邬振
天津市轻工业设计院 天津 300193
摘要：在我国经济建设飞速发展的过程中，工业生产起了决定性作用。但是在工业生产的过程中，会消耗大量的能量，背离了我国倡导的建设节约型社会的目标。为降低工业生产过程中的能源消耗，国家大力支持电气节能的发展。进入21世纪以来，节能已然成为各行各业竞相追逐的主流话题，甚至一度成为工业生产行业的发展趋势。将电气节能作为工业行业生产的目标，助推行业的改革升级，促进经济绿色发展，让中国经济的生命力更加旺盛。
关键词：工业电气设计；电气节能；注意的问题
引言
随着工业技术的日益发展，工业生产中电气设备使用越来越多，随之用电成本在生产成本中的占比越来越大，为了实行可持续发展，节能降耗是工业生产中长期需要解决的问题，同时工业技术的发展使得能源消耗量逐年增加，政府号召各行各业节约能源，所以研究工厂电气节能技术是非常有必要的。
1工业电气节能设计的原则
在工业生产中，进行电气节能设计的主要目的就是为了节约资源、减少浪费，以提高生产过程中经济效益。所以在设计的过程中需要将节能性、经济性、适用性作为基础原则，以达到工业生产过程中的节能的目的。换句话说电气节能设计的方案同时需要将工业电气系统的投入产出比考虑在内，而不是单纯的节能，必须要满足可实施性这一前提。从根本上来讲，电气节能的设计过程并不是一味地降低能量消耗，而是将一些多余的损耗做出处理来达到节能的效果。
2生产节电技术和措施
2.1提高配电系统中的功率因数
输电线上的损耗Ｐ＝ＲＩ×Ｉ＝Ｒ×（ＰＮ／Ｕ／ｃｏｓφ）２，在Ｕ和ＰＮ都不变的情况下，提高功率因数ｃｏｓφ会降低输电线上的功率损耗。将１０ｋＶ、４００Ｖ无功补偿电容器切换在自动位置，保证功率因数在０．９以上，尽量等于１。对长期不开启设备和系统进行停电或停运操作，对于平均负荷小于其额定容量４０％左右的轻载电动机，将其定子绕组接线改为三角形接法。另外，通过主变有载调压装置，维持１０ｋＶ电压在经济、安全范围内运行（保持９．８５以上），减少设备及系统发热损耗。
2.2合理的供配电系统设计
为满足工业电气的需求，在进行设计时就要做好供配电系统的设计，将供配电系统合理优化，以达到真正的节约能耗。(1)精简供配电系统的环节，以免造成多余损耗;(2)供电系统电压选择要合理，以减少损耗;(3)变电所深入负荷中心，以减少消耗;(4)采用功率因数补偿的设计减少损耗。
2.3制氢车间节电技术
制氢站有四台电解槽，在正常生产时，制氢站一台电解槽一天要消耗３万多度电，经过分析研究，制定如下节电技术措施。（１）电解液的电压损失与电解液的电导率成反比，运行中选用电导率较高的电解质溶液作为电解液，然而电解液的电导率又与电解液的浓度及温度有关，所以在纯水中加入适量的ＫＯＨ，使浓度控制在２９％～３０％，槽温控制在８５℃。（２）在电解液过程中加入添加剂，可以有效地降低电耗。在电解液中加入五氧化二钒，可以降低阴极的超电压，同时将氢气碎小气泡聚集成大气泡，使氢气从电解液中分离的速度加快，从而降低电解液的含气度，达到节能降压的目的，其加量配比溶液质量的０．２％。
2.4照明系统的节能优化
为了保证工业生产的有序进行，工业企业都会在厂房内部安装大量的照明设备，以满足生产作业的需要。
这些照明系统的使用也造成了能源的消耗，因此，对照明系统进行节能设计也极具必要性。在选择照明设备时，除了要优先选择在节能设计上较为先进的系统外，也要对灯具的控制方式根据企业的实际情况加以考量，选择分区控制或是增加照明点，来方便企业生产。除此之外，对于照明系统的控制方式，我们还可以根据实际情况来增加调光开关或是集中控制等办法，达到在不影响照明效果的同时降低电能的消耗。
2.5还原车间节电技术
某多晶硅厂采用改良西门子生产法生产，平均每生产１ｋｇ多晶硅，综合耗电量为１２０ｋＷｈ，共有２０台还原炉，还原炉作为多晶硅生产的核心设备，也是最主要的耗电设备，节能技术主要表现在以下方面。（１）硅材料的电阻与温度成反比，温度越高，电阻越小，通过对还原炉的钟罩内壁进行抛光，形成镜面效果，提高内部热反射效率，提高还原炉内部温度，使得硅芯能在较低电压下击穿，既能提高开启效率，又能减少运行时间。（２）利用还原炉冷却水带走的热量，加热进料温度或者经处理被用作锅炉给水，减少换热设备开启数量。（３）在每次启动还原设备前，认真检查还原炉变压器及其冷却水管、低压设备、调功器、自控仪表、物料供应情况等确认均处于正常状态，另外确保硅芯及石墨底座安装良好，不应出现接地现象，保证一次性顺利启动。（４）运行过程中密切观察硅棒生长情况，在确保正常运行的情况下，尽可能使硅棒生长直径增大，降低用电单耗。
2.6弱电系统的节能优化
对于工业生产而言，厂房是进行工业生产的主阵地。为了保障企业的安全生产，就需要对厂房进行合理的消防安全规划，帮助厂房降低火灾隐患。很多厂区为了方便工人作业及管理者的监督，会在厂区设置各种安全保卫系统，这样虽然是保证了安全的生产，但是无形之中也增加了电气设备的数量，致使能量消耗增加。因此对弱电系统进行节能措施的优化环节是必不可少的。
2.7设计节电技术
在设计方案中应有电气节能说明，选用节能设备、采用节能控制方式等。（１）选用节能设备。虽然变压器的效率较高，但是工业生产中变压器数量多、容量大，总的损耗也较大，所以在设计时宜选用节能型变压器。变电站１１０／１０ｋＶ主变宜采用有载调压变压器，当用电负荷较小，电网电压较高时，调低电压；当用电负荷较大，电网电压较低时，调高电压。近些年，非晶合金铁芯变压器逐渐被广泛使用，其铁损仅为普通硅钢变压器的２０％。工业生产中电动机使用数量多，提高电动机自身效率及运行效率是重要的节电途径。宜选用Ｙ型高效节能电动机，电动机功率因数一般高于０．９，输出效率平均比普通电动机高４％，能耗降低２０％～３０％。根据生产工艺参数选择功率匹配的电动机，功率在２００ｋＷ以上的可采用额定电压为１０ｋＶ的电动机。为了适应不同的工艺需求，电动机的输出功率应该是可调的，但是如果电动机在工频运行时，则会大大降低运行效率，浪费电能，这种系统下可采用变频器控制。可以根据不同的负载特性设定不同的变频器运行模式，如在平衡系统中，将变频器设置为ＰＩＤ运行模式，根据负载侧的运行相关参数调节运行频率；在固定运行系统中，根据工艺需求，将变频器的频率设定在某一数值上进行运行。
结束语
工业电气的节能设计是一个覆盖面广、综合性强、科学性高的工作，需要设计人员根据每个工业生产情况的不同来进行有区别的设计。设计人员不能只凭借以往的经验或是工厂之前的设计而没有使用任何新型的节能产品、节能技术就草草了事。一个好的电气设计的节能方案一定是从经济、性能、效率、技术等各方面综合研判的结果。统筹兼顾，进而实现真正的节能。
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