節(jié)能的應(yīng)用

何先木

摘 要：在冶金工業(yè)能源管理、工藝節(jié)能、熱工理論、爐窯熱工、燃燒技術(shù)、筑爐材料、回收利用、動(dòng)力節(jié)約、測(cè)控技術(shù)、環(huán)境保護(hù)和技術(shù)信息等，在其各方面都有節(jié)能潛力。本文主要介紹了冶金電力節(jié)能技術(shù)，變頻器、電容補(bǔ)償器節(jié)能原理及應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：變頻器；補(bǔ)償電容；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）18-0011-01

節(jié)能降耗顧名思義是指節(jié)約工業(yè)生產(chǎn)中使用的能源，同時(shí)降低原材料的消耗，簡(jiǎn)言之就是節(jié)約能源、降低消耗，用最少的投入去獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。

冶金行業(yè)是高耗能企業(yè)，如：物運(yùn)廠長(zhǎng)距輸送皮帶機(jī)；煉鐵廠裝料主皮帶機(jī)，熱風(fēng)爐的助燃風(fēng)機(jī)；中厚板廠大型初軋電機(jī)，以及相應(yīng)通用設(shè)備除塵風(fēng)機(jī)及大型泵和遍布的軌道起重機(jī)，等等。

1 節(jié)能技術(shù)及節(jié)能措施

冶金企業(yè)要想減少電能的損耗，應(yīng)從幾方面入手，一是提高電器設(shè)備的效率，二是提高電氣系統(tǒng)的功率因數(shù)，進(jìn)而減小無(wú)功電流，同時(shí)要合理供電，減少線路損耗。

1.1 電力變壓器節(jié)能

電力變壓器是換能效能較高的設(shè)備，盡管如此，仍存在空載損耗、負(fù)載損耗和熱損耗。主要節(jié)能措施有：

（1）選用高效能變壓器，如選用油浸式變壓器S9以上系列高效產(chǎn)品。不少老舊產(chǎn)品，使用不盡合理，因而節(jié)電挖潛空間很大。以1600kVA的變壓器為例，S9型和S11型的負(fù)載損耗均為14.5kW，但空載損耗S9型為2.4kW，S11型為1.64kW即S11型的空載損耗比S9型降低約30%。（2）配電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。合理的配電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，是發(fā)揮管理的能動(dòng)作用，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，避免浪費(fèi)的有效措施。

典型的容量相同的兩臺(tái)變壓器，而兩臺(tái)短路電壓接近相同，其這兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行的方式是，則在一臺(tái)變壓器A單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，在一定條件下投入另外一臺(tái)變壓器B，而成為兩臺(tái)變壓器A、B并列運(yùn)行方式，其變壓器綜合功率損耗△PZA、△PZAB的計(jì)算式分別為：

△PZA=POZA+PKZA （1）

△PZB=POZB+PKZB

△PZAB=POZAB+PKZAB （2）

式中：POZAB=POZA+POZB

PKZAB=PKZA+PKZB

令：△PZA=△PZAB，對(duì)式（1）和（2）聯(lián)合求解，可得出綜合功率臨界負(fù)載功率SLZAB。

SLZAB=2SN （3）

將式（1）和（2）的特性曲線分別繪在圖上（略），式（3）的解SLZAB為兩條曲線的交點(diǎn)。

即為單臺(tái)和兩臺(tái)并列運(yùn)行變壓器臨界負(fù)載功率。由此得出兩種情況：

當(dāng)S

當(dāng)S=SLZAB時(shí)，兩臺(tái)變壓器A、B并列運(yùn)行較經(jīng)濟(jì)；

當(dāng)SLZAB>SN時(shí)，變壓器滿載前一直是變壓器A運(yùn)行較經(jīng)濟(jì)，當(dāng)變壓器A滿載后再投入變壓器B并列運(yùn)行較經(jīng)濟(jì)。

1.2 變頻器節(jié)能技術(shù)

變頻器節(jié)能主要是在風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)在設(shè)計(jì)選型上，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)未在滿載下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，富余能力增加了有功功率消耗，造成了電能的浪費(fèi)。

1.2.1 變頻器的節(jié)能原理

風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口開度或出口的擋板、閥門開度來(lái)調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入電功率大，且大量的能源消耗在閥板的截流過(guò)程中。當(dāng)使用變頻器調(diào)速時(shí)，如果有富余流量，則通過(guò)降低泵輪或風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速即可滿足生產(chǎn)工藝的要求。

1.2.2 變頻器的節(jié)能量計(jì)算

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界的用量中約有60%是通過(guò)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)消耗的。由于考慮啟動(dòng)、過(guò)載、可靠性、系統(tǒng)安全等原因，高效的電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在大馬拉小車的低效狀態(tài)下運(yùn)行，采用變頻器對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，可使電動(dòng)機(jī)與負(fù)載相匹配的高效運(yùn)行狀態(tài)，這樣可節(jié)省大量的電能。生產(chǎn)中負(fù)載種類繁多，大致分為平方轉(zhuǎn)矩、恒轉(zhuǎn)矩和恒功率等幾大機(jī)械特性。下面僅對(duì)平方轉(zhuǎn)矩類負(fù)載進(jìn)行計(jì)算預(yù)測(cè)。

如果用變頻器控制，將風(fēng)機(jī)、泵類的閥門、擋板開到最大，管路內(nèi)阻尼最小，能量損耗也少。

閥門和擋板節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)的功耗：

式中：Pe—額定流量時(shí)電機(jī)輸入功率KW

QN—額定流量

用變頻器調(diào)速控制時(shí)，若流量的調(diào)節(jié)范圍（0.5～1）QN，則節(jié)電率為：

1.3 電容器功率因數(shù)補(bǔ)償

電容器功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)姆N類：（1）集中補(bǔ)償。（2）單獨(dú)就地補(bǔ)償。（3）組合就地補(bǔ)償。

對(duì)于容量較大，負(fù)荷平衡且運(yùn)轉(zhuǎn)率高的用電設(shè)備的無(wú)功功率，宜就地補(bǔ)償，這種補(bǔ)償效率最高，但因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響電容器組故障率也高。補(bǔ)償基本無(wú)功的電容器組宜在配電所內(nèi)集中補(bǔ)償。在有工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化自動(dòng)化程度高的流水線、大容量機(jī)組的場(chǎng)所，宜分散補(bǔ)償。

2 結(jié)語(yǔ)

倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，用以節(jié)約現(xiàn)有能源消耗量，提倡環(huán)保型新能源開發(fā)，造福社會(huì)。冶金企業(yè)在電力線路、變壓器、電動(dòng)機(jī)及其控制、照明等節(jié)能潛力巨大。通過(guò)節(jié)能減排措施，可以降低能源投入，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司營(yíng)銷部.重點(diǎn)用能行業(yè)節(jié)能技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2013.9.

[2]姚志松，吳軍.節(jié)電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐叢書[M].中國(guó)電力出版社，2010.3.

[3]程文，卜賢成.低壓無(wú)功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2012.3.