现场设备节电改造技术研究

孙 峰

（山东铝业公司氯碱厂，山东淄博 255051）

现场设备节电改造技术研究

孙 峰

（山东铝业公司氯碱厂，山东淄博 255051）

介绍了氯碱厂设备节电改造技术，重点是为了提高功率因数、平衡三相阻抗、减少设备维护量，延长设备使用周期。

节电改造；功率因数；经济效益；设备寿命

1 节电改造的必要性

对企业而言节电最大的效益就是节省电费开支，降低成本，增加经济效益。节电改造投资可回收，回收期2~3a，企业长期经济效益非常可观。

节电改造的应用，即可以延长设备的寿命，又能减少设备损坏率及其设备更换和维护费用，减少了因设备故障停机而直接影响到生产所造成的巨大损失，同时减少电力扩容的资本，其综合经济效益十分显著。

2 现场用电设备分析

通过对氯碱厂部分设备运行情况的调查发现，部分负载电源供给并未按负载实际所需匹配，实际运行效率并不理想，其主要原因是可调性能差难以根据实际所需变化，部分循环泵等设备在运行时一直处于满负荷情况下运行，但是在实际生产中并不需要如此大的流量或压力即可满足生产，而且此类设备在设计选型过程中，通常总是把系统的设计最大流量和压力的一定倍数作为选择泵型的设计值，所以正常生产时的流量和压力富裕度达20%~30%是比较常见的，而这部分富裕的流量和压力对于生产的帮助并不大，但是其损耗的能源却相当多，等于此部分白白浪费了电能却没有带来相应的回报。通过控制阀门开度虽然能够调整流量大小，但是电机的输出功率没有成比例减少，电能的浪费依然存在；而改变电机的运行曲线也可以得到同样的目的，并且其运行的可靠性是经过验证的[1]。

节电改造是将各泵改成可调节的变性负载，依据生产变化适时调整电机功率和调节流量输出，既能满足生产需求又能实现节能，还能为用电设备提供多种保护功能，特别是其软起功能可以减小设备启动时对电网的冲击，减少设备故障率，延长使用寿命；如此既可以满足工艺需求又能达到节能的目的。

3 节电效果分析

对于泵或风机类负载而言，调节电动机的动态功率可以满足生产工艺对流量与压力的需求。传统的泵类几乎都是在用阀门调节流量，阀门开启度降低，工艺流量降低，在一定程度上可以节约电能，但是在相同需求流量下，阀门开启度越低，耗电量越大。各种水泵设备原来管道进口阀门全开，出口开度不一，安装节电设备后，进出口阀门全开，在减少阀门和管网对负载的阻力方面可以得到很好的节能效果[2]。

3.3.1 改变管网与负载特性

当电动设备处于半载、轻载、满载、超载时，通过控制系统，根据负载的工作状态，动态跟踪调整供给设备的电压、电流、功率、功率因数等达到转距与负载精确匹配，并选择性配置各类传感器达到恒压供水、供气等效果，使电动设备保持在最佳、最经济的运行状态。

3.3.2 提高功率因数

正常情况下，企业为了提高功率因数，通常是在变电站安装电容补偿装置，其功率因数可在0.9以上。但对现场设备而言，所在电网功率因数正常情况都在0.85左右，此情况下电机实际的有用功率很低。设备长期处于低效率下运行，既增大了设备的无用功，又浪费了大量的电能。节电改造通过检测输入的电流和电压，在应用算法中分析两者之间的相位关系，根据电机运行中负载的变化，实时调节输出的电流和电压的相位角，实现不用补偿电容装置而快速、适时的调整功率因数的目的，提高有功功率，降低无功功率，功率因数可达到0.96以上。功率因数的提高，无功功率降低，设备有效利用率提高，总体节能效果可达3%以上。

3.3.3 平衡三相阻抗、解决负序做功

在实际应用过程中，电能传输的方法和质量的不同，电机厂家生产设计的差异等情况都会在运行时产生负序分量和零序分量，此现象即是三相阻抗不平衡。

三相阻抗平衡技术应用到节电改造中，重建电机模型，使电动机的三相电流保持平衡，减少了电能的浪费，从而发挥较好的节电效果。有利于解决电机线圈发热，电能利用率的提高，以及电机本身效率的提高，实现节能效果达2%以上。

4 效益分析

选取有代表性的设备进行节电改造研究，利用数据进行对照，总结如下。

1）电机启动平滑，启动电流冲击较小，设备故障明显减少，维护费用减少，使用寿命提高。

2）电机使用效率得到提高，设备的维护量减少，人力物力资源的消耗减少。

3）电机的适应性更强，工艺和设备环境得到改善。

4）功率因数的提高，节省了电容补偿装置费用，降低了线路损耗，增加了电网的稳定。

5）可配套使用计算机工控系统，采用工业标准通讯方式，提升系统的自动化水平。

[1] 邹常茂，韩庆军.国内智能照明节电器设备的现状与技术特性[J].节能与环保，2003，（12）：52-53.

[2] 叶汝裕.水泵风机的节电及技术改造[M].重庆：重庆大学出版社，1990.

Research on Energy Saving Technology of Field Equipment

Sun Feng

Introduces the energy saving technology of chlor-alkali plant equipment，focusing on improving the power factor，balancing the three-phase impedance，reducing the equipment maintenance and extending the equipment life cycle.

energy saving；power factor；economic benefit；equipment life

F273.4

B

1003–6490（2017）05–0059–01

2017–04–10

孙峰（1984—），男，山东淄博人，工程师，主要从事氯碱厂电气仪表技术改进、现场设备维护等工作。