電氣自動化的節(jié)能設計
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電氣自動化的節(jié)能設計【1】
摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代化的工業(yè)廠區(qū)建筑逐漸向節(jié)能、高效、安全等方面發(fā)展，這對廠區(qū)的電氣自動化發(fā)展提出了新的要求，如何在降低損耗的情況下實現(xiàn)對電源的高效利用，成為了現(xiàn)代化工業(yè)廠區(qū)設計的熱點與難點，基于此，文章對新時期工業(yè)廠區(qū)電氣自動化的節(jié)能設計進行了積極探討。
關(guān)鍵詞：工業(yè)廠區(qū);電氣自動化;節(jié)能;電機
1 新時期工業(yè)廠區(qū)電氣自動化節(jié)能設計的重要性
資源能源危機已成為當今人類面臨的主要問題之一，加之我國是發(fā)展中國家，粗放型的經(jīng)濟增長模式一定程度上加重了我國的資源能源危機，進而出現(xiàn)了環(huán)境公害事件和溫室效應等，形成了對資源的浪費和對環(huán)境的污染，想要有效減輕資源等的短缺對我國社會發(fā)展造成的嚴重影響，應當不斷改善粗放型的經(jīng)濟增長方式，在生產(chǎn)生活活動中實施有效的節(jié)能減排對策，通過一系列的措施減少對資源的浪費，并通過對有限資源的合理高效利用來實現(xiàn)經(jīng)濟的發(fā)展與繁榮。
我國工業(yè)用電占全國用電量的65%～70%，但是運行效率低，比先進國家低20%～30%，如何在其生產(chǎn)發(fā)展中推廣和引用電氣自動化節(jié)能設計，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)與自然資源的和諧發(fā)展，已成為了新時期人們關(guān)注的焦點，電氣自動化節(jié)能設計已成為節(jié)能降耗的主力軍。
2 企業(yè)設備自動化節(jié)能設計
2.1 電機運行中的節(jié)能設計
電機拖拽系統(tǒng)是電氣系統(tǒng)一個較大的電能消耗單元，運行方案的不合理及綜合維護不到位等，都會致使其運行低效，造成大量的電能浪費。
大量的發(fā)熱降低電機系統(tǒng)綜合使用壽命，基于此，在進行電機運行的節(jié)能設計時應當采用高效可靠、節(jié)能經(jīng)濟的電氣控制方案。
(1)對于運行工況偏離高效區(qū)的功率大、運行時間較長的用電系統(tǒng)利用變頻調(diào)速控制方式改變傳統(tǒng)的繼電器控制方式，進而進行動態(tài)調(diào)節(jié)電源輸入端電源頻率，利用對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)控讓整個電機拖拽系統(tǒng)的輸出與輸入達到平衡狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。
(2)交流電機串級調(diào)速實現(xiàn)電機無級平滑調(diào)速，低速時機械特性比較硬，特別是晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)。
雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖1所示。
以上調(diào)速系統(tǒng)一方面使系統(tǒng)參數(shù)便于調(diào)整，另一方面接近于理想過渡，調(diào)整性能好，動態(tài)響應快，起動時間短，系統(tǒng)抗干擾能力強，節(jié)能效果也很理想，應當推廣應用。
(3)為達到電機的最佳運轉(zhuǎn)工況，可改變電機的動容量，通過構(gòu)筑合理群控呼梯節(jié)能控制系統(tǒng)，對電機進行合理的調(diào)度分配管理，降低其系統(tǒng)能耗，達到節(jié)能降耗的目的。
從(1)、(2)式可見風機節(jié)能三要素是流量Q(t)、揚程(t)、整體運行效率%(Q、H)在運行水泵、風機時，為達到節(jié)能目標只有減少流量、降低揚程、提高效率三個手段。
(1)在滿足工藝情況下，盡量降低揚程和流量。
(2)使用高效調(diào)速裝置，如變頻器、串級調(diào)速、液力耦合器、內(nèi)反饋調(diào)速器、電磁滑差調(diào)速器。
(3)降低電機的富裕容量，提高電機運行效率，減少無功損耗。
(4)改造管路，減少阻力揚程損失，減少水泵、風機的總揚程和壓力。
(5)根據(jù)用戶的實際使用情況，對原有風機進行改造，改變風機的氣動性能，使風機在高效區(qū)工作。
2.3 配電線路的節(jié)能設計
在工業(yè)廠區(qū)的建設方面，配電線路承載著為設備輸送電力重擔，用電系統(tǒng)不僅存在因集膚效應而產(chǎn)生的線損，還存在功率因素低下、諧波干擾電能質(zhì)量等問題。
根據(jù)電力系統(tǒng)構(gòu)架和其他特點，充分考慮對現(xiàn)場實際情況實施諧波治理改造，安裝節(jié)電器、省電霸，對電源優(yōu)化處理，同時優(yōu)化用電系統(tǒng)。
為了降低線路傳輸中的電能損耗，減小導線的電阻值極為重要，應當從以下幾個方面來進行：(1)導線材質(zhì)的選用方面，應當選電阻率非常小的材料，這樣有利于線路傳輸中的電能損耗的降低。
(2)縮短導線的長度，特別是在布線的時候盡量減少彎路。
(3)減小負荷中心與變壓器的距離，進而縮短供電距離。
(4)選用一些橫截面積比較大的導線，增加導線的橫截面積，使得線路傳輸過程中的電能損耗通過降低導線的電阻值而得到有效減少，完成節(jié)約電能的目標。
2.4 空調(diào)節(jié)能設計
空氣濕度是造成被控參數(shù)變化的主要原因，加之風的大小會改變空氣濕度，在進行空調(diào)節(jié)能設計方面，可設計為變風控制系統(tǒng)，這樣可改變風量的大小，卻不會改變風的溫度。
運用時，根據(jù)室內(nèi)人數(shù)的變化而變化逆風的轉(zhuǎn)速，使得送入房間的風量不會出現(xiàn)太大的波動，始終控制在參數(shù)之內(nèi)。
另外，在變風量的末端采用風機代替風閥的形式，使得風量的需求可及時反饋給風機，實現(xiàn)風轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)控制，在不同需求下，根據(jù)傳感器監(jiān)控的得出的參數(shù)指標，進行風轉(zhuǎn)速的改變，這樣就不會出現(xiàn)系統(tǒng)的過載現(xiàn)象，也在一定程度上減少了維護的費用。
2.5 照明設施的節(jié)能設計
廠區(qū)照明設施的設計方面，應重點考慮到工業(yè)生產(chǎn)對光照的需求，如進行光源強度的合理設置，避免工業(yè)廠區(qū)因太追求照明條件而造成的能源浪費情況。
在設計時的燈具選擇方面，首先應保證燈具的配光曲線在深、廣照方面趨于平衡，使其發(fā)揮最佳的照明效果，促進節(jié)能;此外，應采用LED燈替代老式的照明裝置，LED燈是依靠半導體發(fā)光器件將電能直接轉(zhuǎn)化為光能的，剔除了一些中間轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，減少了電能損耗，還具有發(fā)光的亮度高這一特點，且克服了傳統(tǒng)的老式燈具頻繁閃爍的問題，達到了節(jié)能減排的目的。
2.6 弱電系統(tǒng)的節(jié)能設計
電氣自動化工業(yè)廠區(qū)內(nèi)部布設安保系統(tǒng)對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展也有一定的積極意義，諸如入侵報警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及門禁系統(tǒng)等等，使用這些弱電系統(tǒng)，將其供電線路與其他設備的供電線路區(qū)分開來，采用節(jié)能效果良好的UPS不間斷電源，實現(xiàn)弱電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可對工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)過程進行有效監(jiān)督和管理，在降低能耗方面也實現(xiàn)了節(jié)能減排的效果，從而達到工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)的良好運行[3]。
3 結(jié)束語
綜上所述，新時期工業(yè)廠區(qū)的電氣節(jié)能設計是一項復雜的系統(tǒng)化工程，需要從各個方面來進行設計，文章本著節(jié)能減排及促進工業(yè)企業(yè)發(fā)展的目的，對新時期的工業(yè)廠區(qū)進行了低壓配電線路的節(jié)能設計、照明設施的節(jié)能設計等一系列設計措施，實現(xiàn)了工業(yè)廠區(qū)電氣節(jié)能目的，有效節(jié)省了工業(yè)廠區(qū)建設的費用，促進了人與自然的可持續(xù)發(fā)展，對促進我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展具有很重要的現(xiàn)實意義。
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電氣自動化節(jié)能技術(shù)【2】
電氣自動化是現(xiàn)今電氣信息行業(yè)中迅速崛起的新興產(chǎn)業(yè)，電氣自動化的技術(shù)可以有效的提高工作效率，大大的降低了生產(chǎn)成本，提高了勞動生產(chǎn)率，被廣泛應用到人們的日常生活、工作中。
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們在能源利用率上并沒有環(huán)保和節(jié)約意識，導致諸多生態(tài)環(huán)境不斷惡化，綠色節(jié)能逐漸成為世界范圍內(nèi)的熱點問題。
對此，電氣自動化節(jié)能技術(shù)應運而生，并在環(huán)保節(jié)能方面起到了很大的促進作用。
本文首先介紹電氣自動化及節(jié)能設計，提出電氣自動化節(jié)能技術(shù)的重要意義，并提出加強電氣自動化節(jié)能技術(shù)設計的重要措施。
【關(guān)鍵詞】電氣自動化 節(jié)能 技術(shù)
隨著我國科學技術(shù)的不斷革新，人們對節(jié)能環(huán)保意識的提升，通過電氣工程自動化設計達到節(jié)能的目的，已經(jīng)成為了電氣工程發(fā)展的主要趨勢。
電氣自動化節(jié)能技術(shù)并廣泛的應用到人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中，企業(yè)運行成本以及勞動生產(chǎn)率，并且在提升和改善勞動條件等方面也產(chǎn)生了重要影響。
但是就目前電氣自動化中的節(jié)能技術(shù)發(fā)展情況來看，在節(jié)能技術(shù)方面仍處于發(fā)展階段，特別是對于整個系統(tǒng)的設計及安裝完成部分，需要在工作中不斷加強對電氣自動化節(jié)能技術(shù)提升和完善。
1 電氣自動化及節(jié)能設計概念
隨著經(jīng)濟水平的提升，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高，在綠色節(jié)能理念的廣泛倡導下，工業(yè)發(fā)展已經(jīng)不再局限于創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，而是在創(chuàng)造經(jīng)濟利益的同時還要兼顧社會利益，節(jié)能環(huán)保成為了我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要課題。
對此，電氣自動化應運而生，在節(jié)能減排方面起到了很大的促進作用。
電氣自動化節(jié)能技術(shù)是順應時代潮流的產(chǎn)物，更是電氣信息領(lǐng)域的一門新興技術(shù)，不僅僅在有效的降低生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，創(chuàng)造勞動條件等方面起到了很大的作用，而且在當前經(jīng)濟建設的重要目標節(jié)能方面更是成為了中堅力量，是推動各行業(yè)節(jié)能減排的有效武器。
對于當前電氣自動化系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀來看，城市電網(wǎng)的不斷擴大和增容，導致變頻器、整流器造成大量的諧波產(chǎn)生，給我國電網(wǎng)帶來了很大的不利影響。
對此，為了更好的起到消除諧波，提高節(jié)能效果，電氣自動化節(jié)能技術(shù)通過減少電路的傳輸損耗、優(yōu)選變壓器、補償無功、使用有源濾波器等方法進行深入研究，大大的提高了電氣系統(tǒng)的有效運行，節(jié)能效果較為顯著。
2 電氣自動化節(jié)能技術(shù)的重要意義
2.1 新技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分
電氣自動化與人們的生產(chǎn)和生活可謂是息息相關(guān)，隨著科學技術(shù)的不斷革新，電氣自動化系統(tǒng)技術(shù)方面也有了極大的改變，為了更好的順應節(jié)能時代的發(fā)展大主題，電氣自動化節(jié)能技術(shù)越來越被人們所重視，逐步成為了新技術(shù)領(lǐng)域當中的重要組成部分，在電氣自動化中的地位就顯得尤為重要。
2.2 有效的減少了各類能源的消耗
電氣自動化節(jié)能技術(shù)是通過減少電路的傳輸損耗、優(yōu)選變壓器、補償無功、使用有源濾波器等方法，將會極大程度的減少電力等各類能源的消耗和浪費，也能夠在很大程度上緩解當前的供電緊張局勢，大大提升了供電效率。
2.3 大大的降低企業(yè)的生產(chǎn)成本
電氣自動化的節(jié)能技術(shù)將節(jié)能作為主要的技術(shù)研究核心，從企業(yè)電氣自動化的設備安全系統(tǒng)來看，得到了有效的提升，更好的保障了居民的生活質(zhì)量，為城市居民的生活提供更加友好和諧的生活工作環(huán)境和健康發(fā)展空間。
同時電氣自動化的節(jié)能技術(shù)對電器進行節(jié)能改造還能夠節(jié)省能源從而降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，獲得更大的經(jīng)濟效益。
綜上而言，電氣自動化的節(jié)能技術(shù)是新技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分，不僅在對居民的生活質(zhì)量上，而且在企業(yè)的長遠發(fā)展上來看，這種電氣自動化節(jié)能技術(shù)都會具有重要的現(xiàn)實意義，更加符合現(xiàn)階段節(jié)能技術(shù)的倡導，促進我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。
3 加強電氣自動化節(jié)能技術(shù)設計的重要措施
3.1 降低電能傳輸?shù)南暮屠速M
電氣自動化節(jié)能設計主要以節(jié)約電力資源為主要目的，這樣才能有效的減輕國家電網(wǎng)的用電壓力，更好的維護國家供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
通常，電能在傳輸?shù)倪^程中，導線上會產(chǎn)生很多電阻，直接影響了電能的順利傳輸，同時在傳輸上還會造成有功功率損耗。
對此，電氣自動化節(jié)能設計上要有效的減少導線電阻。
可以從材質(zhì)選用、導線的長短、變壓器調(diào)節(jié)、增大導線的橫截面積等四個方面進行技術(shù)改造：首先要選用電導率較小的材質(zhì)做導線，電導率越小的導線材料，在電力運輸過程中的電力損耗就越小;其次在電氣自動化布線上，要盡可能的走直線，減少導線的長度，縮短供電距離;再次就是要將變壓器調(diào)節(jié)接近負荷中心，從而減小供電距離;最后從導線的橫截面積來看，增加導線橫截面積在一定程度上也能降低能源損耗。
3.2 酌情選擇合適的變壓器
在電氣自動化的節(jié)能技術(shù)設計上，變壓器起到了很大的作用，只有選擇功率損耗小、單相自動補償設備、三相四線制的變壓器，電氣自動化節(jié)能技術(shù)才能在極大程度上保持電力運輸線中的電流負荷的均衡穩(wěn)定，使電能資源消耗最低，起到環(huán)保的作用。
對此，變壓器的合理選擇尤為重要：首先，從變壓器的材質(zhì)上選擇，要以節(jié)約的設計理念選擇合理的材料和運行介質(zhì)，如硅鋼片、銅片及絕緣材料等;其次，變壓器的放置位置要合理，為了便于管理和維護，最好將變壓器放置在電力消耗的中間位置，與其他的輔助設備放在一起，這樣可以有效的減少電纜，節(jié)約能耗，降低成本;最后，根據(jù)電量的使用情況，合理選擇變壓器的容量和臺數(shù)，選擇變壓器前，一定要對電量使用量進行合理的計算，不要造成變壓器過多或者多少，避免產(chǎn)生過度消損的情況發(fā)生。
3.3 無功補償設備的合理選擇
無功補償設備就是指能夠無功功率補償?shù)碾娏Y源設備，無功功率占有供配電設備的很大一部分容量，在電氣自動化技能技術(shù)設計上，無功補償設備具有很重要的作用，可以實現(xiàn)無功就地平衡，減少損耗。
但是對于無功補償設備的使用上也要注意四點問題：一是要根據(jù)電容器的容量進行補償，其參數(shù)的計算可以根據(jù)目標功率因數(shù)、配電電壓的容量、負荷等等確定;二是摒棄傳統(tǒng)的按比例分配的方法，在補償方式方法中可以采用集調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準確、適應面廣等優(yōu)點為一體的模糊投切方式，能夠達到補償?shù)淖罴研Ч?三是無功功率是投切參數(shù)物理量，為了防止投切振蕩、無功倒送等情況的發(fā)生，無功功率要選擇合理;四是就地補償方式，將無功補償設備就地安裝，避免線路傳輸損耗，也能達到很好的節(jié)能效果。
3.4 有源濾波器能夠維持電氣正常運行
在電氣自動化運行過程中，為了更好的消除諧波產(chǎn)生，消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。
因為諧波的產(chǎn)生可以降低電氣設備的可用性，對電氣設備的質(zhì)量產(chǎn)生嚴重的損害造成嚴重的電力能源損耗，威脅電氣設備的正常運行，還會減短電動機的工作壽命。
對此，在電氣自動化節(jié)能技術(shù)的設計上，考慮消除諧波，使用有源濾波器無疑是最佳的。
有源濾波器具有優(yōu)異的動態(tài)性能、反應快、能擴大功率范圍等特點，通過有緣過濾器的諧波可以過濾掉，使電氣設備減少阻礙，更加順暢的運行，能使無功補償達到更好的效果，同時能夠有效維持電氣設備的正常運行，對設備起到了很好的保護作用。
3.5 優(yōu)化配電設計，采用高效率的照明設施
根據(jù)對供電設備和負荷容量可靠性的要求，在進行電氣自動化節(jié)能技術(shù)設計時，要優(yōu)先考慮電力系統(tǒng)的適用性，保證電力系統(tǒng)的可靠、靈活、易控、穩(wěn)定和高效，同時還要考慮安全性，保證導線具有良好的絕緣效果。
電力電纜是電氣自動化系統(tǒng)中投資成本較大的一部分，為了節(jié)省投資成本，在電力電纜選擇上也要謹慎，從成本的角度來看，較之銅電纜，鋁電纜更為便宜，所以很多電氣工程都選擇鋁電纜。
在電氣自動化的節(jié)能設計中，照明設施也應該起到節(jié)能的效果，間接性的提高大家的節(jié)能意識，可采用高效節(jié)能光源技術(shù)，該技術(shù)也是電氣自動化節(jié)能設計創(chuàng)新出來的最新結(jié)晶，與普通的照明物相比較，高效光源不僅工作壽命長、照明效果好，能夠在很大程度上減少能源的損耗，是電氣自動化的節(jié)能設計的重要組成部分，也能夠更好的貫徹科技創(chuàng)新理念，從而獲得更大化的經(jīng)濟效益。
4 結(jié)語
從節(jié)約能源角度來看，電氣節(jié)能是電氣自動化節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵，在技術(shù)設計方面要本著節(jié)能這一個重要的設計原則，盡可能少用能源，降低對環(huán)境的污染，充分考慮節(jié)能因素，電氣自動化的系統(tǒng)優(yōu)化也會不斷的完善，選擇合適的變壓器、濾波器等多種方式來實現(xiàn)降低電力能源的消耗。
但是，電氣自動化節(jié)能技術(shù)還有很大的提升空間，我們?nèi)孕枰粩嗟貙﹄姎庾詣踊墓?jié)能設計技術(shù)進行研究，為電氣節(jié)能提供有力的技術(shù)保障，從而進一步提升電氣自動化的節(jié)能水平，為我國節(jié)能工作的開展提供有效的社會貢獻。
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