業(yè)開展節(jié)能減排既是一種社會責(zé)任，也是企業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的一種必然要求[1-3]。大中型工程復(fù)印機主要用于油氣田地面工程設(shè)計、機械設(shè)計、特種設(shè)備設(shè)計、勘測設(shè)計等單位，并在油田企業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。工程復(fù)印機與常見的辦公型數(shù)碼復(fù)合機的原理是一樣的，但小型的辦公型數(shù)碼復(fù)合機只能復(fù)印最大A3幅面的文稿，而工程復(fù)印機能夠復(fù)印0#、1#等設(shè)計圖紙。在設(shè)計上也與辦公型數(shù)碼復(fù)合機有很大的區(qū)別，特別是在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計是完全不一樣的。由于大中型工程復(fù)印機的運行功率相對較大，一般在3~10 kW，存在能耗高、運行效率低和能源利用不合理的問題。為此，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出油田大中型工程復(fù)印機節(jié)能技術(shù)改造課題，并取得良好的節(jié)能改造效果。

1 現(xiàn)狀

目前，油田企業(yè)大中型工程復(fù)印機主要品牌有精工（日本）SEIKO、奇普（日本）KIP、施樂（美國）XEROX、理光（日本）RICOH、瑞網(wǎng)（德國）ROW等。從使用情況來看，這些大中型工程復(fù)印機的質(zhì)量基本能滿足油田生產(chǎn)要求。

2 存在問題

工程復(fù)印機使用過程中主要存在以下問題：

1）設(shè)備空載率高，設(shè)備資源利用率低，系統(tǒng)能源利用效率低。

2）設(shè)備能耗高，存在著節(jié)能潛力。電源使用控制方案不合理，存在著優(yōu)化空間。

3）設(shè)備故障頻繁，設(shè)備開關(guān)電源可靠性差。

4）供電電源質(zhì)量差，存在諧波干擾信號，影響工程復(fù)印機的正常使用，且增加能耗。

3 節(jié)能技術(shù)改造措施

3.1 設(shè)計電源使用控制方案

將工程復(fù)印機設(shè)置為不使用時自動進(jìn)入低能耗休眠狀態(tài)。設(shè)置關(guān)閉顯示器時間為30 s，定時自動關(guān)閉顯示器。短暫休息期間，可使設(shè)備自動關(guān)閉顯示器；較長時間不用（超過1 min），使設(shè)備自動啟動“待機”模式；更長時間不用（超過20 min），自動啟用設(shè)備的“休眠”模式，定時自動關(guān)閉顯示器。

3.2 開關(guān)電源

對于ATX開關(guān)電源控制電路，按其組成功能分為交流輸入整流濾波電路、脈沖半橋功率變換電路、輔助電源電路、脈寬調(diào)制控制電路、PS-ON和PW-OK產(chǎn)生電路、自動穩(wěn)壓與保護(hù)控制電路、多路直流穩(wěn)壓輸出電路[4-6]。使用更可靠的ATX開關(guān)電源，替代原設(shè)備的開關(guān)電源。

3.3 控制顯示器亮度

將設(shè)備顯示器亮度調(diào)整到一個合適值，顯示器亮度過高既會增加設(shè)備耗電量，也不利于保護(hù)操作人員視力。

3.4 設(shè)計安裝電源濾波器

為了解決其他大型用電設(shè)備對工程復(fù)印機使用的干擾問題，采取了在工程復(fù)印機前安裝電源濾波器的方法，以確保電源供電質(zhì)量[7-8]。電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”。它是一種無源雙向網(wǎng)絡(luò)，其一端是電源，另一端是負(fù)載。電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

3.5 設(shè)計USB端口的外圍設(shè)備供電電路

在設(shè)計的供電電路中，可從USB端口源獲得可調(diào)穩(wěn)定的電源，其電壓值介于1.25~3.75 V。在沒有其他恒壓源時，USB端口可以給外圍設(shè)備供電，為500 mA、（5±0.05）V的電源。USB端口組成為：GND（地線）返回路徑和兩個信號電源線的VBUS（USB電壓）。如果只需要5 V時，可以直接連接至USB端口的VBUS，在VBUS和GND之間加一個10μF的濾波電容。

若應(yīng)用可調(diào)式電壓調(diào)節(jié)器，可得到1.25~3.75 V的穩(wěn)定輸出電壓值，其USB端口用于外部電路供電電路見圖1。穩(wěn)壓輸出電壓值計算見公式（1）。

圖1 USB端口用于外部電路供電電路

式中：VOUT為穩(wěn)壓輸出電壓，V；R2為電阻，Ω；R3為微調(diào)電阻，Ω。

同時，該供電電路具有保護(hù)電源短路或過載作用，其限制電流為500 mA，濾波電容不大于10μF，可以抵消浪涌電流。

3.6 其他節(jié)能減排配套方法

1）加強設(shè)備用電管理。對不需要運行的設(shè)備要及時關(guān)機，并拔掉電源插頭。若下班后不關(guān)電源，每天至少待機10 h，1臺工程復(fù)印機將增加耗電200 k Wh。

2）加強工程復(fù)印機的定期保養(yǎng)。做好設(shè)備日常防塵、防潮工作，設(shè)備集塵過多將影響其散熱效果，顯示器集塵將影響亮度。

3）工程復(fù)印機與打印機應(yīng)避免同時使用1個電源插座，防止兩者之間相互干擾影響。

4）提升設(shè)備的利用效率。同一辦公區(qū)域共用1臺工程復(fù)（打）印機，減少設(shè)備閑置，提高設(shè)備利用效率，節(jié)約能源[9]。

5）合理選擇打印模式。運用草稿模式打印，在打印非打印正式文稿時，將標(biāo)準(zhǔn)打印模式改為草稿打印模式，既省墨又省電。根據(jù)不同需要，打印盡量小字號，既可節(jié)省打印材料，又可省電。

6）合理選擇打印復(fù)印方式。當(dāng)打印的文件需要兩份以上時，最好選擇打印一份底稿后，再進(jìn)行復(fù)印，這樣的組合比直接打印多份文稿更省電。

4 應(yīng)用情況及實施效果

4.1 應(yīng)用情況

2020年10 月，對某采油廠1臺中型工程復(fù)印機實施了節(jié)能技術(shù)改造。該臺工程復(fù)印機額定功率為5 kW，使用時間已達(dá)10年，采取的技術(shù)改進(jìn)措施主要有應(yīng)用新的電源使用控制方案和ATX開關(guān)電源，安裝電源濾波器，控制工程復(fù)印機的顯示亮度等，并實施相關(guān)的節(jié)能減排配套方法。工程復(fù)印機實施節(jié)能技術(shù)改造前后測試數(shù)據(jù)對比見表1。

從表1可以看出，該臺工程復(fù)印機實施節(jié)能技術(shù)改造后，其負(fù)荷率提高了41.6%；有功功率下降了1.86 k W；無功功率由改造前的4.69 kVar下降到改造后的2.36 k Var，日耗電量下降了44.64 k Wh，節(jié)能效果明顯[10]。

表1 工程復(fù)印機實施節(jié)能技術(shù)改造前后測試數(shù)據(jù)對比

4.2 實施效果

1）節(jié)能效果顯著。該臺工程復(fù)印機按年有效運行時間200天計算，則每年可節(jié)電8 928 kWh。按0.653 kWh價格計算，則可節(jié)省電費5 829.984元。

2）提高了工程復(fù)印機的設(shè)備資源利用率和能源利用效率，提升了工程復(fù)印機的運行質(zhì)量。

3）降低了設(shè)備的無功功率，減小了無功損耗。

4）采用先進(jìn)的ATX開關(guān)電源，有效降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備的安全運行可靠性。

5）采用電源濾波器，解決了其他大型用電設(shè)備對工程復(fù)印機使用的干擾問題，并保證了供電電源質(zhì)量。

6）采取節(jié)能減排配套措施，不僅確保了每臺工程復(fù)印機安全高效低能耗運行，而且顯著改善了其作業(yè)辦公環(huán)境，實現(xiàn)了工程復(fù)印機綠色低碳環(huán)保運行。

5 結(jié)束語

通過實施油田企業(yè)大中型工程復(fù)印機節(jié)能技術(shù)改造，采取設(shè)計電源使用控制方案、選用ATX開關(guān)電源、控制工程復(fù)印機的顯示亮度、安裝電源濾波器，以及其他節(jié)能減排配套方法等節(jié)能技術(shù)改造措施，提升和改善了設(shè)備的能源利用效率，優(yōu)化了工程復(fù)印機的運行質(zhì)量，降低了設(shè)備運行成本，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。這些節(jié)能技改措施具有良好的推廣應(yīng)用價值。

參與文獻(xiàn)：

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