节电分析（共10篇）
节电分析 篇1
1. 节电控制系统简介
节电控制系统 (见图1所示) 的主回路采用三对反并联晶闸管做为调功器, 这样可以动态跟踪电机的功率因数或输入的电功率, 从而达到最佳节电效果, 在负载突然增加时也可得到及时的响应, 避免电机堵转。该系统还采用AVR单片机, 实现完善的保护功能, 并且能够根据电机负载变化的情况, 自动检测油井下的工作状况, 并根据油井下的工作状况, 作出分析与判断, 使油井始终工作在最佳的工作状态, 降低了不必要的能量损耗, 达到了节电的目的。
2. 抽油机能耗、效率分析
根据异步电动机工作特性曲线 (如图2所示) 及效率公式可知:G=P2/P1=1-EP/P1 (1)
式中:EP为电动机总损耗EP=Pcu1+Pcu2+Pfe+Pmec+Pad;P2为输出机械能;Pfe为铁耗Pmec为机械损耗;Pcu1、Pcu2为铜耗。
可见, 当电动机负荷较大时 (大于50%) , 电动机的效率和功率因数较高。而电动机在轻载和空载时, P2很小或为零, 在电压和频率不变的情况下, 由于磁通和转速变化引起的机械损耗很小, 而定子、转子铜耗分别与定子、转子电压平方成正比, 此时电动机电压并未变化, 因此, 此时电动机的效率和功率因数都很低。其主要原因是当轻载和空载时电机定转子的损耗占了总电能的主要部分。这就是造成电能浪费的主要原因。如果电机工作在轻载和空载时, 在保证电动机正常运行的前提下适当降低电压, 这就可以节约很多电能。尤其是在抽油机等大量时间运行于空载或轻载情况下节能就更为明显。
3. 综合节电效率计算
三相电参数采集模块采用高精度多功能三相电能专用计量芯片ATT7022A为核心, 以AVR单片机为控制芯片, 对外用标准RS-232串口通讯, 可以与主控板配合使用, 又可以用在其他设备上, 作为具有独立功能的模块使用。ATT7022A能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角频率等参数。ATT7022A片内集成了6路16位的ADC, 采用双端差分信号输入。电压通道Un经电压互感器变换为015V左右而电流通道Ib时的ADC输入是由电流互感器并联适当的电阻变换为011V左右。电流电压采样数据中包含高达21次的谐波信息。所以依据有功功率公式:
真无功功率公式:
计算得到的有功功率和无功功率也至少包含21次谐波信息。ATT7022A提供一个SPI接口, 方便与外部MCU之间进行计量及校表参数的传递。
对节电率的测试验收, 采用直接在用电设备上安装三相有功电度表, 比较在负荷相近的情况下、相同的运行时间内, 市电 (不安装节电装置) 与节电 (安装节电装置) 两种运行方式下的实际用电量, 按照以下公式计算节电率。
式 (4) 中, W市电为等时市电运行的用电度数;W节电为等时节电运行的用电度数。电机降压节能, 主要节省的是无功功率, 提高了功率因数, 而有功节电主要节省的是电机自身损耗的一部分, 且随着负载率的上升而锐减:负载系数β=0.1时, 有功节电效率可达15%;β=0.2时减到为5.3%;β=0.3时节点率锐减到2.1%。按照我国国标GB124971995的相关规定, 综合节电率计算应该考虑无功经济当量。
测试可以使用普通的三相多功能测试仪进行测试, 在负荷相近、相同的运行时间内, 测量市电与节电两种运行方式下的有功功率和无功功率等参数, 要保证这二者之间的测试间隔在1小时的时间, 其综合节电率如下。
式 (5) 中, T为设备工作时间 (h) ;ΔP为安装节电控制装置前后的有功功率差值;ΔQ为安装节电控制装置前后的无功功率差值;P为未安装节电控制装置前的有功功率;Q为未安装节电控制控制前的无功功率;KQ为无功当量, 一般取值为0.08～0.1。
摘要：本文介绍一种以晶闸管为主要功率元件的抽油机节电控制装置, 并对该系统中的抽油机的能耗、效率及综合节电效率等技术指标进行分析, 通过分析证明该系统工作稳定, 节电效果比较好。
关键词：抽油机,节电控制,技术指标
参考文献
[1]贺益康.电力电子技术基础[M].杭州:浙江大学出版社, 1995.
[2]陈国呈.PWM变频调速及软开关电力变换技术[M].北京:机械工业出版社.2001.
绿色选择：节电篇 篇2
空 调
1. 根据房间尺寸选用空调，一平方米约需160瓦的冷却电力。
2. 不要把空调安装在阳光直接照射的地方，而应该选择房间里的阴凉位置。
3.定期清洁过滤器。
4. 夏季把空调设置在26摄氏度。如果居民楼、酒店、公司、办公楼等把空调调至25℃~27℃，既能节省电费，又能减少二氧化碳排放，从而减少酸雨，减缓全球变暖。26℃既能让人觉得凉爽，同时也不会太冷。
5. 购买新空调时，了解其能效标识。
冰 箱
1. 根据家庭需要购买合适尺寸的冰箱。 冰箱越小，消耗越小。
2. 冷冻室上置的冰箱比双开门冰箱节省电力 10%～15%。
3. 不要把电冰箱摆放在产生热源的电器旁 。
4. 不要靠墙放置冰箱，以利于冷却机组的热量散发。
5. 不要把冰箱温度调得太低， 新鲜食品区域推荐的温度是2.7℃～4.4℃，冷冻室的温度是-15℃。如果有单独的冷冻室用于长期储存食品，它的温度最好保持在-17℃。
6. 定期除霜，霜是冷的不良导体，会增加发动机运行的能耗，冷冻室也要及时除霜，结霜厚度不宜超过1厘米。
7. 确定冰箱门密封良好，用一张纸做实验，把它一半夹在冰箱外，一半夹在冰箱内，如果你能轻易地将纸抽出来，那就需要调整碰锁和更换密封条。
8. 放入冰箱的食物应用保鲜袋或保鲜纸封好，或放入密封容器中，没有包好的食物会释放水分，使压缩机工作频繁。
9. 热的食品应晾凉至室温再放入冰箱。
10. 开冰箱门的时间越短越好，冰箱内的食物应有序地安放，以避免长时间开门寻找。
洗衣机
1. 购买新机型时，注意其耗电耗水量。
2. 不要一次洗太少的衣服，待洗衣物达到洗衣机处理量时一同清洗（通常5公斤左右）。洗衣物数量不够洗衣机处理量时，选择洗衣机的半负荷程序来减少用水。
3. 使用滚筒式洗衣机，滚筒洗衣机较之波轮式洗衣机节水1/3，省电最少1/6。
4. 洗衣机设有不同温度选择时，选用低温而不是高温，洗衣机在加热水时，要消耗大部分能源。
照 明
1. 使用节能灯，紧凑型荧光灯比普通荧光灯寿命长，也更节能。
2. 靠窗户安排工作空间，不用窗帘或使用浅色窗帘，可以更多利用自然光线而不用人工照明。
3. 工作照明时，仅针对工作空间而不是整间房间。
4. 随手关灯，无论在家还是在办公室都需要注意。
5. 节能灯比白炽灯节能80%，平均寿命延长8倍，热辐射仅20%。
热水器
1. 燃气热水器比电热水器更节能。
2. 热水器的最理想容量是人均20～25升。
3. 当不使用时，关闭你的热水器开关。
4. 安装低流量的淋浴头，以淋浴代替泡澡。
燃气炉
1. 使用适当尺寸的锅来烹饪相应的食物量 。
2. 锅的尺寸与加热单元相匹配 。
3. 金属锅比普通锅传热快。
4. 加盖烹饪食物，更有效利用能源。
5. 高压锅和微波炉能节省能源和烹调的时间。
杏北油田集输系统节电潜力分析 篇3
变工况运行的离心泵实现变频调速, 是经济合理的运行方式[1]。目前, 采油四厂共建成转油 (放水) 站50座、脱水站7座, 安装变频调速装置79套 (运行62套) 、磁力耦合调速装置1套, 2010年集输系统耗电1.9756×108k Wh (表1) 。
2 集输系统设备能耗情况
地面集输系统耗电设备有掺水泵、外输泵、污水泵、电脱水器及各类泵等, 其中主要耗电设备为掺水泵、外输泵和污水泵, 因此, 对全厂各站运行的这三类泵的能耗情况进行分析。
2.1 转油站掺水泵能耗
分析全厂50座转油站掺水泵运行情况, 通过对各站设备的单耗、负荷率和节能技术应用情况等几方面进行分类统计分析, 结果如下:
1) 应用变频调速装置的掺水泵平均单耗较低 (1.02 k Wh/m) 。目前, 全厂350座转油站有21座转油站掺水系统安装变频调速装置 (有14座转油站的掺水变频调速装置运行, 7台调速设备停运) 。
从图1可以看出, C、D、H转油站虽然安装调速装置, 但是掺水单耗仍高于平均值, 分析原因是:由于C、D转油站的掺水变频装置未实现闭环, 变频装置工频运行, 变频器参数未能进行同步设置, “大马拉小车” (负荷率分别为58.7%和72.9%) 导致单耗较高。而H转油站由于掺水量较大, 需同时运行2台排量为80m3/h的掺水泵, 但只有1台掺水泵安装变频调速装置, 因此导致单耗升高。
2) 掺水泵负荷率在90%以上的转油站掺水单耗较低 (图2) , 平均为1.06 k Wh/m3。
3) 余下19座转油站 (其中有4座为安装变频未运站) , 由于未安装 (停运) 节电设备, 且平均负荷率仅为62.2%, 因此掺水单耗较高, 平均单耗为1.43 k Wh/m3。
2.2 转油站外输泵能耗
全厂50座转油站外输泵均安装变频调速装置 (其中运行40台, 停运10台) , 通过对各站设备的类型、单耗、负荷率和节能技术应用情况等几方面进行分类统计分析, 结果如下:
1) 应用节能设备变频调速装置的外输泵平均单耗较低 (0.26 k Wh/m3) 。目前, 全厂50座转油站均安装变频调速装置 (有40座转油站的输油变频调速装置运行, 10座转油站调速设备由于各类问题停运) , 其中运行1台外输泵的转油站有34座, 平均单耗为0.23 k Wh/m3 (图3) 。但变频调节也存在一定的局限性, 转速提高一般不能超过额定转速的10%, 否则泵效率太低, 甚至无法工作[2]。
运行2台以上外输泵的转油站有6座, 平均单耗为0.41 k Wh/m3, 能耗相对较高, 分析原因是:由于多泵运行时, 变频调速装置仅能控制单台泵的电动机转速, 其余泵只能工频运行, 故导致能耗升高。而以这种模式运行的6座转油站中仅C和D转油站单耗为0.41 k Wh/m3, 其他4座转油站平均单耗仅为0.32 k Wh/m3 (图4) 。查找原因得出4座转油站运行的外输泵均为螺杆泵, 通过现场实际运行分析, 螺杆泵与离心泵比较在不应用变频调速装置的前提下, 同排量的螺杆泵比离心泵节电45%, 因此4座转油站的单耗较低。
2) 变频调速装置未运行的转油站目前有10座, 外输泵负荷率在90%以上的转油站输油单耗较低 (图5) , 平均为0.31 k Wh/m3 (有5座转油站) 。
2.3 脱水站外输泵能耗
全厂7座脱水站均运行1台外输泵, 且变频调速装置都处于运行状态, 平均单耗为0.23 k Wh/m3。
从图6可以看出, A联合站平均输油单耗为0.43 k Wh/m3, 明显高于其他脱水站输油单耗, 分析原因为:A联合站变频器参数设置未能与外输量同步, 即液位降低时, 变频器控制电动机的转速不下降, 电动机仍高转速运行, 导致单耗较高。
2.4 脱水站污水泵能耗
对7座脱水站污水泵单耗进行分析, 全厂污水泵平均单耗为0.19 k Wh/m3。从图7可以看出, F联污水泵单耗为0.38 k Wh/m3, 在7座脱水站中最高, 分析原因是:F联平均外输污水量为491 m3/h, 外输污水泵3台, 按照目前外输水量启动1台排量486 m3/h的泵便可以满足生产, 但实际运行中只启动1台2#泵, 因电流过大、负荷偏高, 导致值班室配电盘过热;因此需要同时运行2#、3#污水泵, 由于运行2台污水泵排量过大, 为控制排量泵出口闸门不能完全打开, 导致F联外输单耗过高。
在运行的6座脱水站中E联和G联由于应用了调速装置, 所以单耗为6座脱水站中最低, 特别是E联脱水站2套污水泵系统分别采用变频调速 (深度) 和磁力耦合 (三元) 装置节电效果最好。而D联由于油系统污水沉降罐改造, 采用自压流程, 污水泵停运, 所以单耗为零。全厂脱水站污水泵运行情况见表2。
注:根据对变频节电效果的研究, 调速装置对负荷率小于85%的泵平均节电30%左右, 而对于负荷率大于85%的泵节电效果不明显, 因
3 集输系统节能潜力分析
3.1 应用节能设备的潜力
从集输系统能耗现状可以得出, 应用节能设备和匹配合理的机泵节电效果明显高于其他机泵, 但由于产液量不断波动很难达到液量与泵排量的实时匹配, 因此, 目前最为有效的节能办法便是应用节能设备, 对各节能设备的节电情况的分析见表3。
3.2 工艺改造的节能潜力
从D联污水泵停运的节电效果可以看出, 在工艺设计上采用自压流程生产是未来脱水站污水泵节电的最大潜力。今后可以根据生产需要进行改造, 如果杏北油田5座脱水站 (C、G联脱水站站内无污水站, 改造难度较大) 的污水泵全部停运, 预计可节电664.1×104k Wh/a。
4 经济效益评价及结论
集输系统的节电潜力主要有三个方面:
1) 对负荷率低于85%的泵, 恢复变频、实现闭环和新建调速装置, 该措施实施后, 预计可节电609.2×104k Wh/a, 年节约生产成本362.23万元。
2) 将离心泵更换为螺杆泵, 此项改造后, 预计可节电1 505.6×104k Wh/a, 年节约生产成本895.23万元。
3) 对脱水站污水泵采用超越流程改造, 该项工艺实施后, 预计可节电664.1×104k Wh/a, 年节约生产成本394.87万元。
参考文献
[1]何平.离心泵变频调速技术的应用效果[J].应用能源技术, 2004 (2) :42-43.
“妙招”用对方法才节电 篇4
??为了证实微博内容，记者决定亲自试验，首先购买了一个可以测量家用电器实时用电情况的多功能功率计量插座。
??夏季使用最多的家用电器当属空调，网上的“节点妙招”建议开机时，设置高冷以最快达到降温目的，当温度合适时，改中、低风，空调温度设置最好不低于26℃。
??记者选取一间26平米的卧室做实验，实验前室温为26度，测试空调是格力1.5匹壁挂式变频空调，实验目标是在一个小时的试验时间里保持室温24度。实验开始，将空调温度设置在22度，并用最强风挡。在开机5分钟内，室温降到24度，这时候计量插座显示耗电0.2度。随后，将空调温度调为24度，并依次改为中、低风。在一个小时的试验时间里，室温一直维持在26度，计量插座显示耗电1.2度。而在对比试验中，一直将空调温度设为24度，室温在15分钟后达到测试要求，一个小时的用电量是1.5度，多用了0.3度电。通过对比试验，记者发现，这个方法有点用，但是过于麻烦，室温也相对高。
??“节电小妙招”其中另一条是，“减少使用家电待机功能，每台家电设备在待机状态下功率为5至10瓦不等，一年耗电40度左右。如果养成将家里较长时间不用的电器插头拔掉的良好习惯，可以避免家庭电能的浪费。”
??记者选取“先锋”落地扇、LG液晶电视、电吹风和联想笔记本电脑进行试验，发现，电器关闭后，电源插头未拔出，“先锋”落地扇测试结果是不耗电， LG液晶电视待机状态功率电源显示功率为0.2瓦，换算成一年耗电量约为1.8度，电吹风待机状态下的功率也是0.2瓦，而联想笔记本插着电源显示功率为0.8瓦，换算成一年耗电量约7度。在实验过程中我们发现，笔记本的电源线在一头连接电源，另一头不连接电脑的情况下，也会消耗电量。
??而且电源插座其实也耗电，记者用公牛五座插线板测试，在打开电源不连接任何电器的情况下，插线板功率也是0.1瓦，换算成一年耗电量约为0.9度左右。
??实验结果是，电器关闭后，电源插头未拔出，一些电器会耗电，一些电器则不耗电。
??对此，北京节能环保促进会的相关专家告诉记者，有的电器设有电源总开关设备，关闭电器后，即不会消耗电能。有的电器没有电源总开关设备，关闭电器后，部分元器件还处于通电状态，电能仍在继续消耗中。
??另外，北京节能环保促进会还提醒市民，煮饭至水干饭熟时应立即拔下插头，否则，当锅内温度下降到70摄氏度以下时，它会断断续续地自动通电，既费电又会缩短使用寿命。
??电视不看时应该拔掉电源插头，有些电视机插入电源，就会预热显像管，功耗约5～10瓦；电视机亮度不宜开得很亮，如51厘米彩色电视机最亮时功耗为85瓦，最暗时功耗只有55瓦。音量不宜过大，因为每增加1瓦音频功率，就要增加3～4瓦电功耗。
??用洗衣机洗衣服的时候还要注意，耗电量取决于使用时间的长短。一般合成纤维和毛丝织物洗涤3～4分钟，棉麻织物洗涤6～8分钟，极脏的衣物洗涤10～12分钟。同样的洗涤周期，“弱洗”比“强洗”的叶轮换向次数多，反而费电。
节电分析 篇5
在港口煤炭输送过程中, 皮带输送机是重要的设备。煤炭通过陆地运输到港口后, 将煤炭从车上卸载、存仓到装船都由皮带输送机完成, 输送量可达6 000~7 000 t/h。皮带输送机全程距离长达十几公里。每台皮带输送机以2~3台额定功率为6 k V的电动机为动力系统, 电动机通过变速装置和驱动滚轮系统实现对煤炭的输送。港口皮带输送系统的功率负荷是按照电动机容量的最大负载确定的, 然而港口皮带输送系统的正常运行往往达不到所设定的额定功率;同时其往往存在空载和轻载现象, 也就是皮带机的日常运行负荷远远小于设定的负荷值。这就使得皮带输送系统的电动机效率没有完全发挥出来, 电动机长期处于低效率的运行状态下, 从而导致了部分电能的浪费。因此, 要实现在最低电能状况下皮带输送机的最佳运行模式, 就应当对煤炭输送系统的节电技术进行深入的研究和探讨。
1 港口连续输送系统的运行特性
皮带输送系统在冶金、采矿、动力、建材等行业都得到了广泛的应用, 是物料搬运系统中的重要组成部分。此外, 日常生活中也常常使用到连续输送设备, 例如自动扶梯、机场的行李输送带等。连续输送系统可沿着一定的路线均匀地输送货物, 与间歇机械输送设备相比有着不同的特点。
1.1 连续输送
连续输送设备与间歇性的机械输送设备不同。连续输送设备一旦启动将保持一定的速度持续不断地输送货物材料等, 因此可采用较高的输送速度, 从而建立高效率的物料输送模式, 其输送的效率远远超过间歇式机械输送。
1.2 设备沿线布置
连续输送设备应沿着整条输送线路有效布置, 整个传输系统的整体协作十分重要。工厂以及企业内部的输送线路一般是固定的, 并不会随便移动。而港口由于都是大批货物的装卸船作业, 因此在堆料和取料过程中往往需要改变输送路线, 所以港口的连续输送设备一般并不固定在某个特定的地点, 而是根据实际的货物卸载、堆料的需要进行移动。
2 港口煤炭连续输送设备节电技术方案
根据上述港口煤炭连续输送设备的功能消耗和能源浪费现状, 相应的煤炭连续输送设备节电方案可从2个方面实施。一方面, 根据港口煤炭连续输送设备的实际电能消耗, 建立完善的电能管理和调节系统, 构建信息的自动采集和能源消耗的智能分析系统;另一方面, 可根据输送皮带机的运行状况建立实时监控体系, 而后根据实际的运行电能需求动态配置电动机的负载。
2.1 自动采集和智能分析系统
为了解决电能消耗管理中的问题, 准确掌握输送设备的电能运行状况, 港口节电技术的开展和实施都应构建电能信息的自动采集和电能的智能分析系统, 从而将输送系统的电能消耗以及设备运行过程中的信息结合起来, 建立综合的考核机制和有针对性的、以传输流程为体系的电能消耗考核方法。
一般情况下, 节电技术是由电量数据采集—数据整理分析—总结—分析问题—处罚或奖励等环节构成的, 从而持续地改进电能浪费现象, 提高电能利用效率。电量信息的自动收集和电能消耗的智能分析系统由电量采集装置、信息采集系统以及数据分析系统3个部分构成。
2.1.1 电量采集装置
电量采集装置通过PLC以及控制网络建立电量的信息采集系统, 而后对变电所内相关传输设备的脉冲输出信号进行采集, 建立设备电能消耗的实时跟踪体系。为了降低系统的开发成本, 港口煤炭连续传输设备的节电系统可以采用远程方式输入模块采集电动机的脉冲信号, 并通过以太网实现测试数据的传输。
2.1.2 信息采集系统
电能信息采集系统是通过工业以太网构建的基于PLC的信息监控系统, 同时它将信息收集系统与电量信息采集装置结合起来来构成信息的采集体系, 并根据电能的工作站体系建立两者之间的联系和沟通架构。信息采集系统可实现对各个设备运行和工作状况中电量使用情况的管理和掌控, 同时也可对单个部门或者某个工作岗位的用电状况进行分析和管理。
2.1.3 数据分析系统
数据分析系统以局域网为实现技术, 搭建基于C-S的计算机信息系统, 构建电能数据分析体系, 并实现电能信息的准确、迅速查询。通过构建SQL SERVER数据库系统, 建立了相关企业生产控制和管理分析系统。同时通过信息系统服务器的连接, 在构建的以太网基础上实时传输电量数据及电动机设备的运行数据。而后可根据设备的实际电能需要, 按照设备流程的各种方式实现对不同设备工作状况下能源消耗的统计、分析和比对, 从而实时生成电量消耗报表以及单位电量曲线变化表, 这就为能源的管理和电能消耗的指标考核奠定了基础。
2.2 电动机的动态配置
在具体调查和港口煤炭连续输送设备测试要求的基础上, 笔者设计了一系列电机运行性能方案, 经过具体研究其需要经过以下几个过程:
2.2.1 电动机动态配置测试内容
应针对当前港口煤炭连续输送设备系统中的电动机驱动进行合理设计和配置。皮带机技术改造的重点和关键在于电动机启动及运行的数量, 同时还应明确取料机的位置状态以及工作方式, 而后确定皮带机、电动机启动和运行台数。因此, 在测试过程中需要对不同工作状况下的3台电动机进行测试, 其中包括对电动机电压、电流、供电频率、无功功率以及功率等数据进行收集和测试。
2.2.2 硬件的设计
BQ1皮带机的电机额定电压为6 k V, 硬件设备的测试需要电压、电流互感器以及智能显示仪表和PC机等设备。电压互感器采用YY接法, 而电流互感器采用星形接法, PC机则根据标准的通信协议转换器实现仪表内部电压、电流和功率等相关信息的搜集。
2.2.3 软件的设计
电能测试系统上位机软件界面由实时数据图形显示、数据显示、历史数据图形显示、数字显示和系统设置等部分构成。
2.2.4 具体测试实验
实验前期工作准备好后则可进行电机电能消耗的测试, 需要对3台电动机在不同工作状况下的参数变化进行测试, 从而明确电动机运行过程中的电能消耗, 为制定输送设备的节能方案奠定良好的基础。
2.2.5 实验数据的分析
实验完成后, 应对电机测试实验的数据进行分析, 具体包括电动机在空载、轻载和重载状况下的工作状况和电能的消耗状况, 而后得出相应的结论。
3 节能管理系统效果分析
3.1 建立了实时数据的采集和分析体系
电量自动采集、能耗智能化分析和管理系统的使用, 在很大程度上改变了传统的电量信息采集和分析方式, 使得计算机的数据采集和分析取代了人工抄表和数据分析模式, 从而使采集到的数据更为准确可信, 这在很大程度上解决了由于人工数据采集方式所导致的数据不准确的问题。同时该系统的应用也明确了生产和作业流程中的整体电能消耗, 以计算机为数据分析的技术保障, 实现了生产与适时消耗紧密联系的模型和体系, 同时形成了电能消耗曲线表, 使电能消耗的分析更为直观可信, 从而为节能措施的采取提供了数据支撑和保证。
3.2 建立了生产调度系统的能耗考核体系
在港口煤炭连续输送设备的运行过程中, 建立了生产调度系统的电能消耗考核体系。连续运行设备各流程的启动和停止由生产的调度中心统一指挥、统一负责, 而流程启动和停止时间的早晚则根据相应港口输送的需求来确定。生产过程中流程合理的启动和停止时间对生产的能源消耗有着直接影响。电量自动采集和能耗分析系统的投入使用, 使得各流程的能源消耗数据能够得到及时有效的反映, 从而让系统人员能以准确的数据为依据进行系统电能需求的调节和控制, 并根据具体的指标考核规范指挥人员的行为, 使生产的指挥人员能在保证正常生产的基础之上, 建立综合的考评体系以及全过程的节能降耗体系。
3.3 制定了科学合理的能源消耗指标
单个部门能源消耗指标的确定, 首先应以能源消耗的基础数据为依据, 并且也要考虑到部门以及班组, 以增强指标的可操作性, 从而保证节能奖惩制度的建立和落实。同时也能推动各部门针对节能降耗积极开展工作, 基层部门可根据本部门月份所使用的电能状况进行分类统计, 在月末针对目标完成情况进行奖惩, 从而使系统能源消耗的考核切实得到执行。
4 结语
港口煤炭连续输送设备节电管理系统的投入使用和实际运行, 为连续输送设备作业流程能耗考核体系的构建提供了可信的指标和数据。通过电能体系的考核, 建立了煤炭连续输送系统的生产量化分析体系, 保证了节能管理工作的科学性, 从而为卸载程序效率的提高和流程的优化提供了良好的保证, 同时也有效降低了装卸过程中的能源消耗, 持续提高了能源的使用效率。在使用了电量自动采集以及能耗智能分析系统后, 输送设备的能源消耗明显下降, 从而节约了系统运行的成本, 实现了经济的可持续发展。
摘要：阐述了港口连续输送系统的运行特性, 给出了港口煤炭连续输送设备节电技术的参考性理论方案, 并通过分析节能管理系统效果, 明确了港口传输设备节电技术研究所具有的实际意义。
关键词：港口,煤炭,连续输送设备,节电技术
参考文献
[1]赵峰.限流装置在长距离输煤皮带机系统节能降耗中的作用[J].资源节约与环保, 2007 (4)
[2]张同戌, 张德文, 谢文宁.港口带式输送机节能改造的技术措施[J].水运科学研究, 2008 (1)
[3]张德文, 谢文宁, 张同戌.港口散货堆场带式输送机减电机运行节能技术研究[J].港口装卸, 2008 (6)
[4]崔广健, 陈立平.日照港煤堆场皮带机节电试验研究[J].港口装卸, 2007 (2)
[5]郜磊.基于PLC技术对皮带机集中控制系统的优化设计[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2010 (2)
[6]徐学鸿.胶带输送机的异步电动机星——三角形变换节能[J].港口装卸, 1997 (2)
[7]刘其凯.皮带机电控系统设计研究[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (4)
[8]杨春波.无功补偿对低压电网功率因数的影响[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (9)
[9]许家帅, 胡明, 张亚敏.浅谈我国港口节能减排技术现状及其应用[J].天津科技, 2009 (4)
节电分析 篇6
1 水泵变频调速节能原理分析
1.1 电机和水泵特性分析
根据交流电机工作原理的转速特性可知:
式 (1) 中:n为电机转速;f为电机的电源频率;s为转差率;p为电机的极对数。
由于电机的s和p为定值, 所以由 (1) 式可知电机的转速与电源频率成正比例, 通过改变电源频率就可平滑改变电动机的转速, 实现变频无极调速。
又根据流体力学的基本定律可知:
式 (2) (3) (4) 中:Q1, H1, P1分别为水泵在n1转速时的流量、扬程和功率;Q2, H2, P2分别为水泵在n2转速时相似工况条件下的流量、扬程和功率。
由公式 (2) (3) (4) 可以看出, 当要求调节流量下降时, 转速n成比例地下降, 而此时轴功率P成立方关系地下降, 即水泵电机的轴功率与转速近似是立方比的关系。如果通过调速方式改变水泵流量, 当水泵流量下降一半时, 即n1/n2=1/2, 则P1/P2=1/8, 可节电87%.可见, 降低转速可大大降低轴功率, 这也是变频调速在应用上节能效果十分显著的原因。
1.2 水泵运行特性分析
水泵节能离不开工况点的合理调节, 调节方式有以下两种:1管路特性曲线的调节, 例如阀门节流;2水泵特性曲线调节, 例如水泵调速。用水泵调速来调节水泵特性曲线的方法在节能方面效果好, 是节能的主要方式。而变频调速在改变水泵性能和自动控制方面优势明显。
在流量相同的情况下, 变频调速控制避免了阀门节流控制下因压头升高和管阻增大所带来的能量损失。在流量减小时, 变频调速控制使压头反而大幅度降低, 所以它只需要一个比阀门控制消耗小的来充分利用功率损耗。通过上述变频调速控制流量的方法, 可以大大节约电能。
1.3 恒压变频供水系统的工作原理
恒压变频控制系统通过变频器实现水压闭环控制, 其测量元件为压力传感器。装在泵出口管路中的压力传感器会将压力信号变化数据传给变频器。根据装置扬程的要求, 变频器中存有一个出口压力的设定值 (恒压) 。当系统用水量增加时, 变频水泵出口压力会低于设定值, 变频器的频率会逐步增加 (一般变化范围为30~50 Hz) , 同时控制电机速度提高, 水泵轴功率增大, 水泵的流量增大;当到达所需恒定压力值时, 系统处于动态平衡。当管网中压力增大时, 变频水泵出口压力会高于设定值, 变频器的频率会逐步减小, 同时控制电机速度下降, 水泵轴功率减小, 水泵的流量减小;当到达所需恒定压力值时, 系统再次处于动态平衡。系统就根据压力传感器反馈信号不断进行调整, 以达到恒压供水的目的。
2 变频改造效果分析
2.1 改造实例
阜新自来水总公司的凌河水源厂和闹得海水源厂于1980年和1983年投入运行, 担任着阜新地区80万人口和工矿企业的供水任务, 日设计供水能力为2.0×105 t, 泵站均采用“一拖三”的运行方式。经过30多年的运行, 出现了设备陈旧、耗能高、运行方式落后、管网稳定性差等问题, 水泵机组为全天候运行, 电能浪费严重, 节电潜力较大。鉴于此, 为了节约能源、降低成本, 保证输水管网的安全可靠运行。2012年对6座泵站中的6台高压水泵机组进行了变频节电技术改造, 水泵电机电压等级均为10 k V, 容量分别为280~500 k W, 总容量2 275 k W。
2.2 节能估算
根据GB 12497有关标准, 对水泵电机经济运行设计的规定有如下计算公式。
采用阀门节流时, 对应的电机输入功率PL与流量Q的关系为:
采用变频调速时, 水泵的节电率可按下式估算:
式 (5) (6) 中:PL为阀门调节时电机输入功率;PN为变频调速时泵的输入功率;Pe为水泵额定流量时电机输入功率;Q为水泵实际流量;QN为额定流量。
由式 (6) 可知, 只要知道实际流量与额定流量的比值, 就可估算出节电率。
以1#号水泵机组电机 (10 k V/500 k W) 为例进行计算:阀门节流方式的调节范围为 (0.8~0.9) QN, 根据实际运行工况, 阀门平均开度取值为85%, 即Q=0.85QN, 年工作时间h=8 640 h。计算出节电率和年节电量, 并根据投资费用计算出投资回收期。
PL= (0.45+0.55×0.852) ×500=423.7 k W, 则节电率Ki=ΔPi/PL= (423.7-500×0.853) /423.7=27.5%, 年节电量=PL×Ki×h=423.7×27.5%×8 640=1 006 711 k W·h.
可见, 1#水泵机组经过变频改造后年可节约电量为1 006 711 k W·h, 变频调速方式与阀门节流方式相比, 节电率为27.5%.依以上公式计算经过变频改造后6台水泵年可节约电量为4 580 500 k W·h, 按电费电价0.65元计算, 6台水泵节约电费合计为297.7万元。本次改造投资444万元, 直接投资回收期为18个月。
2.3 改造效果分析
2.3.1 节能效果显著
从变频改造前后各一年的用电统计结果看, 改造后年实际节电量为4.4×106 k W·h, 与理论计算值基本相符, 每年为企业节约电费支出280万元左右, 实际节电效果非常理想。
2.3.2 电机实现软启动
使用变频调速后, 变频器的软启动功能使启动电流从零开始, 最大值也不超过额定电流, 减轻了对电网、电机水泵和控制系统的启动冲击, 延长了电机和阀门的使用寿命。在整个运行范围内, 电机保持平稳运行, 无异常振动和噪声, 改善了工作环境。
2.3.3 提高了系统运行的功率因数
使用变频调速后, 由于变频器内部滤波电容的作用, 电源侧的功率因数由0.85左右提高到了0.95以上, 减少了无功损耗, 减少了线损和设备的发热。
2.3.4 降低了设备运行与维护费用
采用变频器后, 电机转速降低, 减少了电机轴承和水泵叶片的磨损, 延长了维护周期和设备运行寿命, 降低了维护工作量和检修费用。
2.3.5 增强电机的保护功能
与改造前相比较, 变频器具有过流、过载、电压、温升等多项保护功能, 能够更好地保护电机。
3 结束语
本次供水系统的变频技术改造达到了节能降耗和提高供水系统稳定性的目的, 不但使企业提高了效益, 而且为今后的现代化水厂建设打下了基础, 也为中小城市供水企业的节能改造作了有益的探索。实践证明, 水泵变频调速技术是一项有效的节能降耗技术, 不论是在节能效果、设备的投资回收、运行的经济性方面, 还是在供水系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面, 都具有较大的优势。
参考文献
[1]毛正孝, 赵友君.泵与风机[M].北京:中国电力出版社, 1999.
节电分析 篇7
关键词：企业合理用电,铝型材生产企业,节电潜力
1 电能利用状况
1.1 工艺流程
铝型材生产的工艺流程如图1所示：
铝锭在熔炉中受热融化成铝液，加入铝硅合金锭、镁锭等一同熔炼，再铸造成圆型铝棒;铝棒在挤压机上通过模具挤压出各种规格的型材，这些型材称为基材料，基材料可直接作为产品，也可供下一工序继续加工;基材料放进特定的酸碱槽液中，以铝基材为阳极通电氧化，使型材表面形成氧化保护膜，着色采用电解着色工艺，将金属离子(镍离子、亚锡离子)填充到氧化保护膜中，使氧化膜显现出不同的颜色，电泳是把型材放入电泳槽中，通电使丙烯酸树脂附着在型材表面;在基材料上喷上特定粉末，然后加热固化，形成喷涂保护膜，则成为喷涂产品。
1.2 生产用电消耗情况
经对7家铝型材企业的用电情况进行统计，得到各工艺电力消耗占全部生产用电比例情况如下：熔铸占1.13%～15.17%，挤压占31.53～55.97%，氧化占30.62%～60.32%，喷涂占1.51～7.10%。可见氧化和挤压是主要耗电环节。
1.3 供电系统及用电设备能效水平
“十一五”期间笔者参加了佛山地区多家铝型材企业的节能监测工作，对部分企业检测数据汇总分析，可以大致了解到铝型材企业供电系统和主要用电设备的能效水平。
(1)线损率(包括变压器和配电线路损耗)：测试七家企业，平均线损率1.80%，最大2.46%，最小1.08%;(2)挤压机效率：测试21台，平均效率53.24%，最高62.72%，最低35.38%;(3)整流装置效率：测试17套，平均效率91.58%，最高96.64%，最低83.50%;(4)模具电加热炉效率：测试4台，平均效率46.81%，最高53.41%，最低43.43%;(5)空气压缩机效率：测试5台，平均效率73.88%，最高78.6%，最低69.74%;(6)制冷机组EER(单位输入功率制冷量)：平均值3.14，最高3.98，最低2.53。
从上述数据分析：企业线损率均低于3.5%的节能监测合格指标，说明企业电能转换输送效率较高;空气压缩机与制冷机的能效指标基本达到节能监测标准要求;整流装置中，老旧设备的效率偏低;挤压机与模具电加热炉有较大节能空间。
2 节电潜力分析
2.1 企业合理用电的要求
国家标准《评价企业合理用电技术导则》(GB/T3485-1998)规定了企业合理用电的基本要求、评价原则和方法，对企业供电的合理化、电能转换为机械能的合理化、电能转换为热能的合理化、电能转换为化学能的合理化、企业照明的合理化提出了原则要求。
(1) 企业供电的合理化：变配电所的位置应接近负荷中心;按经济电流密度选择导线截面;合理分配与平衡负荷;合理配置无功补偿设备;抑制严重的高次谐波等。
(2) 电能转化为机械能的合理化：在满足电动机安全、起动、制动、调速等方面要求的情况下，以节能的原则来选择合理选择电机功率，使电机工作在经济运行范围内;对机械负载经常变化的电气传动系统，应采用调速运行的方式加以调节，并要合理选择调速运行方式;异步电动机采取合理的就地无功补偿措施等。
(3) 电能转化为热能的合理化：合理选择高效电加热设备;采用先进的电热元件，改善电炉炉壁的性能和形状，合理采用热容小，热导率低的耐火材料和保温材料加强电热设备的密封;改进电炉的升温曲线;电加热设备要选择合理的装炉量;合理回收余热等。
(4) 电能转化为化学能的合理化：严格控制电流效率、平均槽电压、单位产品电耗等技术经济指标;降低直流网络电压损失控制电解槽的泄漏电流;采用高效整流设备;合理选用整流调压装置等。
(5) 企业照明的合理化：选用光效高、显色性好的光源及配光合理、安全高效的灯具;合理选择照明控制方式，加强照明设备的运行管理;充分利用天然光等。
2.2 节电潜力分析点的确定
上述5个用电“合理化”基本涵盖了电能在企业内的全部应用，以5个“合理化”为线索逐一分析企业电能利用方面存在的问题，提出相应对策，是全面、系统分析企业节电潜力的有效方法。
结合铝型材生产企业实际，以5个“合理化”要求为主线，筛选出各用电部门的主要节电潜力分析点，见表1。
2.3 现状分析
要挖掘出节电潜力，现状分析是基础，只有摸清企业用电的实际情况，然后分析评价企业用电的合理性，进而与先进水平进行比对，才能提出有针对性的节电措施，也为将来实施节能项目后进行评价提供基础数据。开展企业用电现状分析，需要搜集各工序产量、工艺参数以及用电统计等资料，必要时进行现场测试。
2.3.1 企业供电现状分析
企业供电系统需要掌握分析的指标有：企业日负荷率、变压器负载系数、功率因数、主要供电线路的线损率、主要谐波含量等。
2.3.2 电能转化为机械能现状分析
(1)熔铸：熔铸部分的主要用电设备是熔铸炉的鼓、引风机和冷却水泵。需要测试出风机及其管网的用电效率、水泵及其输送系统的用电效率，了解风机与水泵在工艺参数要求改变时所采用的调节方式。
(2)挤压：测试挤压机一个工作周期中，不同工作段的用时及该工作段的用电功率，以分析主电机的实际负载率，并掌握电机在低负载和空载段的电力消耗水平。
(3)喷涂：该工序使用的主要电力拖动设备是空气压缩机，需要开展的工作包括测定空压机组用电单耗、测定加卸载荷时间、寻找压缩空气管道泄漏点、了解用气端合理的压力需求等。
2.3.3 电能转化为热能现状分析
铝型材加工企业中，电能转化为热能的设备主要是配套挤压机用的模具电加热炉，对模具电加热炉要测定其升温曲线、测试加工产品的可比用电单耗、测试炉外表面温升等。
2.3.4 电能转化为化学能现状分析
氧化(着色)及电泳是电能转化为化学能的生产工序，为分析其电能利用效率，需要测定整流设备电能利用率、氧化和电泳设备电流效率、氧化和电泳设备平均槽电压等指标。此外，集中安排生产，避免分散小批量的作业，可有效节省用电，因此，在现状分析阶段，也要对安排生产的方式进行调查分析。
2.3.5 照明现状分析
照明现状分析，要掌握企业使用的光源及灯具的类型、数量，统计企业年照明用电量，对照明要求高的场所测定照度或亮度指标，以便更换照明器具后进行对比。
3 铝型材企业主要节电措施
3.1 企业供电系统
由于供电部门执行力率电费，企业对集中无功补偿比较重视，往往忽略了可减少企业内电能损耗的就地无功补偿，对单台容量较大、经常轻载运行的电机装设无功补偿装置，能减少线路损耗和线路压降。
铝型材企业整流设备耗电多，是主要的谐波来源，消除整流谐波，采用无源滤波装置已可取得较好效果，当技术经济比较合理时，也可采用有源滤波装置。
3.2 电能转化为机械能
(1)水泵、风机：在熔铸车间的冷却水泵和熔铸炉风机、挤压车间冷却水泵、氧化车间制冷系统水泵等设备上装设变频控制器，根据负荷变化进行速度调节，减小节流能量损失，是有效的节电措施。
(2)挤压机：铝型材挤压机伺服节能改造是当前比较有效的节电措施，用伺服电机替代主油泵传统配用的异步电机，并通过伺服控制器，在各工作阶段控制伺服电机的运转速度，使油泵提供适当的流量，以此取代高压节流控制方式，从而减少高压节流造成的能量损耗，有明显的节电效果。
(3)压缩空气系统：对空气压缩机安装变频装置，使压缩机根据负荷的变化变速运行，有节能降耗的作用，但由于空压机属恒转矩负载，其功率与转速为近似一次方关系，变频调速的节能效果不如泵、风机类负载明显。实际上，压缩空气系统能效低下往往是由压缩空气的不当使用及管网泄漏等问题造成的，因此可以采取加强检修维护、避免系统压力高于实际需求、合理配置存储容量以减少频繁加卸载等方法来提高能效。
3.3 电能转化为热能
模具加热炉是铝型材企业最主要的电加热设备，除采用加强保温、改进电炉升温曲线、合理安排装炉量等措施节能外，目前不少企业已采用电磁式加热炉取代电阻炉，电磁加热炉具有热效率高、热量散失少、升温时间短等优点，有显著的节电效果。
3.4 电能转化为化学能
选择效率较高的可控硅或高频开关电源，优先选用高频开关电源;减小直流系统各处的接触电阻;控制好溶液成分和温度，降低溶液电阻，提高电流效率。
3.5 企业照明
企业照明的节能改造主要是用节能型光源取代传统光源，现在可供选择的节能照明种类较多，有稀土三基色紧凑型荧光灯、LED灯、无极灯、细管荧光灯等，可根据不同的使用场所经技术经济比较后选用，注意在改造前后测试照明质量参数，保证改造后照明质量不降低。
4 结论
节能减排是国家战略，特别是“十一五”期间开展了“双千节能行动”，许多铝型材生产企业实施了一大批节能技术改造项目，取得了显著的成效。“十二五”时期，国家又启动了“万家企业节能低碳行动”，如何在较高的起点上发掘节能潜力，进一步提高能效，以实现“十二五”节能目标是众多铝型材企业所面临的问题。本文以《评价企业合理用电技术导则》为指引，从企业供电的合理化、电能转化为机械能的合理化、电能转化为热能的合理化、电能转化为化学能的合理化、企业照明的合理化五方面着手，试图为铝型材企业提供一种系统全面的节电潜力分析方法。
参考文献
[1]《评价企业合理用电技术导则》 (GB/T3485-1998) .
[2]《整流设备节能监测》 (GB/24566-2009) .
节电分析 篇8
节能是我国的一项基本国策。目前, 我国在提高资源和能源利用效率、降低生产总值能耗方面的任务十分繁重。本文结合工程实例, 探讨了规模以上纺织加工企业供电系统的节电措施, 供参考。
1 选择合理的供电方式和供电电压
1.1 工厂供电
某纺织加工企业需连续生产, 连续生产线和主要辅助生产设施的冷却风机等负荷为2级用电负荷。该400 t/d工厂主车间用电负荷见表1。
因纺织生产企业是连续生产, 2级负荷占有相当大的比例, 工厂按2级用电负荷供电, 即采用“两回线路供电”或“一回6 kV及以上专用的架空线路或电缆供电”。按照GB 50052—1995《供配电系统设计规范》的规定, 同时供电的两回及以上供配电线路中一回路中断供电时, 其余线路应能满足全部1级负荷及2级负荷。根据表1中汇总的数据, 按2级负荷占总负荷的70 %考虑, 该工厂供电距离在4 km及以下可用10 kV电压等级电缆供电;供电距离>4 km需采用35 kV供电。供电电压等级取决于当地电力系统的供电环境, 采用110 (66) kV供电对于降低线耗节电有益, 但其一次性投资高、维修费用大, 存在技术经济合理性的问题。
1.2 工厂内部配电电压
该工厂低压配电电压等级为690 V、220/380 V。690 V、220/380 V负荷计算前纺部分的用电负荷见表2, 后纺部分的用电负荷见表3。
由表2可以看出, 额定电压为380 V的工艺变频调速及动力计算有功为1 040 kW;额定电压为220/380 V的电加热和照明负荷计算有功为982.86 kW;额定电压为220/380 V的其他动力负荷计算有功为520 kW (其中多为维修用负荷) ;工艺的动力拖动与电加热、照明用电负荷相近。
由表3可以看出, 额定电压为380 V的工艺变频调速系统的计算有功为4 962 kW;额定电压为380 V的工艺动力计算有功为1 560 kW;额定电压为220/380 V的照明负荷计算有功为46.24 kW;额定电压为220/380 V的其他动力负荷计算有功为288 kW (其中多为维修用负荷) ;额定电压为220/380 V的用电负荷在后加工部分占的比例很小。
将前、后用电负荷汇总可以得出, AC 690 V的用电负荷的计算有功负荷为4 962 kW, 占55.3 %;AC 380 V的动力负荷的计算有功负荷为2 600 kW, 占29.0 %;AC 220/380 V电加热负荷的计算有功负荷为861.86 kW, 占9.6 %;AC 220/380 V照明负荷的计算有功负荷为167.24 kW, 占1.9 %;AC 220/380 V其他动力负荷 (维修等) 的计算有功负荷为808 kW, 占9.0 %, AC 690 V电压等级的变频调速系统和AC 380 V动力用电负荷所占计算总有功负荷的比例已达84.3 %, 对厂内低压动力配电电压的提升有重大意义。
1.2.1 低压动力配电电压
常用的Y系列 (IP44) 、Y2系列 (IP54) 三相异步电动机的额定电压为AC 380 V, 额定频率为50 Hz, 额定功率为0.75～75 kW。但3 kW及以下的电动机定子绕组为Y接法, 而4 kW及以上为△接法。对于4 kW及以上的三相异步电动机, 可以将定子绕组的△接法改为Y接法, 改定子绕组承受的线电压AC 380 V为相电压380 V, 可使动力配电电压升到660 V电压等级, 并不影响电动机的绝缘配合, 且使电动机运行电流降低, 发热损耗减少, 电动机的动力支线的导体截面可以减小, 降低了线损, 并可以节约投资。4 kW及以上的Y系列、Y2系列三相异步电动机产品本身不需改变, 可将动力配电电压由AC 380 V提升到AC 660 V。
规模以上纺织企业的生产线为多电动机的变频拖动系统, 由于电动机单台容量大, 部分拖动电动机运行在发电机状态, 产生的能量需吸收掉, 为降低线路损耗采用了690 V的变频装置, 变频系统的中间回路采用了直流母线模式, 并集中设置了变频系统的整流变压器, 后纺变频拖动系统的整流变压器网侧电压选用10 kV, 阀侧电压是690 V。因设有整流变压器, 网侧电压根据工厂的高、低压配电系统可以是10 kV、660 V或380 V。
1.2.2 照明配电电压
按GB 50034—2004《建筑照明设计标准》的规定, 一般照明光源的电源电压应采用220 V, 1 500 W及以上的高强度气体放电灯的电源电压宜采用380 V。由于光源的缘故, 照明的配电电压只能采用220/380 V电压等级。GB 50034—2004《建筑照明设计标准》对供照明用的配电变压器的规定是:电力设备无大功率冲击性负荷时, 照明和电力宜共用变压器;当电力设备有大功率冲击性负荷时, 照明宜与冲击性负荷接自不同变压器;照明功率较大时, 宜采用照明专用变压器。其变压是指由中压变至低压, 显然设置10 (6) /0.4 kV照明专用变压器不受低压动力配电电压等级改变的影响。若工厂低压配电电压采用AC 380/660 V, 且技术经济合理时, 可设660/380 V、660/220 V专用的照明变压器。设置专用的照明变压器有利于照明质量及延长照明灯的使用寿命, 也适应许多地区动力用电与照明用电不同费率的计费需要。
2 变配电所的位置接近负荷中心
按GB 50053—1994《10 kV及以下变电所设计规范》的要求, 变电所位置要靠近负荷中心, 以缩短电能的输送距离, 降低电能的线损。但由于工厂设计中对工艺、空调、控制室及MCC室等用房均要求设置在负荷中心位置, 使得接近负荷中心的房间十分有限, 所以, 各专业用房的位置是协调的结果, 变配电所的位置只能是相对接近于负荷中心, 其线损还是比较大的。可采取配电电压660 V、选用节能的变配电设备、降低三相低压配电系统的不对称度、设置无功补偿等措施来降低线损。
3 控制总线损率及受电端电压偏移
3.1 总线损率
工厂受电电压一般为10～110 kV。采用35 kV、110 (66) kV受电时, 工厂设总降站, 输出10 kV。根据10 kV用电负荷所需回路数, 当总降站满足不了要求时, 设置10 kV开关站, 输出10 kV;当工厂采用10 kV受电时, 设置10 kV开关站, 输出10 kV;根据0.4 kV用电负荷的分配和需要, 工厂设置10/0.4 kV变电所, 输出220/380 V。所以, 工厂最多是两级变电, 10/0.4 kV变电所设在生产车间接近于负荷中心, 即受电端至用电设备的总线损率指标按1级、2级进行控制, 总降站至车间变电所的总线损率为2.0 %。由表1可见, 400 t/d工厂配电变压器的容量分别为800 kVA和1 600 kVA;整流变压器的容量为3 200 kVA。35 kV、110 (66) kV电源线路由电力系统负责设计, 设计中10 kV配电电压等级的馈电电缆的最小截面, 是根据热稳定校验和载流量、电压降校验的结果确定的, 要满足2.0 %的总线损率容易做到。
当工厂采用10 kV受电时, 工厂仅设置10/0.4 kV变电所, 只有1级变压级数, 控制总线损率为3.5 %需负责设计供电线路的电力系统与馈电线路的工程设计单位加强沟通, 共同控制。
3.2 受电端电压偏移
GB 50052—1995《供配电系统设计规范》规定了在正常运行情况下用电设备端子处电压偏差允许值, 电动机为±5 %;在一般工作场所的照明为±5 %, 对于远离变电所的小面积一般工作场所可为+5 %、-10 %;应急照明、道路照明和警卫照明等为+5 %、-10 %;其他用电设备当无特殊规定时为±5 %。
4 降低三相电压不平衡度
GB 50052—1995《供配电系统设计规范》规定, 低压配电系统时, 宜采取下列措施降低三相低压配电系统的不对称度。①220 V或380 V单相用电设备接入220/380 V三相系统时, 宜使三相平衡。②由地区公共低压电网供电的220 V照明负荷, 线路电流≯30 A时, 可采用220 V单相供电;线路电流>30 A时, 宜以220/380 V三相四线制供电。GB 50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》规定, 不间断电源输出端的中性线 (N) 极, 必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接, 做重复接地, 用于改善输出三相不平衡引起的中性点偏移;GB 50034—2004《建筑照明设计标准》要求, 三相配电干线的各项负荷宜分配平衡, 最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115 %, 最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85 %。该工厂的单相负荷主要是照明、电信、工业电视、安防、火灾自动报警、UPS及仪表等, 其配电系统应根据规范的要求进行设计。
5 无功补偿
GB/T 3485—1998《评价企业合理用电技术导则》强调, 应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备。但设计人员往往从管理的角度出发, 功率因数补偿装置一般集中在低压配电室, 这种做法对节能是不利的。虽然该方法能满足电力部门对市电接入处功率因数的要求, 但不是全面节能, 没有降低厂内的无功损耗。因此, 应根据负载分布的实际情况, 经技术经济综合评估, 在安全、经济合理的前提下, 选用最佳的无功补偿方案。
根据国家电网公司《关于印发〈国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则〉的通知》 ([2004]435号文) , 10 kV配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主, 以高压补偿为辅, 配电变压器的无功补偿装置容量可按变压器最大负载率为75 %, 负荷自然功率因数为0.85考虑, 补偿到变压器最大负荷时, 其高压侧功率因数≮0.95, 或按主变压器容量的20 %～40 %进行配置。要求电力用户的无功补偿应根据其负荷特点, 合理配置无功补偿装置。100 kVA及以上高压供电的电力用户, 在用户高峰负荷时变压器侧功率因数≮0.95;其他电力用户的功率因数≮0.90。该工厂的无功补偿可参考国家电网公司的要求配置。
规模以上的工厂才会有好的效益, 许多工厂的供电电压等级已达到35 kV或110 kV, 电容补偿量很大, 对工厂的总降站、车间10 kV开关站、10/0.4 kV变电所及用电负荷现场的分级无功补偿, 需要做大量的技术经济比较, 使选定的各级电容补偿容量方案达到投资最省、节电效益最佳、运行最安全可靠, 使线路的无功损耗降至最低。
摘要：结合工程实例, 对某加工企业配电系统的节电措施进行了分析和探讨。
插线板的智能节电设计 篇9
插线板通过对电能的采样而后判别用电器是否处在待机状态下，再选择是否对插线板进行断电控制。对用电器的电能采样的核心器件是CSE7780电能芯片，通过对流过用电器的电流和用电器的实时电压采样输入到电能芯片进行处理；控制部分是采用的比较常用的51系列单片机，考虑到51系列单片机价格便宜，使用简单，因而采用之。单片机主要功能是对电路的控制，定时设置和显示控制。
单片机通过SPI串口与电能芯片进行通信，将其采样功率换算出实际功率，在液晶显示器上显示，同时让其采样功率与待机功率比较从而判断是否对用电器进行自动断电。
关键词：CSE7780电能芯片；流电压采样；51单片机；定时设置；自动断电
中图分类号：F713.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01
一、模块设计与分析：
（一）电压采样及电流采样：电压采样通常是采集零线上的信号，由于电压信号较大，这次系统的设计通过电阻网络降压的办法实现；采用这种形式是最适合这个系统设计的，电阻网络占用空间很小，电路简单稳定；若是采用变压器降压，通过磁场互联，虽然前后级隔离很好但是体积较大，不适合采用。
电流采样时采样锰铜分流器，在电路中，电流通过锰铜分流器是会产生一个压降，大小不同的电流产生的压降不同，电压信号被输入到电能芯片，实现电能芯片对用电器电流的采样。
（二）电源模块：考虑到作品的集成度，采用AC220V-DC5V模块电源给整个系统供电；市电通过模块电源转为直流5v，给CSE7780芯片，单片机和液晶显示器进行供电；模块电源体积小，可直接植入到系统内，取电方便，对电路有一定保护作用，因此对于这个系统的设计，采用模块电源较为合理和经济。
（三）时模块：设置三个按键，对于51单片机的p10，p11，p12三个端口，在为低电平时进行操作。
（四）显示模块：本次系统设计采用的是LCD1602液晶显示，其控制器基于HD44780，显示容量为16*2个字符，芯片的驱动工作电压范围为4.5-5.5，工作电流为2mA；本系统完全能满足显示驱动要求，其可显示有功功率，电流，电压有效值，时间等信息。
（五）制模块：基于单片机对实时采样的功率信息判断，若检测的功率长时间在待机功率值附近波动，则判断为该用电器处在待机状态下，单片机发出脉冲信号控制继电器断开。
二、软件模块设计与分析：
（一）电参数计算：此次设计的插线板参数是额定电压220v，10（60）A电流规格，常数1600imp/KWh；CSE7780芯片的电流通道允许的最大信号是±700mV峰峰值，选用250μΩ的锰铜分流器采样，当电流为最大60A时，采样信号是60A*250μΩ=15mV。电流通道允许最大输入信号是495mV，所以配置电流通道增益为16；电压采样是通过电阻网络将220v降为220mV，增益设置为1。
综上所述，电流A通道增益设置为16，电压通道增益设置为1，因此syscon寄存器设置为0080H；
（二）HFConST寄存器设置：
常数EC为1600imp/KWh；Vu=0.22V；Vi=40mV；EC=1600；Un=220V；Ib=10A；
根据公式HFConst=INT[39.3143*Vu*Vi*10^11/（EC*Un*Ib）]，所以结果为2264H，因此HFConST寄存器的值是2264H。
（三）其他寄存器配置：
启动电流配置：在Un，IbDE情况下，powerA（有功功率寄存器）=1A375D7H，要求在0.4%Ib的情况下顺利正常启动，则pstar配置为0.2%Ib有功功率对应的数值为00D6H。
能量累加模式配置：累加方式是代数和的方式，因为正反有功能量都需要计算，因此累加的时候必须将正反有功都参与到能量累加模式里面去，负功率有REVQ指示，使有功电能寄存器累加及PF脉冲输出，将EMUCON配置为0001H。
（四）校表寄存器的配置：
1.有功校正
功率增益校正：在输入信号为Un、Ib的情况下，从校表台获得通道A的误差为err，则公式1如果Pgain>=0，则GPQA=INT[Pgain*2^15]，反之若Pgain<0，则GPQA=INT[2^16+Pgain*2^15]。通道B的功率校准可通过配置GPQB来实现，方法与校正通道A的相同。
相位校正：在PF=0.5L，输入信号为100%Un、100%Ib的情况下，从校表台上获得的误差为err，则相位误差补偿为公式2，对50Hz的电网而言，PHSA有0.02^0/LSB的关系，则：如果θ>=0，PHSA=INT（θ/0.02^0）；如果θ<0，PHSA=INT（2^8+θ/0.02）-96.通道B的相位校正可通过配置PHSB来实现，方法与校正通道A的相同。
有功偏置电流校正：在小信号1.0的情况下，如果小信号偏差较大，可通过调整有功功率偏置电流校正寄存器来修正小信号的偏差。在PF=1.0，Vu=Un，Vi=0的情况下，等待DPUDIF的更新，通过MCU取PowerA的值，读取若干次去平均值，取平均值的补码的后4位写入APOSA校正寄存器。
2.电压、电流计算
有效值的校正流程是先校正电流的偏置电流，校正偏置电流后，再进行电流转换系数KIA及电压转换系数KU的计算，在PF=1.0、100%Un、Ib的情况下读取IARMS寄存器的数值，根据公式KIA=IARMS/Ib可得到电流通道A的转换系数，按同样的方法可得电压通道的转换系数KU。
三、结束语
随着电力电子技术的发展，自动化智能化电器的发展前景会越来越广阔，越来越普及；智能化理念将将慢慢渗入并广泛应用到人们的生活当中；此次插线板的智能节电设计是对智能电器领域的一次初步探索和简单尝试；智能节电，节能减排也将是社会发展的大趋势。
参考文献：
[1]Zack.基于cse7780的智能节电型插座方案[EB].OFweek电子工程网，2012.
[2]郭天祥等.新概念51单片机语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.
节电分析 篇10
近年来供电企业非常重视节能减排工作,其中电能输送是节能空间最大的环节。据中国电力企业联合会统计,2011年全国电网综合线损率为6.52%,2009年部分发达国家的电网企业综合线损率处于6% 左右水平,综合线损率相差不大。但我国仍然存在大量重载或过载的输电线路,先前的输电线路导线截面没有根据实际负荷更换,导致截面过小而不能承受负荷的突增,造成电能资源的损耗加剧以及经济效益的明显下降,因此存在一定的节能潜力[1]。
目前在高压输电系统方面,进行升压改造及增大导线的截面越来越被认为是节能增效的选择。如俄罗斯1 150 k V特高压输电线路采用了8分裂导线(300 mm2,400 mm2) ;日本1 000 k V特高压输电线路采用了大截面 (610 mm2,800 mm2) 的8分裂导线 ;美国765 k V电线路设计采用过3代分裂导线。第1代和第2代导线结构均为4分裂 ;第3代设计使用6分裂导线,导线总截面积增加了5%,增加的2根子导线明显减少可听噪声和电晕现象[2]。在低压配电系统中,输电线路 ( 尤其是小截面的线路 ) 的损耗主要由电阻产生。线路中的有功和无功电流都会在线路电阻上造成电能损失。在线路上的总电能损失,一般为用电设备总额定功率的5% ~ 8%,它占整个变配电系统电能损失的比例非常可观[3],增大低压输电导线截面积可改善此现象[4]。同时,35 k V被认为已经不适应经济发展较快地区的负荷增长的需求,应当进行升压改造[5]。因此,不管是在高压还是低压输电线路,都应充分考虑经济增长,进行线路改造,在增大输送容量的同时减少电能损失。
本文从宏观角度建立了输电线路改造节电量计算模型,包括增加一条并列运行线路、增加一条不等截面导线、增大导线截面以及线路升压四种改造方案,通过线路电阻变化评估节电量,计算简便,模型结果可作为地区电网评估改造输电线路的节电潜力的参考。
1 线路改造节电量计算模型
线路改造直接体现为线路阻抗下降,可通过线路电阻变化计算节电量,线路电阻可取实测值,也可取理论计算值R =ρl/s。下式为重过载线路改造后的年节电量的计算公式 :
式中,Δ(ΔA) 为年节电量,k Wh ;ΔA为上年度线路损耗电量,k Wh ;L为线路总长度,km ;l为重过载线路长度,km ;Δ% 为线路改造后线损电量变化百分比 ;t为改造后的运行时间,h ;T为年度运行时间,简易计算取8 760 h。
为了降低输电线路损耗,可采取以下方案进行线路改造。
1) 增加等截面、等距离线路并列运行,线路改造后线损电量变化百分比为 :
式中,N为并列运行路线的回路数。
2) 在原导线上增加一条不等截面导线线损电量变化百分比的计算公式为 :
式中,R1、R2分别为原线路的电阻、增加导线的电阻,Ω。
3) 增大导线截面,或改变线路迂回线损电量变化百分比的计算公式为 :
式中,R1、R2分别为线路改造前后的电阻,对于有分支的线路,则以等值电阻代替,Ω。
4) 输电线路升压改造,当用电负荷增长,造成线路输送容量不够或能耗大幅度上升时可进行线路升压改造,根据电力导则,升压改造的线路损耗降低率可按表1查询[6,7]。
2 实例分析
某地区电网公司现有大量的重过载输电线路,如果进行重过载线路改造时将导线更换为大截面导线或增加并列运行线路,可增大输电线路的节能空间。本章以该公司为例,根据前面提出的计算模型,进行重过载线路改造的节电潜力分析。
2.1 改造原则
某地区电网公司重过载线路如表2所示,负载率超过70% 为重载线路,超过额定输送值为过载线路。
输电线路导线改造节电量的计算原则 :
(1) 输电线路导线改造对象为重过载输电线路,假设重过载线路全为架空线。
(2) 假定该地区电网公司各电压等级输电线路全为架空线。
(3) 假定各电压等级输电线路应用的导线截面如下所示,500 k V线路 :4×400 mm2、4×500 mm2、4×630 mm2;220 k V线路 :1×240 mm2、2×240 mm2、1×300mm2、2×300mm2、1×400mm2、2×400mm2、1×500mm2、2×500mm2、2×630mm2;110k V线路 :120、150、185、240、300、400mm2;35k V线路 :50、70、95、120、185 mm2;10 k V线路 :50、70、95、120 mm2。
(4) 假设对于各电压等级的所有输电线路,以上各种类型截面的线路长度所占的比例相同,如10 k V线路中截面为50、70、95、120 mm2的导线线路长度各占25%。
(5) 电压等级为10 k V的某一段输电线路损失电量的估算方法为 :该段线路损失电量 = 该段线路长度×( 总线损电量×10 k V线损电量占比÷线路总长度 )。其他电压等级线路的线损电量的估算方法与此相同。
(6) 对重过载线路的具体导线截面积改造方案如表3所示,其中,500、220、110 k V线路的改造方案参考了《架空导线载流量及输送容量查询表》,使改造后该截面对应的线路经济输送容量比改造前的容量增加了20% 以上 ;35 k V和10 k V线路的改造方案参考了《常用导线电阻、电抗、经济输送容量及持续允许负荷一览表》,使改造后该截面对应的线路经济输送容量比改造前的容量增加了20%以上。
2.2 重过载线路改造计算
2.2.1 方案一
本方案采用第一种模型,计算原则如下 :
(1) 改造的对象,即待改造的重过载线路为:220 k V截面为1×240 mm2、1×300 mm2、1×400 mm2、1×500 mm2的重过载线路 ;110 k V截面为120、150、185、240、300、400 mm2的重过载线路 ;35 k V截面为50、70、95、120、185 mm2的重过载线路 ;10 k V截面为50、70、95、120 mm2的重过载线路。
(2) 改造方式 :将以上描述的待改造重过载线路的导线改造为双分裂导线。
若对某地区电网各电压等级的重过载线路进行如本方案所描述的改造,其节能潜力如表4所示,其中,部分重过载线路指的是本方案计算原则所描述的待改造重过载线路 ;待改造重过载线路线损电量根据下式估算 :
待改造重过载线路线损电量 = 待改造重过载线路长度×( 线损电量 / 线路总长度 )。
线损电量变化百分比为负表示改造后线损率下降,计算公式参照前文,下同。
由上表可见,待改造重过载线路改造为双回路并列运行后可节约电量约1.62亿k Wh,折合标准煤1.99万t。
2.2.2方案二
本方案采用模型二,计算原则如下 :
(1) 改造的对象,即待改造重过载线路与方案一相同。
(2) 改造方式 :将以上描述的待改造重过载线路在原导线上增加一条不等截面的新导线,新导线的截面选择参照2.1中输电线路导线改造节电量的计算原则 (6)。
若对某地区电网各电压等级的重过载线路进行如本方案所描述的方式进行改造,其节能潜力如表5所示。
由表5可见,在待改造重过载线路原导线上增加一条不等截面导线可节约电量约1.77亿k Wh,折合标准煤2.18万t。
2.2.3 方案三
本方案采用模型三,计算原则如下 :
(1) 改造对象为除了220 k V的2×630 mm2导线的重过载线路之外的所有重过载线路。
(2) 改造方式 :将待改造重过载线路的导线更换为截面更大的新导线,新导线的截面选择参照2.1中输电线路导线改造节电量的计算原则 (6)。
若对某地区电网各电压等级的重过载线路进行如本方案所描述的改造,其节能潜力如表6所示。
由表6可见,对待改造重过载线路增大导线截面可节约电量约0.82亿k Wh,折合标准煤1.01万t。
2.2.4 方案四
本方案采用模型四。若将某地区电网35k V的重过载线路升压改造为110k V线路,将110k V的重过载线路升压为220 k V线路,其节能空间如表7所示。
由上表可见,通过对35 k V和110 k V重过载线路进行升压改造,可节约电量约0.48亿k Wh,折合标准煤0.59万t。
2.2.5 重过载线路改造潜力汇总
通过上述四种线路改造方案的计算分析,可以得到某地区电网重过载输电线路改造节能潜力如表8所示。由此可见,采用不同的模型进行重过载线路改造会产生不同的节电潜力,在实际的改造过程中可根据经济、可行性等因素考虑使用多种方案[8,9]。
3 结语
本文针对重过载线路导致输电线路损耗增大问题,提出了线路改造节电量计算模型,包括四种改造方案及其节电量计算方法。该计算模型仅考虑由电阻产生的输电线路损耗,并通过改造前后的线路电阻变化评估节电量,计算简便,可作为地区电网评估输电线路改造的节电潜力的参考。本文的实例分析结果表明,利用本文提出的节电量计算模型对四种线路改造方案进行计算,能有效地得出其节电空间。
摘要：针对重过载线路导致输电线路损耗增大的问题,建立输电线路改造节电量计算模型,并给出了该模型中增加一条并列运行线路、增加一条不等截面导线、增大导线截面以及线路升压四种方案的节电量计算方法。以某供电局为例,进行输电线路改造的节电量计算和分析,结果表明采用不同的模型进行重过载线路改造会产生不同的节电潜力,在实际的改造过程中应根据经济、可行性等因素考虑使用多种方案。
关键词：输电线路改造,节电,重过载线路
参考文献
[1]庞传贵,王苏阳,马霄鹏,王铮.低压输电线路的电能损失不容忽视[J].电气应用,2006,25(11):112-114.
[2]谢书鸿,何仓平,徐拥军.输电线路节能增效技术发展[J].中国电力,2012,45(8):15-19.
[3]柳飞,武亨飞,张龙.输电线路导线截面选择的优化设计[J].价值工程,2012,31(29):89-90.
[4]孙凯.浅谈节能降耗技术在电力输配电线路中的运用[J].黑龙江科技信息,2011(31):44.
[5]何春庚,钟清.广东35 k V电压等级电网的发展现状与趋势[J].广东电力,2005(5):21-25.
[6]尹鹏,贾江波,李永双,苗桂良.输电线路的节能研究[J].中国电业(技术版),2012(11):211-221.
[7]祁向阳.浅谈电力系统节能降损的措施[J].企业导报,2012(24):287.
[8]王万凌.智能电网高效节能模式[J].科技传播,2012(16):76-77.