電氣節能技術在石油化工工程設計中的應用

田 飛

（中海油石化工程有限公司，山東青島 266001）

1 電氣節能技術及其應用要點

1.1 技術原理

電氣節能技術在石油化工工程設計中，通過電氣節能設備實時分析電氣消耗數據以及設備運行狀態，通過分析得到結果展開優化，實現電能資源的節約[1]。一般電氣節能技術在工程設計中運用，①了解實際電能應用情況、運行系統能源節約情況；②觀察運行設備狀態，總結設備在運行中能源節約狀況；③石油化工生產期間采用的其他輔助技術在能源節約方面應用效果[2]。對于石油化工工程設計而言，所有電力設備運行均與設計建設效果有直接關系，而且電力設備與系統帶來的能源節約效果也關系到工程總體能源節約成效。除此之外，運用電氣節能技術加強能源規劃有效性，減少電氣設備的資金回籠時間，這也是石油化工工程設計非常重要的任務。在制定能源規劃方面，務必要綜合分析工程生產環境以及電力設備運行需求，確定石油化工工程建設目標，以實現經濟效益最大化為前提，對電氣能源節約技術、節能設備的經濟投入進行討論，確保能夠實現經濟效益與社會效益最大化。

1.2 電氣節能要點

石油化工工程設計中進行電氣節能處理，立足于電氣系統、照明系統、電氣設備這三個方面分別展開論述。結合石油化工產業可以確定的是電氣設備生產線數量較多，所以電氣節能在設計環節也是非常重要的一部分[3]。在工程設計中展開電氣節能分析，要滿足石油化工生產需求，保證生產環節所有電氣設備能夠安全運行。同時，在經濟性需求的基礎上，加強對節能和投資回收期這兩項問題的關注。最后，站在環境保護角度，電氣節能必須要同時展開能源節約和環保的分析，從多個方面優化石油化工工程設計方案，進而達到電氣節能設計的最佳成效。

2 電氣節能技術應用現狀

盡管電氣節能技術在石油化工工程設計中有非常明顯的應用價值，然而在實踐方面，電氣節能技術依然有很大的完善空間，工程設計領域也需要解決一些問題，盡可能地提高該項技術的應用價值。

首先電氣節能技術依然處在發展嘗試階段。與之相關的電氣節能設備、基礎設施等也需要進一步完善。提高設備性能，為石油化工工程提供高水平的服務，也能夠滿足當前社會基本需求。初期應用電氣節能技術，盡管也可以帶動行業發展。然而技術本身的應用實踐層面依然存在問題，現有理論不足以解決這一類問題，致使電力系統節能欠缺專業的指導。其次，電力電氣節能技術政策方面，處于信息化時代下，越來越多新興技術手段在石油化工領域得到應用，而且國家有關部門也對這一類技術給予高度重視，相繼推出了使用規范以及法律法規等，為技術應用規范性提供指導。但是，現階段行業發展與市場環境秩序混亂，而且整體來說情況較為復雜，在長久性戰略目標引導下，可能無法發揮出電氣節能技術配套政策的優勢，石油化工工程設計規范性無法得到體現，這也會限制電氣節能技術在行業領域的推廣與普及。站在客觀視角分析，電氣節能技術在石油化工生產中的應用具有非常理想的成效，然而技術的使用也存在一些影響因素，甚至會干擾到節能效果。所以，技術人員要正確認知節能減排目標，根據當前已經掌握的電氣節能技術，深入到市場環境中展開調查，根據調查結果發現電氣節能技術在應用方面存在的問題，通過優化加強節能效果，推動石油化工產業實現可持續發展。

3 石油化工工程設計電氣節能的方法

3.1 電氣系統節能設計

電氣系統節能設計重點關注變壓器選擇、系統功率以及線路功率可能導致耗損等問題。選擇變壓器時，因為石油化工工程設計對變壓器的需求量較大，加之變壓器是十分常規的電氣設備，所以變壓器選型要結合工程設計需求，尤其是變壓器的負載率。對于系統功率的確定，調節電氣節能應該不斷提升功率，減少電路耗損，這也是提升能源利用率非常有效的方法。當負載率在40%~60%，可將變壓器額定負載降低，以此來控制耗損率。為了有效控制變壓器的負載率，務必要制定切實可行的節能方案，而且要優先選擇新型、節能型變壓器，達到生產模塊能源消耗控制的效果。計算變壓器負荷率，公式為βb=βm=（1/R）1/2，此時效率可達到最高；按照公式R=PKH/Po計算得出變壓器損耗比，公式中Po為變壓器空載損耗，PKH是變壓器額定負載損耗。另外，變壓器負載調整率計算，應按照負載調整率=（滿載時輸出電壓-半載時輸出電壓）/（額定負載時輸出電壓）進行。變壓器運行原理如圖1。

圖1 變壓器運行原理

要想切實提高石油化工工程的運作效益，控制系統功率因數十分必要，而且系統功率因數的提升也可以加強能源利用率，節省電力與生產成本，降低線路電壓。對于所有用電設備的使用，均是按照電磁感應原理，例如電動機和配電變壓器，這一類設備都必須要創建交變磁場，轉換、傳遞能量。期間創建交變磁場要保證電功率，也就是所謂的無功功率。總結功率影響因素，包括人工補償、自然提高這兩種，具體應結合實際差別提出調節方案。功率因數即有功功率和視在功之比。通過功率因數可直觀呈現電源輸出視在功率利用率，當功率因數處在0~1，而且電氣系統功率因數接近1，此時電路無功功率呈現降低趨勢，代表視在功率利用率提高，而且系統電能輸送功率也得到加強。當提高了功率因素之后，可有效減少電路耗損。為了能夠優化功率因數，利用電動機選型、變壓器、電動機等諸多模塊，經過優化之后有效杜絕電機空載運行，也能夠提高設備功率因數。除此之外，并聯電容器補償、同步電動機補充、動態無功功率補償的模式也可以廣泛應用，提高石油化工工程設計環節系統電能輸送率。如果因為線路功率導致損失，那么在石油化工工程設計期間，建議優化線路設計方案，調整線路長度以及粗細，從而避免發生線路耗損問題。

石油化工工程設計過程中控制線路功率耗損，可獲得更為理想的電氣節能技術應用效果。如果電流在電阻介質中經過，必然會導致能量耗損，而石油化工工程具有復雜性，工程中含有大量多種類線路、設備，控制線路功率耗損要科學設計電氣線路，減少線路長度。優化線路耗損模塊。同時要考慮到外界環境因素的影響，例如正弦波可能導致畸變，如果畸變程度增加，在高次諧波能量作用下，基波分量隨之減少。電網電壓和電流基波等模塊為電動機常規運轉奠定了基礎，而系統內部電壓以及高次諧波電流會導致出現額外無功耗損，而且過電流與過電壓出現，也會降低系統設備運轉的穩定性與安全性。所以，要想解決電網高次諧波這一現象，務必要采用無源濾波技術，通過濾波器、電子控制設備等探測系統工作模塊，抵消畸變波形，隨之輸出標準性正弦波。

3.2 電壓節能設計

為了加強供電電壓穩定性，而且能夠快速達到額定電壓，必須要展開節能設計，若發現供電電壓存在異常波動，那么低電壓、高電壓在供電時效率也會降低。滿足石油化工工程設計需求，要提高系統供電率，加強電壓節能平穩性，其間也需要優化電壓運行模式，以免發生電壓不穩定問題。為此保證供電模塊的有效運轉，應該營造用電設備額定電壓最佳工作環境。很多用電設備處于額定電壓工況方可達到最高效率，如果供電電壓超過額定電壓，便會導致線路中的空載電流出現能源浪費問題；若是額定電壓超過了供電電壓，那么設備負載不會發生變化，導致線路內有較大負載電流形成，同樣會增加線路耗損與能源浪費。

3.3 照明系統節能設計

照明系統運行期間，為了達到節能設計目標，需要科學選擇節能型設備，例如發光效率高、能源消耗低的節能燈。這一類照明燈具不僅使用期限長，還不會帶來嚴重能耗，滿足節能設計要求。因為我國標準電網電壓為220V，若存在電壓過高現象，必然會導致照明設備出現額外熱量，也會縮短設備的使用期限。因此，節能設計方面可以調控照明系統回路電壓，以延長設備的使用壽命。

3.4 電氣設備節能設計

開展石油化工工程設計，其中電氣設備覆蓋范圍非常廣，而且現如今很多電氣設備已經實現了節能設計。如果電氣設備不需要運行，便可調整為節能運行模式，當需要使用電氣設備時再調整為工作狀態，最大限度地節省能源。

4 電氣節能技術發展趨勢

處于現代化社會環境下，市場經濟的發展必然需要能源的支撐，尤其是石油化工工程，科學運用電力能源帶動社會經濟發展，而且電力能源也與社會穩定和諧發展有直接關系。現階段社會經濟發展規模拓寬，能源耗損量也隨之提高。為了避免能源過度浪費，各行各業均確定了可持續發展這一目標，社會大眾開始關注能源耗損以及環境保護等問題。石油化工工程設計中運用電氣節能技術，是現階段實現電氣能源資源節約非常有效的方法之一。在能源可持續利用這一必然趨勢下，石油化工工程領域務必要完善能源管理制度，今后關于電氣節能技術的應用也要立足于節能減排、環境保護等方面進行創新，根據現有石油化工能源耗損控制得出的經驗，提高電力能源利用率。所有從業者端正自身的工作態度，正確認知電氣節能，不僅可以為石油化工行業可持續發展提供動力，也能夠在工程設計方面獲得更為顯著的電氣節能效益。

5 結束語

目前石油化工產業的電力能源浪費問題比較嚴峻，為了解決該問題必須要深入落實電氣節能技術。從電氣系統、電氣設備等方面著手展開優化設計，盡可能地減少能源耗損，既要推動石油化工產業生態化發展，又要在現有電氣節能經驗基礎上進行優化，提高石油化工工程設計中電氣節能技術實際應用價值，實現行業的節能減排目標。