工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)探究

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【摘要】近年來(lái)，隨著我國(guó)智能化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，國(guó)家日益重視工業(yè)電氣的發(fā)展，同時(shí)也取得了巨大進(jìn)展，但全球可供工業(yè)生產(chǎn)的能源十分有限?？沙掷m(xù)發(fā)展是我國(guó)大力提倡的一種發(fā)展方式，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中如何減少能源消耗成為每個(gè)企業(yè)不得不去考慮的問(wèn)題。本文分析電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性、原則，列舉工業(yè)電氣設(shè)計(jì)的具體節(jié)能措施。

【關(guān)鍵詞】

工業(yè)電氣；節(jié)能技術(shù)；研究面對(duì)工業(yè)技術(shù)的成熟加之人們?nèi)找鏀U(kuò)大的需求，我國(guó)工業(yè)發(fā)展一直呈穩(wěn)步上升狀態(tài)。然而，我們?cè)谙硎芷鋷?lái)的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，不能忽視其引起的環(huán)境變化。工業(yè)生產(chǎn)意味著或多或少會(huì)造成環(huán)境的污染以及能源的消耗。眾多研究調(diào)查顯示，目前我國(guó)部分工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展以環(huán)境的破壞作為代價(jià)，得不償失。因此，我們應(yīng)當(dāng)將節(jié)能設(shè)計(jì)融入到工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中去。

1工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中使用節(jié)能技術(shù)的必要性

據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，如今我們的能源使用狀況不容樂(lè)觀。我國(guó)一直是人口大國(guó)，用電需求可想而知，加之近年來(lái)企業(yè)的增多，能源消耗過(guò)多。從某種程度上來(lái)講，工業(yè)發(fā)展意味著能源消耗，而能源消耗又會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的污染。環(huán)境污染問(wèn)題也是二十一世紀(jì)大家持續(xù)關(guān)注的焦點(diǎn)，環(huán)境污染帶來(lái)的最直接的影響就是人們的健康狀況受到威脅，由于環(huán)境遭到破壞而染上疾病的人數(shù)在不斷增多，我們不能無(wú)動(dòng)于衷。既然能源的總量是無(wú)法改變的，我們可以做到的就是技術(shù)創(chuàng)新，在工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)便可以有效地緩解地球上的能源壓力。國(guó)內(nèi)企業(yè)的不斷崛起意味著我們的節(jié)能潛力巨大，實(shí)現(xiàn)效益增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)共贏迫在眉睫，這就要求相關(guān)產(chǎn)業(yè)要采取科學(xué)合理的措施實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能。

2電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

2.1功能保證原則

功能保證原則是電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，引進(jìn)任何創(chuàng)新技術(shù)的同時(shí)都應(yīng)該保證原本功能的不受損，這是工業(yè)生產(chǎn)的基本要求。許多企業(yè)之前就出現(xiàn)過(guò)因?yàn)闉E用先進(jìn)技術(shù)而導(dǎo)致原有功能受損的情況，為了避免因小失大，這就要求工業(yè)電氣在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)對(duì)技術(shù)人員做好充足的培訓(xùn)工作，使其充分了解設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)以及可能會(huì)出現(xiàn)的故障之后再進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于影響原固有功能的節(jié)能方案應(yīng)直接否定。只有在保證功能的前提下融入節(jié)能技術(shù)，才能真正優(yōu)化整個(gè)電力系統(tǒng)，否則得不償失[1]。

2.2適用可行原則

適用可行原則是指設(shè)計(jì)的節(jié)能方案應(yīng)具有一定的現(xiàn)實(shí)性，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮設(shè)計(jì)方案中用到的設(shè)備是否已經(jīng)具備、技術(shù)是否已經(jīng)成熟、所需成本是否能承受，簡(jiǎn)言之，需要確保方案在實(shí)際情況下是否可行。有時(shí)方案看起來(lái)幾乎完美，但實(shí)則不滿足適用可行原則，對(duì)不同節(jié)能設(shè)計(jì)還需具體剖析，不能僅僅關(guān)注表面現(xiàn)象，要綜合考慮各個(gè)方面，最大程度上滿足適用可行原則。

2.3最大化節(jié)能原則

節(jié)能是工業(yè)電氣設(shè)計(jì)想要達(dá)到的最終目標(biāo)，也是節(jié)能設(shè)計(jì)想要實(shí)現(xiàn)的的最終意義。顯然除了要滿足上述原則，在工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中要遵循最大化節(jié)能原則。對(duì)于各個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)要將能源消耗降至最低，多采用新能源，引進(jìn)高效生產(chǎn)技術(shù)，完善設(shè)備，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)最大化節(jié)能。

2.4經(jīng)濟(jì)效益原則

在工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中，注重節(jié)能的同時(shí)還應(yīng)該注意成本和效益的相對(duì)比例，即投資成本不能過(guò)高。要考慮到引進(jìn)、準(zhǔn)備工作、成功應(yīng)用等多方面因素，電氣節(jié)能技術(shù)所需要的成本并不低，因此，如何在保證功能、滿足可行性、又可以實(shí)現(xiàn)最大節(jié)能化的同時(shí)還能節(jié)約成本，是各個(gè)企業(yè)的終極目標(biāo)。充分比對(duì)所有可行方案，做出資金預(yù)測(cè)以及效益分析是工業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)中必須要做到的[2]。

3電氣節(jié)能設(shè)計(jì)具體措施

3.1合理選擇用電設(shè)備

工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備多種多樣，而且大部分設(shè)備的耗電量都十分巨大，顯然在工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能設(shè)計(jì)是必不可少的，如何合理選擇電氣設(shè)備成為各個(gè)企業(yè)當(dāng)下需要深入研究的問(wèn)題。在工業(yè)生產(chǎn)中變壓器、傳輸機(jī)、壓縮機(jī)這些都是常用的設(shè)備裝置，起驅(qū)動(dòng)功能的電機(jī)應(yīng)用數(shù)量是最多的，耗電量也是最大的。工作人員應(yīng)該提前確認(rèn)好實(shí)際需要，計(jì)算相關(guān)效率、功率，根據(jù)需要去選擇有合適參數(shù)的電機(jī)，時(shí)刻把安全放在第一位。以機(jī)泵為例，實(shí)際選擇過(guò)程中要做出必要的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、判斷。如果機(jī)泵的功率過(guò)高，極有可能出現(xiàn)空載現(xiàn)象，不僅違背了節(jié)能設(shè)計(jì)的初衷還增加了電能的消耗；如果電機(jī)工作時(shí)的效率偏高，就應(yīng)該相應(yīng)降低電動(dòng)機(jī)的功率；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷較小時(shí)可以選擇搭配其他裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能?？偟膩?lái)說(shuō)，要降低設(shè)備的無(wú)功功率，提高實(shí)際工作效率和能源利用率。電纜也是電氣設(shè)備的重要組成部分，線損在工業(yè)損耗中占大部分。一方面，我們可以通過(guò)縮短長(zhǎng)度、增大橫截面積來(lái)降低損耗，或者換導(dǎo)電率較小的導(dǎo)線，從材質(zhì)選擇上進(jìn)行損耗控制；另一方面從功率因數(shù)角度分析，有時(shí)線路的損耗是功率因數(shù)滯后導(dǎo)致的。在合理選擇電動(dòng)機(jī)等設(shè)備之后，如果提高功率因數(shù)仍未滿足實(shí)際需要，則可以通過(guò)并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

3.2優(yōu)化配電系統(tǒng)

相比于民用電氣，顯然，工業(yè)電氣的應(yīng)用范圍更廣、使用程度更高，所用到的電氣無(wú)論是種類(lèi)還是數(shù)目都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通的民用電氣，耗電量也因此更大，所以，工業(yè)電氣的用電負(fù)荷等級(jí)往往會(huì)比較高。在這種情況下進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，首先，通過(guò)減少不必要的配電環(huán)節(jié)直接實(shí)現(xiàn)能耗的降低，簡(jiǎn)化了電力系統(tǒng)，具體來(lái)講，同一電壓級(jí)的配電級(jí)數(shù)應(yīng)小于等于兩級(jí)，避免配電環(huán)節(jié)的過(guò)多造成不必要的浪費(fèi)。其次，在滿足實(shí)際需要的條件下，盡可能選擇低電壓供配電系統(tǒng)，直觀上來(lái)說(shuō)，電壓水平越高相應(yīng)的損耗也越少。但需要特別注意的是要遵循本文中所提到的功能保障原則和適用可行原則，不能一味為了降低損耗而影響原有功能，或者降低安全系數(shù)增加風(fēng)險(xiǎn)。最后，在進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮變電所的位置選擇，這就需要提前計(jì)算電氣設(shè)備的相應(yīng)距離。比如，對(duì)于在距離電力室中心較遠(yuǎn)但負(fù)荷相對(duì)集中的配電設(shè)備區(qū)建立配電室，避免由于距離問(wèn)題導(dǎo)致配件的過(guò)度損耗以及傳輸成本的增加，通過(guò)科學(xué)合理的規(guī)劃選擇最合適的距離[3]。

3.3改進(jìn)照明系統(tǒng)

工業(yè)中的照明系統(tǒng)實(shí)際上并不復(fù)雜，但由于工業(yè)生產(chǎn)通常具有較大規(guī)模，所用到的照明工具數(shù)量巨大，因此改進(jìn)照明系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要措施。具體如下：一是采用新型照明光源。以往傳統(tǒng)光源耗能高、采光效果差、使用壽命較短，使用傳統(tǒng)的鈉燈、汞燈往往無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，而逐步發(fā)展的新型光源克服了傳統(tǒng)光源的缺點(diǎn)，大幅度提高光源的利用率，已經(jīng)基本可以達(dá)到節(jié)能的效果。除此之外，還可以采取傳統(tǒng)照明與現(xiàn)代照明相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)還可以改善照明效果。二是充分利用新能源照明，太陽(yáng)能是一種利用率很高的可再生能源，用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)采光，可以代替部分照明設(shè)備，減少電能的損耗。在白天可以使用導(dǎo)光管，使室內(nèi)得到充足光照，同時(shí)可以將收集到的太陽(yáng)光資源進(jìn)行合理利用，給建筑物照明。三是完善控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制并未很好提高電能的利用率，相比之下的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況控制燈具的開(kāi)關(guān)。上面提到的利用太陽(yáng)能采光實(shí)現(xiàn)照明有一定能夠的局限性，只能應(yīng)用在采光效果好、太陽(yáng)直射的地方，對(duì)于較偏僻不經(jīng)常有人經(jīng)過(guò)的地方可以安裝聲控開(kāi)關(guān)。四是合理布局照明設(shè)備。如果房間面積較小，可以使用集中照明方式避免浪費(fèi)，相反，對(duì)于面積較大的地方，使用分散照明。同樣地，對(duì)于照明要求高的地方可以采用混合照明方式，而其他要求不高的工作處可以選擇一般照明以節(jié)約能源將低損耗。

3.4使用功率因數(shù)補(bǔ)償

功率因數(shù)的定義是在交流電路中有功功率和相應(yīng)視在功率的比值。在其他條件相同的情況下，功率因數(shù)越大越好，表明設(shè)備的利用率高，如果功率因數(shù)過(guò)低則說(shuō)明無(wú)功功率太大。一般來(lái)說(shuō)，在我國(guó)工業(yè)電氣設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中功率因數(shù)位于電感性的0.9到1之間?，F(xiàn)實(shí)中，電動(dòng)機(jī)和電纜在工業(yè)電氣中的使用極為普遍，而且又是感性負(fù)荷，因此經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)功率因數(shù)滯后的現(xiàn)象從而增加損耗。功率因數(shù)補(bǔ)償則可以有效彌補(bǔ)這個(gè)問(wèn)題，其原理是通過(guò)減少無(wú)功功率的流動(dòng)，以及降低配電系統(tǒng)裝置因輸送無(wú)功功率引起的損耗。補(bǔ)償用電系統(tǒng)的功率因數(shù)有時(shí)也被稱作無(wú)功補(bǔ)償。具體方法如下：首先可以通過(guò)減小輸電電流來(lái)減小功率損失。當(dāng)輸電線路中的電流過(guò)大時(shí)，產(chǎn)生的焦耳熱越大，損耗也就越多，如果增大了電流必然會(huì)增加損耗。其次像上文3.1合理選擇用電設(shè)備中所述，可以進(jìn)行電容器的并聯(lián)，注意高雅黑低壓部分對(duì)應(yīng)不同的電容器[4]。

3.5加強(qiáng)工作人員的培訓(xùn)

我國(guó)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)現(xiàn)狀并不樂(lè)觀，工作人員的不重視占很大一部分原因。許多企業(yè)里的技術(shù)人員通常只是簡(jiǎn)單掌握了相關(guān)電力知識(shí)，節(jié)能意識(shí)尚未形成。企業(yè)可以開(kāi)展后期培訓(xùn)，比如加大節(jié)能技術(shù)的宣傳力度，開(kāi)設(shè)相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)課程，以此培養(yǎng)員工的節(jié)能意識(shí)。還可以實(shí)行獎(jiǎng)勵(lì)政策激發(fā)工作人員的積極性，在眾多設(shè)計(jì)方案中評(píng)選最優(yōu)節(jié)能方案，對(duì)優(yōu)秀員工給予相關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)，進(jìn)行優(yōu)秀員工節(jié)能宣講，讓工作人員意識(shí)到好的電氣設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如何將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)去才是當(dāng)務(wù)之急。只有技術(shù)人員的節(jié)能意識(shí)提高了，整個(gè)企業(yè)才能真正意義上滿足節(jié)能要求。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)電氣設(shè)計(jì)一直以來(lái)都是我們國(guó)家的重要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)刻不容緩，但實(shí)際上我國(guó)的電氣設(shè)計(jì)仍存在許多問(wèn)題，節(jié)能現(xiàn)狀也不樂(lè)觀。相關(guān)工作人員要高度重視，在遵循功能保證原則、適用可行原則、最大化節(jié)能原則和經(jīng)濟(jì)效益原則的前提下，通過(guò)合理選擇用電設(shè)備、優(yōu)化配電系統(tǒng)、改進(jìn)照明系統(tǒng)、使用功率因數(shù)補(bǔ)償、加強(qiáng)工作人員的培訓(xùn)等努力實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，將節(jié)能設(shè)計(jì)和工業(yè)電氣設(shè)計(jì)更好地融合在一起，進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能，推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]黃鴻翱.工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施綜述[J].廣西節(jié)能,2019(4):14-15.

[3]李同賓.工業(yè)電氣節(jié)能技術(shù)研究[J].黑龍江科技信息,2015(6):36.

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作者:刁成妍 于碩 王蔚然 馬學(xué)炎 單位:山東科技大學(xué)濟(jì)南校區(qū)