企业机电综合节能诊断及解决方案

摘 要：本文以山西顺发热电有限责任公司为例，通过对主要耗能设备如中央空调、电机的节能改造，可以覆盖70%的节能空间。采取恰当的节能措施，不仅可以降低产品成本、提高企业竞争力，还可以帮助企业履行节能环保的社会责任，提升企业品牌形象，获得更为广阔的发展空间。

关键词：机电；企业；节能

我国能源以煤发电为主，占发电量的80%，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大，环境问题日益突出。如何优化能源消费利用结构，保证经济社会的可持续发展，成为工业节能当务之急，节能降耗工作期待由此突破。

1、节能需求及诊断

1.1 节能需求

山西顺发热电有限责任公司为中型生产型企业，在前几年，企业效益良好，成长迅速，生产规模不断扩大。但是近年来，企业面临的压力逐步增大：一方面能源、原材料价格的不断上涨导致生产成本上升，利润空间越来越小：另一方面，国家节能减排政策逐步落实，企业被列为重点耗能企业，如不能采取有效的节能降耗措施，将面临停产整顿的困境。因而，采取有效的节能措施成为降低能耗、节约成本、提升企业竞争力的重要举措。

1.2 节能诊断

经过一段时间的数据采集和现场调研，该企业可以节能的地方的主要集中在中央空调系统和辅助生产用的水泵风机系统上，这两部分的能耗占了总体能耗的60%以上。要有效地降低单位产品的能耗，需要重点关注的就是在能源消耗分布中占主要地位的“水泵风机”和“中央空调”两大部分，对其进行节能改造是降低单位产品能耗、降低产品成本、提高企业利润的有效手段。

1.2.1 水泵风机电机系统

水泵、风机电机属于平方转矩的负载类型，而且在使用过程中实际使用负载量通常只有设计负载量的70%—80%，通常的电机控制手段无法将电机的实际运行负载与实际需要负载有效地结合，存在“大马拉小车的现象，有很大的可节省空间。

该企业中这样的现象普遍存在，其工艺中使用的“水槽循环泵”、“冷却风机”等设备的运行，均是按设计的满负载运行，即使在工艺没有需求时，仍然满负载运行，造成了能源不必要的消耗。

1.2.2 中央空调系统

传统的定流量中央空调控制方式由于空调冷冻水流量、冷却水流量和冷却风风量都是恒定的，无论末端负荷大小如何变化，空调输配系统均在设计的额定状态下运行，输配系统能耗始终处于设计的最大值，能源浪费很大。此外，由于供回水温差变小，蒸发温度降低，主机运行效率下降，也会造成一定电能浪费。

该工厂由于工艺和环境的特殊要求，中央空调系统供冷要求全年365天24小时不问断，但是由于企业所在地区的气候条件，除夏季之外，中央空调的实际使用负荷只达到设计负荷的30%—40%，而每年这样的时间长达7个月，造成了极大的浪费。

2、综合节能解决方案

基于以上节能诊断，我们为该企业提供了一套量身定制的解决方案，目标是为该企业解决近70%节能空间的能耗。

2.1 水泵风机电机系统节能改造措施

在交流异步电动机的诸多调速方法中，变频调速的性能最好，调速范围大，稳定性好，运行效率高。一般开环控制的电动机由于不能感知外部负载的变化只能以恒功率的方式运行，存在能源浪费。而由传感器感知外部负荷和速度的变化，然后交计算机处理，通过计算机控制变频器来调节电动机的转速和功率输出，始终以最优化的方式来控制电动机的功率输入的控制方式，实现泵组和风机组的协调工作控制、负荷变化跟随控制，从而达到节能的目的。在这样的控制手段下，风机、水泵电机的节电率一般可达到20%—60%， 并延长电机寿命2～4倍以上。

在此案例中，工厂的水泵、风机配置如表1所示。

由于使用过程中所有的水泵、风机均采用的是一般的开环式控制方式，无法与负载的变化联系起来，在运行过程中均是以恒水量、恒风量的运行模式运行，造成很大的能源浪费。在节能改造过程中，采用了四套水泵、风机专用节能控制系统，把相同类型的水泵、风机以组为单位分别控制，得到了令人满意的节能效果。

节能改造采用泰信三环节能设备有限公司提供的智能电机控制系统，设备如表2所示。

在使用了节能设备后，水泵能耗平均下降40%-50%，风机能耗平均下降45%-55%，年节约电量约为600万kWh。由于采用了软启动、谐波抑制等手段，电机的启动电流、运行温度、噪声有明显的降低，延长了电机的工作寿命，减小了平时的维护维修工作。

2.2 中央空调系统节能改造措施

工厂采用泰信三环节能设备有限公司提供的数字化中央空调节能控制系统，对原有的中央空调系统进行节能改造，经过一年的运行证明，取得了明显的节能效果，中央空调系统年节约电量约240万kWh。

经过分析论证后，由于其中央空调系统分为环境和工艺两套完全独立的系统，在实施节能改造的时候，为两套系统配置独立的控制系统来分别控制环境和工艺的中央空调供冷。在节能改造之后，两套中央空调系统均达到了非常明显的节能效果，其中工艺用的中央空调系统节能率达到15%-22%，年节约电量约155万kWh，环境采用的中央空调系统节能率高达22%-26%，年节约电量约85万kWh。

2.3其他措施

建立完善的能源管理制度。再好的节能措施也需要人来维持，工厂本身也要制定用电用水管理规章制度，建立节能奖励制度和浪费能源处罚制度，如照明系统的能源节约，应该做到人走灯灭，随手关灯。另外，制定标准只是手段，最终的目的是要通过加强监管，严格实施节能标准，使标准中规定得到落实。

3、结语

由于资源、环境、劳动力价格较低，我国扮演了“世界工厂”的角色，生产型企业成为社会的耗能大户。单位产值能耗一度居高不下，成为这类企业普遍存在的问题。近年来突飞猛进的节能技术为生产企业发掘了较大的节能空间。本案例的企业在中央空调系统和水泵风机电机系统环节上分别进行了节能改造，不仅为该企业带来可观的经济效益，而且为社会带来良好的环境效益。

参考文献：

[1]侯爱兰，企业机电设备高能耗引发的思考，《机电信息》2012（2）。

[2]王生，调控企业节能减排的相关措施 ，《能源与节能》2010（6）。

作者简介：白永高（1976.06—），山西祁县人，男，汉，本科，工程师。