現代水泥工業電氣設計中的節能措施

■謝耀光 ■中建材國際裝備有限公司，北京 100000

1 現代水泥工業電氣節能設計的重要意義

近年來，我國經濟建設水平全面提升，節能減排已成為當前各行各業發展的重要議題。水泥工業作為國家發展的重要組成部分，由于其具有效率低，能耗大等缺點，已經嚴重的阻礙了我國節能減排以及可持續發展的實現。在水泥工業生產中，對于電能的消耗極大，已經占到了水泥成本比重的三分之一，因此在水泥廠電氣設計中采取節能措施，能夠有效降低工業生產中的能耗損失，對國家節能減排和環境保護有重大意義，對企業降低成本、增強競爭力方面也有很大幫助。

2 水泥廠電氣設計中的節能

水泥廠電氣節能就是要從電網開始，在供、配、用電的各環節上挖掘節電的潛力。在運行過程中，還要對整個電網實施節能運行管理。

2.1 供配電系統的節能設計

在進行水泥廠供配電系統的設計時，應對廠區的整個供配電系統進行綜合分析，盡可能的實現系統間各部分的良好配合，從而達到降低能耗的效果。按照所轄車間負荷情況，合理的選擇變壓器的臺數及容量，對于分期建設或配套余熱發電的項目，在選擇變壓器容量及臺數時，還要把當前和終期目標實現等各種因素考慮在內，進行合理的選擇、搭配、預留等。以便由于淡、旺季及停窯檢修等原因造成負荷變化時，能夠靈活投入切除變壓器，實現經濟運行，減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

2.2 變壓器的降耗低分析

變壓器的損耗主要有鐵心的渦流損耗、原副繞組的漏磁損耗以及原副繞組的銅損耗。鐵損是線路的主要損耗，鐵芯的渦流多導致的浪費是其主要反面，若出現漏磁現象的產生，會造成鐵片功能與制作過程效率低下的嚴重損耗。為此，節能型的變壓器有了極大的發展空間，其能夠兼顧取向處理，促使矽鋼片磁場方向的穩定不變，從而進一步的減少渦流帶來的能源損耗的冷軋矽鋼片的S9(SL9)以及SC8 為主的等油浸變壓器或者干式變壓器，可以更多的運用于實際生產活動中。

2.3 供電線路的降耗分析

減少線路損耗可以通過合理設計電纜長度、降低線路電阻以及提高引入的電壓等級，選取合適的電機，通過減小線路電流等方法來降低線路損耗。廠區總降、配電站、電力室等應盡量靠近負荷中心，以縮短供電半徑，減少線路損耗。

(1)所使用電線的電導率應盡量達到最低。最合適的材料是銅絲，現實情況是，在負載較多的企業，使用銅絲，而在一些小型的廠房，多選用鋁絲。

(2)電線的長度不宜過長。第一，導線不可走遠，需要盡量的沿直線分布，第二，就一些低電壓的電路而言，可選擇不走彎曲的返回路線。第三，導線的面積應越大越好，對于長電線來說，在基本功能完成的基礎上，對電壓損耗進行考察，而選擇的截面可再擴大一階。實際上，對于電線長度達到100m，同時截面低于70mm2的部件而言，更加易于達到上述目標。

2.4 對于供配電系統的功率因數分析

功率因數越大，其相對的線路損耗就會越低，然而在供配電系統中會無法避免遇到一些其他的電力器材，如變壓器和光解析儀均具備感應性能，會延遲性的帶來不做功電流，且需貫穿與整個系統，從電線路直至用戶設備的終端。這樣復雜的過程必然會發生功率的能耗，為了降低此類能耗，可采取以下方法:第一，加大電氣設備的功率因數。在初期規劃階段需要有針對性的選擇功率系數高的相關產品，如現代較為常見的熒光燈具使用的均是電子式鎮流器。第二，采用靜電容器實施不做功彌補。電容器能夠得出提前式的不做功電流，進而彌補了不做功電流的落后效應，不但加大了功率因數，同時也減少了總體的不做功電流。

2.5 電動機節能設計

電動機的節能設計是水泥廠供配電節能設備中關鍵的一環。在實際情況中，對于電動機設計的節能措施，只能從運行過程切入，其中不但包含電容器彌補來降低能耗外，更主要的是降低電動設備的輕載及空載，由于在上述兩種下，設備的工作效率是極為有限的，甚至有很多的設備都處于低效率的運行中，對資源和成本造成了極大地浪費。對此情況最為有效的手段就是應用頻率變換來控制電動設備，使其在負載情況變化時智能的改變轉速，如此便可輕易的增大設備工作效率，進而實現能源的節約。

2.6 照明的節能設計

(1)完善照明制度規定。應確保水泥廠內部的燈光照明符合相關規范要求，同時滿足工廠內部工作人員的需求，在普通場所應盡量選用節能環保的熒光燈，而在照明要求較高的生產以及研發車間等，應該采用新型的高效節能式氣體光源，比如鈉燈與汞燈。

(2)注重對自然光的應用。在設計時需要深入考察當地的光照條件及水平，并結合建筑的相關知識，巧妙的運用自然光的優勢，如此便可大幅度的減少光照系統的能源浪費，該方法具有一定的普遍性，可用于企業生產生活的的各個方面。

(3)改善燈具的操控模式。對于室外場地等可以采用光電感應開關或遠程操縱控制;對于員工餐廳以及辦公區域等人流量大且燈具的平均使用時間較短的區域，可采用聲控開關;對于生產車間的燈具也可完全依賴與電氣總開關，推行人在有電及人走電停的節能模式。

3 加強電氣節能優化管理

根據實際的工作經驗，筆者認為，水泥廠的電氣節能優化管理主要可以通過以下幾個方面來實現:

(1)對全廠進行系統地電能消耗評估審計，從而編制合理的行動計劃，以實現工廠電能的優化。應先成立一個由機械、工藝、電氣以及自動化人員組成的團隊，并收集相關的數據，隨后現場進行電能與氣流的測量，測量各車間內大于37kW 的電動機的實際功率，同時應對同一天的車間電能需求進行收集記錄(包含峰值、電度表以及正常需求和最大需求等)，便于同現場測量結果進行比對。為實現計算系統的效率，應測量風機的流量及差壓，還有導葉片的壓力與氣體管道的直徑。對各項測量結果進行分析檢查，比較設備實際功率與理論消耗的值，找出全廠電耗過高的所有點，為制定行動計劃做好準備。

(2)根據評估審計的結果采取有效措施并提交生產例會研究討論，通過后確定電能優化行動的時間、預算和項目負責人，最終監督完成該行動計劃。

(3)電氣的優化管理措施。在電能的優化管理中應注意:第一，優化工藝及設備的連鎖;第二，電氣設備應進一步改進;第三，應使用軟啟動器提高電網的質量;第四，生產的合理安排與工藝的改進;最后應注意節電意識的宣傳和培養。

4 總結與思考

綜上所述，對于水泥廠電氣設計采取節能降耗措施具有重要意義，而水泥廠的電氣節能也有很大的潛力可挖。為實現社會的快速發展要求，作為能源型工業的水泥工業，實施節能降耗已經迫在眉睫。在水泥廠電氣設計中不僅需要滿足各項技術指標、使用功能以及工藝要求，還應充分考慮各項節能措施的可行性，進而有效降低企業的運行成本，為企業實現更大效益。