中小型化工厂的电气节能设计

张晓茸　于康健

摘   要：电气设计在建筑建设过程中具有重要作用，节能设计则是近年来得到重视的环节。基于此，文章以中小型化工厂的电气节能设计原则作为切入点，予以简述，再以此为基础，重点论述可行的设计方法，给出照明系统设计、变压器的选取、有功补偿机制等内容，通过分析明晰理论，为后续工作提供参考。

关键词：中小型化工厂;电气节能设计;照明系统;有功补偿

1    中小型化工厂的电气节能设计原则

1.1  安全性

安全性是指在中小型化工厂的电气节能设计以保证用电安全为基本原则，可做技术更新、设备调整，但不能以牺牲作业安全为代价。如2018年某地小型化工厂进行节能改造，厂方认为自身作业压力小，因此选用了容量较小的变压器，实际作业过程中，变压器在短时间内进入过负荷运行状态，金属内芯被烧熔，几乎酿成电力火灾。在该事件中，厂方的初衷在于降低变压器以及配套设施以免造成无端的浪费，调整参数的方式并非不可行，但变压器容量过小又会造成过犹不及的问题，无法保证安全性[1]。

1.2  可靠性

可靠性是电能供应和使用的基本原则，要求在中小型化工厂的电气节能设计中，评析厂内用电需求，了解峰值用电时间段、用电量，做好记录，并收集大量数据，根据时间递进性了解用电信息的动态变化，在保证节能的同时，使供电作业稳定、持续。如某化工企业为小型企业，近年来因为效益理想扩大了生产规模，其用电需求较建立之初明显增加，进行节能改造时，应首先收集当前工作信息，之后求取多年来的电能使用变化值、增加量，保证当前用电需求的同时，考虑未来变化，实现节能和稳定供电的兼顾。

2    中小型化工厂的电气节能设计方法

2.1  照明系统设计

照明系统的节能，具有一定的长期价值，强调以音控设备替代传统照明系统，实现作业效率、电能应用有效性的提升。音控设备主要依托音频扩大器工作，在中小型化工厂中，可设置若干音控照明设备，将其音频扩大器与控制终端连接为一个整体，日间关闭所有设备，晚间18：00时（夏季）、17：00时（冬季），启动所有音控设备，使其处于待工作状态。音控设备可布置于办公室、仓库等位置，不存在工作需求时，灯具处于关闭状态，人员经过、查看各处情况时，发出的声音可被音频放大器捕捉，并快速传输给控制系统，可控硅电路启动照明灯具。人员完成库房、办公室查看后，环境中无法继续捕捉有效的响动，音控设备重新进入待工作状态，直到次日早间5：00时（夏季）、6：00时（冬季）。音控设备的工作原理方面，借助光敏二极管，保持闭路电路系统内的电阻水平，使其维持在100 kΩ左右，以220 V交流电压提供电能，可控硅电路发射极的电压应维持在0.8 V左右，音频放大器可捕捉的音量应在30 dB左右，放大倍数为3～10倍。

2.2  变压器的选取

变压器的选取，牵涉到参数计算、数量核定和调试分析3个方面。可根据化工厂当前作业需求进行参数核定，一般要求变压器的工作负荷不超过80%。如当前化工厂变压器工作负荷水平保持在70%左右，可在进行节能设计时，选取与对应变压器相同的设计要求。如进行新的化工厂建设，缺乏可借鉴参考，则选取同类生产规模企业进行对照分析，确定变压器的容量、数量。调试分析方面，强调借助四轮调试，了解变压器在不同负载水平下的工作参数[2]。四轮调试分别为空调调试、半负载调试、满负载调试和过负载调试，分析思路为匹配分析，了解变压器安全作业模式下的温度、电流参数与调试所获参数进行对比，如调试参数与标准参数存在差异，温度过大、电流过小，表明变压器容量不足，需更换容量更大的设备。原理上看，变压器工作的安全参数一般为一个数集，如在50%负载下，变压器的温度应在55 ℃上下波动：

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

当变压器在50%负载模式下的调试结果不处于上述数集中，就应尝试更换，温度过小应考虑更换小容量变压器实现機能，温度过大，则更换大容量变压器保证作业安全。完成更换后，可进行二次调试，方式相同。

2.3  有功补偿机制

有功补偿机制主要作用在于维持电压水平的稳定，也有助于根据用电信息确定合理的配电方案、提供用电辅助，避免电能浪费。中小型化工厂的用电需求一般较为稳定，其用电设备以生产设备、机组为主，可在主要用电设备处设置有功补偿装置，该装置与常规供电装置处于并联状态，可独立作业。当设备启动时，常规通过来自周边电网的电能提供动力，并将传输过程中的多余电能存储于补偿设备中，同时记录当日对应设备的用电量。次日的工作中，以此前一日的用电量信息为基准，确定配电方案。生产活动开始后，启动有功补偿设备继续存储电能，如果电能供应不足，有功补偿设备与电网提供的电流之间，将产生一个电势差，有功补偿设备中的电能，将反向进入电力线路中，保持生产环节的电压稳定，同时辅助供电作业，避免大量配电导致的电能浪费，也能避免生产环节出现电压不足、供电中断的问题。有功补偿机制广泛适用于中小型化工厂的电气节能设计。

3    结语

综上所述，中小型化工厂的电气节能设计既是必要的，也具有可行性。原则上看，电气节能设计要保证安全性，并重视供电的可靠性。具体方式上，包括照明系统设计、变压器的选取、有功补偿机制运用等，通过智能技术、充分的参数调试以及电压平衡保持，使化工厂的用电需求得到满足，同时降低能耗，实现节能。

[参考文献]

[1]张博文.针对电气自动化节能设计技术的实际应用对策[J].电子技术与软件工程，2019（7）：111.

[2]盖鹏飞.电气工程自动化信息技术及其节能设计探讨[J].南方农机，2019（2）：165.