中小型化工廠的電氣節能設計

張曉茸　于康健

摘? ?要：電氣設計在建筑建設過程中具有重要作用，節能設計則是近年來得到重視的環節。基于此，文章以中小型化工廠的電氣節能設計原則作為切入點，予以簡述，再以此為基礎，重點論述可行的設計方法，給出照明系統設計、變壓器的選取、有功補償機制等內容，通過分析明晰理論，為后續工作提供參考。

關鍵詞：中小型化工廠;電氣節能設計;照明系統;有功補償

1? ? 中小型化工廠的電氣節能設計原則

1.1? 安全性

安全性是指在中小型化工廠的電氣節能設計以保證用電安全為基本原則，可做技術更新、設備調整，但不能以犧牲作業安全為代價。如2018年某地小型化工廠進行節能改造，廠方認為自身作業壓力小，因此選用了容量較小的變壓器，實際作業過程中，變壓器在短時間內進入過負荷運行狀態，金屬內芯被燒熔，幾乎釀成電力火災。在該事件中，廠方的初衷在于降低變壓器以及配套設施以免造成無端的浪費，調整參數的方式并非不可行，但變壓器容量過小又會造成過猶不及的問題，無法保證安全性[1]。

1.2? 可靠性

可靠性是電能供應和使用的基本原則，要求在中小型化工廠的電氣節能設計中，評析廠內用電需求，了解峰值用電時間段、用電量，做好記錄，并收集大量數據，根據時間遞進性了解用電信息的動態變化，在保證節能的同時，使供電作業穩定、持續。如某化工企業為小型企業，近年來因為效益理想擴大了生產規模，其用電需求較建立之初明顯增加，進行節能改造時，應首先收集當前工作信息，之后求取多年來的電能使用變化值、增加量，保證當前用電需求的同時，考慮未來變化，實現節能和穩定供電的兼顧。

2? ? 中小型化工廠的電氣節能設計方法

2.1? 照明系統設計

照明系統的節能，具有一定的長期價值，強調以音控設備替代傳統照明系統，實現作業效率、電能應用有效性的提升。音控設備主要依托音頻擴大器工作，在中小型化工廠中，可設置若干音控照明設備，將其音頻擴大器與控制終端連接為一個整體，日間關閉所有設備，晚間18：00時（夏季）、17：00時（冬季），啟動所有音控設備，使其處于待工作狀態。音控設備可布置于辦公室、倉庫等位置，不存在工作需求時，燈具處于關閉狀態，人員經過、查看各處情況時，發出的聲音可被音頻放大器捕捉，并快速傳輸給控制系統，可控硅電路啟動照明燈具。人員完成庫房、辦公室查看后，環境中無法繼續捕捉有效的響動，音控設備重新進入待工作狀態，直到次日早間5：00時（夏季）、6：00時（冬季）。音控設備的工作原理方面，借助光敏二極管，保持閉路電路系統內的電阻水平，使其維持在100 kΩ左右，以220 V交流電壓提供電能，可控硅電路發射極的電壓應維持在0.8 V左右，音頻放大器可捕捉的音量應在30 dB左右，放大倍數為3～10倍。

2.2? 變壓器的選取

變壓器的選取，牽涉到參數計算、數量核定和調試分析3個方面。可根據化工廠當前作業需求進行參數核定，一般要求變壓器的工作負荷不超過80%。如當前化工廠變壓器工作負荷水平保持在70%左右，可在進行節能設計時，選取與對應變壓器相同的設計要求。如進行新的化工廠建設，缺乏可借鑒參考，則選取同類生產規模企業進行對照分析，確定變壓器的容量、數量。調試分析方面，強調借助四輪調試，了解變壓器在不同負載水平下的工作參數[2]。四輪調試分別為空調調試、半負載調試、滿負載調試和過負載調試，分析思路為匹配分析，了解變壓器安全作業模式下的溫度、電流參數與調試所獲參數進行對比，如調試參數與標準參數存在差異，溫度過大、電流過小，表明變壓器容量不足，需更換容量更大的設備。原理上看，變壓器工作的安全參數一般為一個數集，如在50%負載下，變壓器的溫度應在55 ℃上下波動：

Q溫度=[最小安全值…52.3;53.6;54.5;55;55.8;56.3…最大安全值]

當變壓器在50%負載模式下的調試結果不處于上述數集中，就應嘗試更換，溫度過小應考慮更換小容量變壓器實現機能，溫度過大，則更換大容量變壓器保證作業安全。完成更換后，可進行二次調試，方式相同。

2.3? 有功補償機制

有功補償機制主要作用在于維持電壓水平的穩定，也有助于根據用電信息確定合理的配電方案、提供用電輔助，避免電能浪費。中小型化工廠的用電需求一般較為穩定，其用電設備以生產設備、機組為主，可在主要用電設備處設置有功補償裝置，該裝置與常規供電裝置處于并聯狀態，可獨立作業。當設備啟動時，常規通過來自周邊電網的電能提供動力，并將傳輸過程中的多余電能存儲于補償設備中，同時記錄當日對應設備的用電量。次日的工作中，以此前一日的用電量信息為基準，確定配電方案。生產活動開始后，啟動有功補償設備繼續存儲電能，如果電能供應不足，有功補償設備與電網提供的電流之間，將產生一個電勢差，有功補償設備中的電能，將反向進入電力線路中，保持生產環節的電壓穩定，同時輔助供電作業，避免大量配電導致的電能浪費，也能避免生產環節出現電壓不足、供電中斷的問題。有功補償機制廣泛適用于中小型化工廠的電氣節能設計。

3? ? 結語

綜上所述，中小型化工廠的電氣節能設計既是必要的，也具有可行性。原則上看，電氣節能設計要保證安全性，并重視供電的可靠性。具體方式上，包括照明系統設計、變壓器的選取、有功補償機制運用等，通過智能技術、充分的參數調試以及電壓平衡保持，使化工廠的用電需求得到滿足，同時降低能耗，實現節能。

[參考文獻]

[1]張博文.針對電氣自動化節能設計技術的實際應用對策[J].電子技術與軟件工程，2019（7）：111.

[2]蓋鵬飛.電氣工程自動化信息技術及其節能設計探討[J].南方農機，2019（2）：165.