浅谈化工企业电气节能分析

【摘要】文章阐述了化工企业电气节能的概念机目的，论述了化工行业节能的几种方法，主要包括变压器节能、提高功率因数、减少线路上的能量损耗、电动机节能、降低高次谐波、照明节能灯方面，对化工企业电气节能进行分析。

【关键词】化工企业；变频调速；变压器；电动机；照明节能。

中图分类号：C29 文献标识码：A

1 节能的概念及目的

节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节的损失和浪费，更有效、合理地利用能源。这就是说节能是旨在降低单位产值能耗的努力，为此要在能源系统的所有环节，从资源的开采、加工、转换、输送、分配到终端利用，采用一切合理的措施，来消除能源浪费，充分发挥在自然规律所决定的限度内存在的潜力。

企业节能管理的目的是合理利用能源，以最小能源消耗，获得最大的经济效益和社会效益。企业节能管理既是企业管理的重要组成部分，又是国家和地方节能管理系统的终端部分。节能规划的本质在于综合分析。节能规划涉及工艺结构即产品结构及产量、工艺装备水平；能源结构即燃料间相互替代、燃料使用效率等；经济约束即内部价格合理性、成本最小化等；环保约束即控制排放量；政府政策即立项、贷款、税收等优惠政策。

2化工企业电气节能分析概述

2.1使用高效节能的新型变压器

使用高效节能产品，是化工企业改善经济效益的重要途径。我国变压器绝大多数为标准设计，经历了60年代JB500-64标准设计SJ系列和SJL1-5系列变压器，70年代JBl300-73和JBL301-73标准，设计SL1和SL2系列变压器，随着我国科学技术的进步及不断的引进国外新技术，如参照国际电工委员会IEC76标准及德国DIN42503标准，我国组织设计了S7、S9、S10、S11、非晶合金等系列节能型变压器。截至1998年底，S7型变压器及以前的产品已由国家先后公布淘汰，停止其生产和销售。

加速老变压器更新换代是降低电网损耗的重要途径。老变压器淘汰要劣中淘劣，新型变压器选型要优中选优。对于老变压器的更新，必须逐年更新，所以先要淘汰技术特性最劣者，即用相同的投入资金取得最大节电效果。

2.2提高功能功率因数

适当提高系统功率因数，能够改善电压质量，减少无功在线路上传输，提高用电设备的工作效率，以达到节能的目的。提高电力系统的功率因数，已成为石油化工企业的一个重要课题。

采用适当措施，提高系统自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高企业功率因数的方法，它不许要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。具体方法有：采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数；合理使用变压器、电动机，防止低负荷下运行；提高异步电动机的检修质量；荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器等。

功率因数的人工补偿供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法已经不能满足工厂对功率因数的要求，工厂自身还要装设补偿装置，对功率因数进行人工补偿。

2.3减少线路上的能量损耗

由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。在一个工程中，使用各类导线电缆不计其数，所以线路上的总有功损耗也是相当客观的，减少线路上的损耗必须引起足够重视。

线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。由于石化企业大量使用铜导线，由线路电阻公式R=ρL/S可知，减少线路的损耗只有两条措施：

减少导线长度。首先变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离；其次，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度。

增大导线截面。导线截面增加虽然能降低能耗，但是导线成本也随着增大，因此在技术合理时，必须按经济电流密度选取导线截面。

2.4电动机节能

电机系统节能是国家十大节能工程之一。由于石油化工企业电动机数量多，耗电量大，大约占电力消耗的80%，因此电动机的节能非常重要。

2.4.1正确选型

合理选用电动机的容量。三相异步电动机的三个运行区域分为：负载率在70%—100%之间为经济区；负载率在40%—70%之间为一般运行区；负载率在40%以下为非经济区。若电动机容量选的过大，虽然能保证设备的正常运行，但是投资大，功率因数和效率都很低，造成电力大量浪费。从节能角度看，80%负载时运行效果最佳，此时能量效率最高。

合理选用电动机类型，推广使用高效节能电动机。目前YB系列电动机较之前BJO2效率高出0.143%，而YBX的平均效率较YB系列又高出3%。如果按照BJO2、JB电机总容量为50000KW，全部换为YBX、YB系列，节电率仅按1%计算，负载率取80%，装置每年运行按8000h计算，则每年节约电量为：5000KW×80%×1%×8000h=320x104KWh。每度电价按0.5元计算（工业用电平均价），每年节约电费160万元。

2.4.2大力推广变频调速

变频器是通过改变定子的供电频率来改变同步转速以实现电机的无级调速。变频调速运行是根据负载转速的变化要求，通过改变供电电流的频率，并配合电压的调节，以获得合理地电机运行工况。在不同的转速情况下，均保持较高的运行效率，不仅降低了电能消耗，同时能改善启动性能，保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击，延长其工作寿命，还提高电动机和负载设备的工作精确度。实践证明，变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合，取得显著的节电效果，普遍节电达到30%—50%。

工厂在电机选型设计工作中，大部分电机功率选型均有适当裕量，另外，在生产过程中的设备许多时间都是负载不满或运行有峰谷时间，如果采用交流电动机恒速传动的方案运行，靠风门调节风机或靠阀门调节泵类设备，使用效率低，造成大量的能源浪费。变频调速是通过改变输入到交流电机的电源效率，从而达到调节交流电机转速的目的。

假设公司现已装设变频器50台，总额定功率Pe约为2.0×103KW，负载率设为0.8，平均节电率为30%，每台变频器全年运行365天，W=2.0×103×30%×24×365×0.8≈4204800KWh，全年节约电费约为2102400元。

从以上计算可知，变频器每年节约电费约200多万元，其直接经济效益也是相当可观的。

2.5降低高次谐波

高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与产生的电流不成线性（正比）关系而造成的波形畸变。由于电力系统中存在着各式各样的谐波源，使得高次谐波的干扰成了影响电能质量的一大“公害”，因此谐波的治理是十分必要且有实际经济效益的。

限制电网谐波的主要措施：

变压器采用/Y结线，可以消除3的整数倍的高次谐波。

增加整流变压器二次侧相数。

使用无谐波污染的绿色变频器。

使用无源滤波器或有源滤波器。

目前，石油化工行业谐波治理还没有引起足够的重视，谐波治理也是一项节能减排的重要环节，有很大的改造空间。

2.6照明节能

照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，还应采用高效光源及高效灯具。

由于金属卤化物灯的发光效率高，色温范围广（3200-4000K），光色选择性好，显色指数又高，可达80-95，颜色失真度小，尤其对人的皮肤显色性特别好，使用寿命较长，因此使用金属卤化物灯取代高压汞灯，不仅节约一定的电能，同时也为夜间安全生产创造了便利条件。

采用LED作为光源，LED光源的更长寿命、高效、节能、环保等“理论优势”已经通过了实践的检验，LED光源的各项性能参数已不是以前常说的“在改善”，而是“在进一步提高”，LED产业整体的发展前景被普遍看好。

2.7其他节能方式

（1）制定单位产品耗电定额，包括生产过程的各环节每道工序、每个装置以及全企业综合用电单耗。每个过程都按经济指标进行核算，以达到全企业用电经济指标核算之目的。

（2）对于石化行业，电气节能是电气设计中必须重视、贯彻执行的一项原则，从设计源头就提高能源利用效率水平，降低能源消费，是非常重要的。

（3）通过科学的管理，通过设备经济运行降低能耗，也是电气节能的一个重要方法。

参考文献

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