電氣節(jié)能在石油化工工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用

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摘要：為了推動(dòng)石油化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，針對(duì)石油化工工程設(shè)計(jì)中電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)探討。介紹電氣節(jié)能技術(shù)、應(yīng)用要點(diǎn)與現(xiàn)狀，認(rèn)識(shí)到現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展中電氣節(jié)能的必要性。圍繞電氣系統(tǒng)、電壓、照明、電氣設(shè)備展開(kāi)設(shè)計(jì)方面的分析，完善工程設(shè)計(jì)中電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用方案，最后總結(jié)今后電氣節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)石油化工產(chǎn)業(yè)電力能源節(jié)約。

關(guān)鍵詞：電氣節(jié)能技術(shù)；石油化工工程；環(huán)境污染；能源管理

1電氣節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用要點(diǎn)

1.1技術(shù)原理

電氣節(jié)能技術(shù)在石油化工工程設(shè)計(jì)中，通過(guò)電氣節(jié)能設(shè)備實(shí)時(shí)分析電氣消耗數(shù)據(jù)以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)分析得到結(jié)果展開(kāi)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電能資源的節(jié)約[1]。一般電氣節(jié)能技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用，①了解實(shí)際電能應(yīng)用情況、運(yùn)行系統(tǒng)能源節(jié)約情況；②觀(guān)察運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)，總結(jié)設(shè)備在運(yùn)行中能源節(jié)約狀況；③石油化工生產(chǎn)期間采用的其他輔助技術(shù)在能源節(jié)約方面應(yīng)用效果[2]。對(duì)于石油化工工程設(shè)計(jì)而言，所有電力設(shè)備運(yùn)行均與設(shè)計(jì)建設(shè)效果有直接關(guān)系，而且電力設(shè)備與系統(tǒng)帶來(lái)的能源節(jié)約效果也關(guān)系到工程總體能源節(jié)約成效。除此之外，運(yùn)用電氣節(jié)能技術(shù)加強(qiáng)能源規(guī)劃有效性，減少電氣設(shè)備的資金回籠時(shí)間，這也是石油化工工程設(shè)計(jì)非常重要的任務(wù)。在制定能源規(guī)劃方面，務(wù)必要綜合分析工程生產(chǎn)環(huán)境以及電力設(shè)備運(yùn)行需求，確定石油化工工程建設(shè)目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化為前提，對(duì)電氣能源節(jié)約技術(shù)、節(jié)能設(shè)備的經(jīng)濟(jì)投入進(jìn)行討論，確保能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益最大化。

1.2電氣節(jié)能要點(diǎn)

石油化工工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行電氣節(jié)能處理，立足于電氣系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電氣設(shè)備這三個(gè)方面分別展開(kāi)論述。結(jié)合石油化工產(chǎn)業(yè)可以確定的是電氣設(shè)備生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)量較多，所以電氣節(jié)能在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也是非常重要的一部分[3]。在工程設(shè)計(jì)中展開(kāi)電氣節(jié)能分析，要滿(mǎn)足石油化工生產(chǎn)需求，保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)所有電氣設(shè)備能夠安全運(yùn)行。同時(shí)，在經(jīng)濟(jì)性需求的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)節(jié)能和投資回收期這兩項(xiàng)問(wèn)題的關(guān)注。最后，站在環(huán)境保護(hù)角度，電氣節(jié)能必須要同時(shí)展開(kāi)能源節(jié)約和環(huán)保的分析，從多個(gè)方面優(yōu)化石油化工工程設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而達(dá)到電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的最佳成效。

2電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

盡管電氣節(jié)能技術(shù)在石油化工工程設(shè)計(jì)中有非常明顯的應(yīng)用價(jià)值，然而在實(shí)踐方面，電氣節(jié)能技術(shù)依然有很大的完善空間，工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域也需要解決一些問(wèn)題，盡可能地提高該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。首先電氣節(jié)能技術(shù)依然處在發(fā)展嘗試階段。與之相關(guān)的電氣節(jié)能設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施等也需要進(jìn)一步完善。提高設(shè)備性能，為石油化工工程提供高水平的服務(wù)，也能夠滿(mǎn)足當(dāng)前社會(huì)基本需求。初期應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)，盡管也可以帶動(dòng)行業(yè)發(fā)展。然而技術(shù)本身的應(yīng)用實(shí)踐層面依然存在問(wèn)題，現(xiàn)有理論不足以解決這一類(lèi)問(wèn)題，致使電力系統(tǒng)節(jié)能欠缺專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)。其次，電力電氣節(jié)能技術(shù)政策方面，處于信息化時(shí)代下，越來(lái)越多新興技術(shù)手段在石油化工領(lǐng)域得到應(yīng)用，而且國(guó)家有關(guān)部門(mén)也對(duì)這一類(lèi)技術(shù)給予高度重視，相繼推出了使用規(guī)范以及法律法規(guī)等，為技術(shù)應(yīng)用規(guī)范性提供指導(dǎo)。但是，現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展與市場(chǎng)環(huán)境秩序混亂，而且整體來(lái)說(shuō)情況較為復(fù)雜，在長(zhǎng)久性戰(zhàn)略目標(biāo)引導(dǎo)下，可能無(wú)法發(fā)揮出電氣節(jié)能技術(shù)配套政策的優(yōu)勢(shì)，石油化工工程設(shè)計(jì)規(guī)范性無(wú)法得到體現(xiàn)，這也會(huì)限制電氣節(jié)能技術(shù)在行業(yè)領(lǐng)域的推廣與普及。站在客觀(guān)視角分析，電氣節(jié)能技術(shù)在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用具有非常理想的成效，然而技術(shù)的使用也存在一些影響因素，甚至?xí)蓴_到節(jié)能效果。所以，技術(shù)人員要正確認(rèn)知節(jié)能減排目標(biāo)，根據(jù)當(dāng)前已經(jīng)掌握的電氣節(jié)能技術(shù)，深入到市場(chǎng)環(huán)境中展開(kāi)調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)電氣節(jié)能技術(shù)在應(yīng)用方面存在的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化加強(qiáng)節(jié)能效果，推動(dòng)石油化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3石油化工工程設(shè)計(jì)電氣節(jié)能的方法

3.1電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)關(guān)注變壓器選擇、系統(tǒng)功率以及線(xiàn)路功率可能導(dǎo)致耗損等問(wèn)題。選擇變壓器時(shí)，因?yàn)槭突すこ淘O(shè)計(jì)對(duì)變壓器的需求量較大，加之變壓器是十分常規(guī)的電氣設(shè)備，所以變壓器選型要結(jié)合工程設(shè)計(jì)需求，尤其是變壓器的負(fù)載率。對(duì)于系統(tǒng)功率的確定，調(diào)節(jié)電氣節(jié)能應(yīng)該不斷提升功率，減少電路耗損，這也是提升能源利用率非常有效的方法。當(dāng)負(fù)載率在40%~60%，可將變壓器額定負(fù)載降低，以此來(lái)控制耗損率。為了有效控制變壓器的負(fù)載率，務(wù)必要制定切實(shí)可行的節(jié)能方案，而且要優(yōu)先選擇新型、節(jié)能型變壓器，達(dá)到生產(chǎn)模塊能源消耗控制的效果。計(jì)算變壓器負(fù)荷率，公式為βb=βm=（1/R）1/2，此時(shí)效率可達(dá)到最高；按照公式R=PKH/Po計(jì)算得出變壓器損耗比，公式中Po為變壓器空載損耗，PKH是變壓器額定負(fù)載損耗。另外，變壓器負(fù)載調(diào)整率計(jì)算，應(yīng)按照負(fù)載調(diào)整率=（滿(mǎn)載時(shí)輸出電壓-半載時(shí)輸出電壓）/（額定負(fù)載時(shí)輸出電壓）進(jìn)行。變壓器運(yùn)行原理如圖1。要想切實(shí)提高石油化工工程的運(yùn)作效益，控制系統(tǒng)功率因數(shù)十分必要，而且系統(tǒng)功率因數(shù)的提升也可以加強(qiáng)能源利用率，節(jié)省電力與生產(chǎn)成本，降低線(xiàn)路電壓。對(duì)于所有用電設(shè)備的使用，均是按照電磁感應(yīng)原理，例如電動(dòng)機(jī)和配電變壓器，這一類(lèi)設(shè)備都必須要?jiǎng)?chuàng)建交變磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)換、傳遞能量。期間創(chuàng)建交變磁場(chǎng)要保證電功率，也就是所謂的無(wú)功功率?？偨Y(jié)功率影響因素，包括人工補(bǔ)償、自然提高這兩種，具體應(yīng)結(jié)合實(shí)際差別提出調(diào)節(jié)方案。功率因數(shù)即有功功率和視在功之比。通過(guò)功率因數(shù)可直觀(guān)呈現(xiàn)電源輸出視在功率利用率，當(dāng)功率因數(shù)處在0~1，而且電氣系統(tǒng)功率因數(shù)接近1，此時(shí)電路無(wú)功功率呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，代表視在功率利用率提高，而且系統(tǒng)電能輸送功率也得到加強(qiáng)。當(dāng)提高了功率因素之后，可有效減少電路耗損。為了能夠優(yōu)化功率因數(shù)，利用電動(dòng)機(jī)選型、變壓器、電動(dòng)機(jī)等諸多模塊，經(jīng)過(guò)優(yōu)化之后有效杜絕電機(jī)空載運(yùn)行，也能夠提高設(shè)備功率因數(shù)。除此之外，并聯(lián)電容器補(bǔ)償、同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)充、動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)哪Ｊ揭部梢詮V泛應(yīng)用，提高石油化工工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)系統(tǒng)電能輸送率。如果因?yàn)榫€(xiàn)路功率導(dǎo)致?lián)p失，那么在石油化工工程設(shè)計(jì)期間，建議優(yōu)化線(xiàn)路設(shè)計(jì)方案，調(diào)整線(xiàn)路長(zhǎng)度以及粗細(xì)，從而避免發(fā)生線(xiàn)路耗損問(wèn)題。石油化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中控制線(xiàn)路功率耗損，可獲得更為理想的電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果。如果電流在電阻介質(zhì)中經(jīng)過(guò)，必然會(huì)導(dǎo)致能量耗損，而石油化工工程具有復(fù)雜性，工程中含有大量多種類(lèi)線(xiàn)路、設(shè)備，控制線(xiàn)路功率耗損要科學(xué)設(shè)計(jì)電氣線(xiàn)路，減少線(xiàn)路長(zhǎng)度。優(yōu)化線(xiàn)路耗損模塊。同時(shí)要考慮到外界環(huán)境因素的影響，例如正弦波可能導(dǎo)致畸變，如果畸變程度增加，在高次諧波能量作用下，基波分量隨之減少。電網(wǎng)電壓和電流基波等模塊為電動(dòng)機(jī)常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)奠定了基礎(chǔ)，而系統(tǒng)內(nèi)部電壓以及高次諧波電流會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)額外無(wú)功耗損，而且過(guò)電流與過(guò)電壓出現(xiàn)，也會(huì)降低系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性與安全性。所以，要想解決電網(wǎng)高次諧波這一現(xiàn)象，務(wù)必要采用無(wú)源濾波技術(shù)，通過(guò)濾波器、電子控制設(shè)備等探測(cè)系統(tǒng)工作模塊，抵消畸變波形，隨之輸出標(biāo)準(zhǔn)性正弦波。

3.2電壓節(jié)能設(shè)計(jì)

為了加強(qiáng)供電電壓穩(wěn)定性，而且能夠快速達(dá)到額定電壓，必須要展開(kāi)節(jié)能設(shè)計(jì)，若發(fā)現(xiàn)供電電壓存在異常波動(dòng)，那么低電壓、高電壓在供電時(shí)效率也會(huì)降低。滿(mǎn)足石油化工工程設(shè)計(jì)需求，要提高系統(tǒng)供電率，加強(qiáng)電壓節(jié)能平穩(wěn)性，其間也需要優(yōu)化電壓運(yùn)行模式，以免發(fā)生電壓不穩(wěn)定問(wèn)題。為此保證供電模塊的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)該營(yíng)造用電設(shè)備額定電壓最佳工作環(huán)境。很多用電設(shè)備處于額定電壓工況方可達(dá)到最高效率，如果供電電壓超過(guò)額定電壓，便會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路中的空載電流出現(xiàn)能源浪費(fèi)問(wèn)題；若是額定電壓超過(guò)了供電電壓，那么設(shè)備負(fù)載不會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致線(xiàn)路內(nèi)有較大負(fù)載電流形成，同樣會(huì)增加線(xiàn)路耗損與能源浪費(fèi)。

3.3照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)運(yùn)行期間，為了達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要科學(xué)選擇節(jié)能型設(shè)備，例如發(fā)光效率高、能源消耗低的節(jié)能燈。這一類(lèi)照明燈具不僅使用期限長(zhǎng)，還不會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重能耗，滿(mǎn)足節(jié)能設(shè)計(jì)要求。因?yàn)槲覈?guó)標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)電壓為220V，若存在電壓過(guò)高現(xiàn)象，必然會(huì)導(dǎo)致照明設(shè)備出現(xiàn)額外熱量，也會(huì)縮短設(shè)備的使用期限。因此，節(jié)能設(shè)計(jì)方面可以調(diào)控照明系統(tǒng)回路電壓，以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3.4電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

開(kāi)展石油化工工程設(shè)計(jì)，其中電氣設(shè)備覆蓋范圍非常廣，而且現(xiàn)如今很多電氣設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能設(shè)計(jì)。如果電氣設(shè)備不需要運(yùn)行，便可調(diào)整為節(jié)能運(yùn)行模式，當(dāng)需要使用電氣設(shè)備時(shí)再調(diào)整為工作狀態(tài)，最大限度地節(jié)省能源。

4電氣節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

處于現(xiàn)代化社會(huì)環(huán)境下，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然需要能源的支撐，尤其是石油化工工程，科學(xué)運(yùn)用電力能源帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且電力能源也與社會(huì)穩(wěn)定和諧發(fā)展有直接關(guān)系。現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模拓寬，能源耗損量也隨之提高。為了避免能源過(guò)度浪費(fèi)，各行各業(yè)均確定了可持續(xù)發(fā)展這一目標(biāo)，社會(huì)大眾開(kāi)始關(guān)注能源耗損以及環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題。石油化工工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用電氣節(jié)能技術(shù)，是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)電氣能源資源節(jié)約非常有效的方法之一。在能源可持續(xù)利用這一必然趨勢(shì)下，石油化工工程領(lǐng)域務(wù)必要完善能源管理制度，今后關(guān)于電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用也要立足于節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行創(chuàng)新，根據(jù)現(xiàn)有石油化工能源耗損控制得出的經(jīng)驗(yàn)，提高電力能源利用率。所有從業(yè)者端正自身的工作態(tài)度，正確認(rèn)知電氣節(jié)能，不僅可以為石油化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力，也能夠在工程設(shè)計(jì)方面獲得更為顯著的電氣節(jié)能效益。

5結(jié)束語(yǔ)

目前石油化工產(chǎn)業(yè)的電力能源浪費(fèi)問(wèn)題比較嚴(yán)峻，為了解決該問(wèn)題必須要深入落實(shí)電氣節(jié)能技術(shù)。從電氣系統(tǒng)、電氣設(shè)備等方面著手展開(kāi)優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能地減少能源耗損，既要推動(dòng)石油化工產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展，又要在現(xiàn)有電氣節(jié)能經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，提高石油化工工程設(shè)計(jì)中電氣節(jié)能技術(shù)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)。

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作者:田飛 單位:中海油石化工程有限公司