機械工廠設(shè)計中降損節(jié)能措施的探討

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 摘要：通過對機械工廠動力設(shè)備及照明的工作性質(zhì)分析，對節(jié)能措施主要從以下三方面進行闡述：在變壓器容量的計算及選擇；對動力設(shè)備運行中產(chǎn)生的無功率進行有效的補償；對配電間位置選擇的重要性。

關(guān)鍵詞：機械工廠   節(jié)約電能   措施   2003年以來，我國相當(dāng)一部分的地區(qū)電力出現(xiàn)不同程度的緊張，個別地方需拉閘限電，開源節(jié)流成為我國今后一段時期的重中之重。機械工廠作為我國耗電大戶之一（數(shù)量多、總裝機容量大），如何降低無效電能損耗，降低成本，提高經(jīng)濟效益已成為工廠設(shè)計人員及管理人員一項重要任務(wù)之一，鑒于上述原因，筆者就機械工廠如何實行節(jié)約電能這一問題作一探討，對配電設(shè)備、照明燈具及材料的選擇和減少無功損耗上進行論述。 1、優(yōu)化選材，從源頭上扼制能耗的產(chǎn)生 選擇能耗較小的配電設(shè)備、照明器具及管線材料是實現(xiàn)用電節(jié)能的基本措施。 1.1 配電變壓器容量的選擇 a. 工作時間長，滿負(fù)荷率低的設(shè)備包括：各種機床、木工機械、焊機等設(shè)備，這類設(shè)備特點是同時系數(shù)小，數(shù)量多，根據(jù)筆者經(jīng)驗，變壓器負(fù)荷率可選取80%~85%。 b. 工作時間長，滿負(fù)荷率高的設(shè)備包括：各種電爐及附帶變壓器、遠(yuǎn)紅外電熱干燥箱、冷凍空調(diào)設(shè)備、生產(chǎn)及生活用通風(fēng)機、球磨機、粉碎機等。此類設(shè)備特點是同時系數(shù)大、數(shù)量較少、單機容量大，設(shè)計時，宜在降壓變電所設(shè)置多臺變壓器同時運行，低壓母線分段運行方式，這樣在不使用這些設(shè)備時，可停運一臺變壓器，降低變壓器總損耗。 c. 工作時間短，滿負(fù)荷率高的設(shè)備包括：給排水泵、循環(huán)泵等輔助生產(chǎn)用設(shè)備，在此類設(shè)備所占總裝機容量比例不大時（小于10%），可不予考慮或只在用電高峰時考慮變壓器最高負(fù)荷率。 d. 工作時間短，滿負(fù)荷率低的設(shè)備包括：金屬、機修裝配車間用起重機、實驗室用試驗設(shè)備、檢測設(shè)備。此類設(shè)備可予不考慮負(fù)荷。 以上四類負(fù)荷基本涵蓋了機械工廠生產(chǎn)、生活的動力用電設(shè)備，通過對不同設(shè)備的工作性質(zhì)的分類分析，可使變壓器容量降低，從而降低變壓器的運行損耗。 計算變壓器容量時，首先要計算好總負(fù)荷，一般總負(fù)荷可由、總視在計算功率乘以同時系數(shù)確定，然后計算變壓器的總負(fù)荷，其值為：變壓器總負(fù)荷（kvA）=無功補償后的總負(fù)荷（kv·A）+變壓器損耗（kv·A）（有功損耗與無功損耗矢量和），最后確定變壓器的容量為：變壓器總負(fù)荷÷變壓器負(fù)荷率。變壓器負(fù)荷率一般取75%~85%為宜。 1.2 配電變壓器型號 選擇高效低能耗的配電變壓器具有重要的意義。目前國內(nèi)廣泛采用的S₉型配電變壓器的空載損耗與S₇相比平均降低了8%，負(fù)載損耗平均降低了25%左右，然而SCB系列在節(jié)能上有更大的優(yōu)勢。下表列出這幾種變壓器的損耗情況。   型 號 SCB8 S₉ SC₃ SCL 空載損耗 （W） 1440 （節(jié)能型） 1700 2450 2540 負(fù)載損耗 （W 75℃） 8350 10300 7450 9400 注：以上均以額定電壓為10kv，額定容量為1000kvA為例。 從上表可以看出，SCB8系列空載及負(fù)載損耗最低，S₉型次之。由于機械工廠對環(huán)境要求不高，加之SCB8系列干式變壓器價格昂貴（同容量干式變壓器比油浸式價格高1倍）一般可選用S₉型油浸式變壓器，但從長期運行看選用SCB8型變壓器較為經(jīng)濟。 2. 采用節(jié)能型電器設(shè)備 交流電動機的降損節(jié)電： 機械工廠中的水泵、軸流風(fēng)機、機床用傳動設(shè)備應(yīng)采用高效節(jié)能的電動機，如Y系列及其派生的系列電動機具有體積小、重量輕、噪聲低、起動性能好和絕緣水平高等優(yōu)點。如采用YX系列高效電動機其效率比Y系列又提高3%，電動機負(fù)載率75%~100%之間運行時間可獲得高效率。根據(jù)負(fù)荷變化情況選擇交流電動機的調(diào)速方式是降損節(jié)能又一有效措施，故機械工廠內(nèi)水泵、軸流風(fēng)機等電動機可考慮配置變頻調(diào)速控制器。 3. 合理放置配電間位置 機械工廠中的設(shè)備數(shù)量種類多，容量相差懸殊，配電間位置確定應(yīng)與工藝人員密切配合，使其盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短配電線路的長度，減少電能的額外損失。為降低傳輸過程中的損耗，供電線纜宜采用銅線。對大容量遠(yuǎn)距離的用電設(shè)備進行壓降校驗，必要時適當(dāng)放當(dāng)放大一級截面選配線纜。 值得注意的是三相平衡，三相線路之間的負(fù)荷要保持平衡，無論是照明還是單相用電設(shè)備，在三相上所接負(fù)荷盡量保持大小相等或相差很小，因為隨著數(shù)控機床電焊機及固態(tài)開關(guān)等非線性負(fù)載在機械工廠中的大量使用，使得電氣裝置內(nèi)的諧波和諧波電流含量加大，從而使導(dǎo)線電流超出正常負(fù)載電流，造成電能損耗。 4. 降低無功損耗 機械工廠中大量的用電設(shè)備造成了無功電能損失，無功功率補償是實現(xiàn)節(jié)電節(jié)能的又一重大措施。無功補償裝置一般設(shè)于變配電室的低壓母線上進行集中補償，這樣可減少電力系統(tǒng)的無功功率傳輸?shù)脚潆娋€路上的電流，因此減少了這部分線路的電能損耗。但對車間內(nèi)部來講，由于無功仍從低壓母線經(jīng)干支線送到設(shè)備端，因此，電壓損失及電能損耗沒有得到根本改善，從而沒能達(dá)到完滿的節(jié)能效果。若想從根本上補償無功，最理想的方法是從設(shè)備端采取無功補償措施，但這種方法對于電機數(shù)量多、起動方式名異的機械工廠來說，實行起來非常困難，困為隨著補償電容器數(shù)量的增多，其故障率相應(yīng)增加，最終影響工作效率。為此，筆者根據(jù)經(jīng)驗，設(shè)計中一般在車間支干線配電箱內(nèi)采用并聯(lián)的金屬膜自愈式低壓電容器對運行的機床設(shè)備進行整體無功補償，這樣即避免了設(shè)備因負(fù)載變動或反復(fù)起停對電容器的損壞，又起到了減少支干線的電能損耗，同時減小了線纜線徑及開關(guān)。 在實際中采用這種補償方法還應(yīng)注意，補償容量不宜過大。應(yīng)按下式選擇補償電容的無功容量：Qc≤ 3 U_NI。（kVar） 式中：Qc — 無功功率補償容量 （kVar）       U_N — 電源額定線電壓（kV）       I。— 干、支線中電動機空載計算電流（A） 5. 照明節(jié)能 照明負(fù)荷雖然在機械工廠總負(fù)荷中所占比例很小（約5%~10%），但燈具如選擇不當(dāng)，長期運行積累的損耗也相當(dāng)驚人。為此，機械工廠照明應(yīng)盡量選用發(fā)光效率較高的節(jié)能型熒光燈，金屬鹵化物燈。盡量減少白熾燈的使用。選擇鎮(zhèn)流器時也應(yīng)注意幾點：1. 電子鎮(zhèn)流器雖然無功功率補償效果好，但只適用于周圍環(huán)境對電子干擾要求不高的場合。2. 如周圍環(huán)境對電子干擾要求較高最好選擇電感式鎮(zhèn)流器或復(fù)合式鎮(zhèn)流器來彌補電子鎮(zhèn)流器的不足。