电气节能技术在石油化工工程设计中的应用

2021-11-02田飞

化工设计通讯 2021年10期

田飞

（中海油石化工程有限公司，山东青岛 266001）

1 电气节能技术及其应用要点

1.1 技术原理

电气节能技术在石油化工工程设计中，通过电气节能设备实时分析电气消耗数据以及设备运行状态，通过分析得到结果展开优化，实现电能资源的节约[1]。一般电气节能技术在工程设计中运用，①了解实际电能应用情况、运行系统能源节约情况；②观察运行设备状态，总结设备在运行中能源节约状况；③石油化工生产期间采用的其他辅助技术在能源节约方面应用效果[2]。对于石油化工工程设计而言，所有电力设备运行均与设计建设效果有直接关系，而且电力设备与系统带来的能源节约效果也关系到工程总体能源节约成效。除此之外，运用电气节能技术加强能源规划有效性，减少电气设备的资金回笼时间，这也是石油化工工程设计非常重要的任务。在制定能源规划方面，务必要综合分析工程生产环境以及电力设备运行需求，确定石油化工工程建设目标，以实现经济效益最大化为前提，对电气能源节约技术、节能设备的经济投入进行讨论，确保能够实现经济效益与社会效益最大化。

1.2 电气节能要点

石油化工工程设计中进行电气节能处理，立足于电气系统、照明系统、电气设备这三个方面分别展开论述。结合石油化工产业可以确定的是电气设备生产线数量较多，所以电气节能在设计环节也是非常重要的一部分[3]。在工程设计中展开电气节能分析，要满足石油化工生产需求，保证生产环节所有电气设备能够安全运行。同时，在经济性需求的基础上，加强对节能和投资回收期这两项问题的关注。最后，站在环境保护角度，电气节能必须要同时展开能源节约和环保的分析，从多个方面优化石油化工工程设计方案，进而达到电气节能设计的最佳成效。

2 电气节能技术应用现状

尽管电气节能技术在石油化工工程设计中有非常明显的应用价值，然而在实践方面，电气节能技术依然有很大的完善空间，工程设计领域也需要解决一些问题，尽可能地提高该项技术的应用价值。

首先电气节能技术依然处在发展尝试阶段。与之相关的电气节能设备、基础设施等也需要进一步完善。提高设备性能，为石油化工工程提供高水平的服务，也能够满足当前社会基本需求。初期应用电气节能技术，尽管也可以带动行业发展。然而技术本身的应用实践层面依然存在问题，现有理论不足以解决这一类问题，致使电力系统节能欠缺专业的指导。其次，电力电气节能技术政策方面，处于信息化时代下，越来越多新兴技术手段在石油化工领域得到应用，而且国家有关部门也对这一类技术给予高度重视，相继推出了使用规范以及法律法规等，为技术应用规范性提供指导。但是，现阶段行业发展与市场环境秩序混乱，而且整体来说情况较为复杂，在长久性战略目标引导下，可能无法发挥出电气节能技术配套政策的优势，石油化工工程设计规范性无法得到体现，这也会限制电气节能技术在行业领域的推广与普及。站在客观视角分析，电气节能技术在石油化工生产中的应用具有非常理想的成效，然而技术的使用也存在一些影响因素，甚至会干扰到节能效果。所以，技术人员要正确认知节能减排目标，根据当前已经掌握的电气节能技术，深入到市场环境中展开调查，根据调查结果发现电气节能技术在应用方面存在的问题，通过优化加强节能效果，推动石油化工产业实现可持续发展。

3 石油化工工程设计电气节能的方法

3.1 电气系统节能设计

电气系统节能设计重点关注变压器选择、系统功率以及线路功率可能导致耗损等问题。选择变压器时，因为石油化工工程设计对变压器的需求量较大，加之变压器是十分常规的电气设备，所以变压器选型要结合工程设计需求，尤其是变压器的负载率。对于系统功率的确定，调节电气节能应该不断提升功率，减少电路耗损，这也是提升能源利用率非常有效的方法。当负载率在40%~60%，可将变压器额定负载降低，以此来控制耗损率。为了有效控制变压器的负载率，务必要制定切实可行的节能方案，而且要优先选择新型、节能型变压器，达到生产模块能源消耗控制的效果。计算变压器负荷率，公式为βb=βm=（1/R）1/2，此时效率可达到最高；按照公式R=PKH/Po计算得出变压器损耗比，公式中Po为变压器空载损耗，PKH是变压器额定负载损耗。另外，变压器负载调整率计算，应按照负载调整率=（满载时输出电压-半载时输出电压）/（额定负载时输出电压）进行。变压器运行原理如图1。

图1 变压器运行原理

要想切实提高石油化工工程的运作效益，控制系统功率因数十分必要，而且系统功率因数的提升也可以加强能源利用率，节省电力与生产成本，降低线路电压。对于所有用电设备的使用，均是按照电磁感应原理，例如电动机和配电变压器，这一类设备都必须要创建交变磁场，转换、传递能量。期间创建交变磁场要保证电功率，也就是所谓的无功功率。总结功率影响因素，包括人工补偿、自然提高这两种，具体应结合实际差别提出调节方案。功率因数即有功功率和视在功之比。通过功率因数可直观呈现电源输出视在功率利用率，当功率因数处在0~1，而且电气系统功率因数接近1，此时电路无功功率呈现降低趋势，代表视在功率利用率提高，而且系统电能输送功率也得到加强。当提高了功率因素之后，可有效减少电路耗损。为了能够优化功率因数，利用电动机选型、变压器、电动机等诸多模块，经过优化之后有效杜绝电机空载运行，也能够提高设备功率因数。除此之外，并联电容器补偿、同步电动机补充、动态无功功率补偿的模式也可以广泛应用，提高石油化工工程设计环节系统电能输送率。如果因为线路功率导致损失，那么在石油化工工程设计期间，建议优化线路设计方案，调整线路长度以及粗细，从而避免发生线路耗损问题。

石油化工工程设计过程中控制线路功率耗损，可获得更为理想的电气节能技术应用效果。如果电流在电阻介质中经过，必然会导致能量耗损，而石油化工工程具有复杂性，工程中含有大量多种类线路、设备，控制线路功率耗损要科学设计电气线路，减少线路长度。优化线路耗损模块。同时要考虑到外界环境因素的影响，例如正弦波可能导致畸变，如果畸变程度增加，在高次谐波能量作用下，基波分量随之减少。电网电压和电流基波等模块为电动机常规运转奠定了基础，而系统内部电压以及高次谐波电流会导致出现额外无功耗损，而且过电流与过电压出现，也会降低系统设备运转的稳定性与安全性。所以，要想解决电网高次谐波这一现象，务必要采用无源滤波技术，通过滤波器、电子控制设备等探测系统工作模块，抵消畸变波形，随之输出标准性正弦波。

3.2 电压节能设计

为了加强供电电压稳定性，而且能够快速达到额定电压，必须要展开节能设计，若发现供电电压存在异常波动，那么低电压、高电压在供电时效率也会降低。满足石油化工工程设计需求，要提高系统供电率，加强电压节能平稳性，其间也需要优化电压运行模式，以免发生电压不稳定问题。为此保证供电模块的有效运转，应该营造用电设备额定电压最佳工作环境。很多用电设备处于额定电压工况方可达到最高效率，如果供电电压超过额定电压，便会导致线路中的空载电流出现能源浪费问题；若是额定电压超过了供电电压，那么设备负载不会发生变化，导致线路内有较大负载电流形成，同样会增加线路耗损与能源浪费。

3.3 照明系统节能设计

照明系统运行期间，为了达到节能设计目标，需要科学选择节能型设备，例如发光效率高、能源消耗低的节能灯。这一类照明灯具不仅使用期限长，还不会带来严重能耗，满足节能设计要求。因为我国标准电网电压为220V，若存在电压过高现象，必然会导致照明设备出现额外热量，也会缩短设备的使用期限。因此，节能设计方面可以调控照明系统回路电压，以延长设备的使用寿命。

3.4 电气设备节能设计

开展石油化工工程设计，其中电气设备覆盖范围非常广，而且现如今很多电气设备已经实现了节能设计。如果电气设备不需要运行，便可调整为节能运行模式，当需要使用电气设备时再调整为工作状态，最大限度地节省能源。

4 电气节能技术发展趋势

处于现代化社会环境下，市场经济的发展必然需要能源的支撑，尤其是石油化工工程，科学运用电力能源带动社会经济发展，而且电力能源也与社会稳定和谐发展有直接关系。现阶段社会经济发展规模拓宽，能源耗损量也随之提高。为了避免能源过度浪费，各行各业均确定了可持续发展这一目标，社会大众开始关注能源耗损以及环境保护等问题。石油化工工程设计中运用电气节能技术，是现阶段实现电气能源资源节约非常有效的方法之一。在能源可持续利用这一必然趋势下，石油化工工程领域务必要完善能源管理制度，今后关于电气节能技术的应用也要立足于节能减排、环境保护等方面进行创新，根据现有石油化工能源耗损控制得出的经验，提高电力能源利用率。所有从业者端正自身的工作态度，正确认知电气节能，不仅可以为石油化工行业可持续发展提供动力，也能够在工程设计方面获得更为显著的电气节能效益。