水泥廠電氣技術(shù)節(jié)能管理淺談

  電能使用大戶之一水泥廠，在節(jié)能降耗工作中電氣技術(shù)節(jié)能非常重要。目前大多數(shù)水泥生產(chǎn)線的水泥生產(chǎn)電能成本偏高，部分企業(yè)高達(dá)水泥綜合成本的1/3左右，普遍存在用電設(shè)備消耗高、電能利用率低的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，水泥生產(chǎn)電耗在國(guó)家能耗限額值附近浮動(dòng)隨時(shí)可能達(dá)到“階梯電價(jià)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的上調(diào)電價(jià)范圍內(nèi)。下面就將水泥廠電氣節(jié)能技改方面做一個(gè)簡(jiǎn)單闡述。

  一、總降壓站的電氣技術(shù)節(jié)能管理

  總降壓站是水泥廠電能管理中心，一般都是將高壓電通過主變降至中壓（大多數(shù)生產(chǎn)線10kV）分配到原料配電站、生料窯尾配電站、窯頭配電站、水泥磨配電站，各配電站分配到配電變壓器（低壓系統(tǒng)配電）和中壓大型電動(dòng)機(jī)。在這個(gè)電能分配過程中總降壓站肩負(fù)著非常重要的節(jié)能降耗任務(wù)。

  變壓器選型和容量合理確定，變壓器運(yùn)行于最佳狀態(tài)是重要節(jié)能環(huán)節(jié)。變壓器更新是不斷減少空載時(shí)的鐵損漏磁損耗、激磁電流產(chǎn)生鐵損、負(fù)載電流在變壓器線圈電阻上產(chǎn)生的損耗，其大小與負(fù)載電流的平方成正比。所以新型節(jié)能變壓器在降低空載損耗的主要方法下，改進(jìn)變壓器的設(shè)計(jì)和制造工藝。使用高損耗變壓器的企業(yè)要及時(shí)與新型節(jié)能變壓器做運(yùn)行能耗對(duì)比，選擇經(jīng)濟(jì)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)更換新型變壓器。

  電動(dòng)機(jī)、變壓器、線路運(yùn)行中都有無功消耗。目前行業(yè)內(nèi)普遍采用在總降壓站中壓母線并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，補(bǔ)充無功功率使供電質(zhì)量提高。DLT/542-2010電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：35kV-220kV變電站無功補(bǔ)償裝置容量占主變?nèi)萘康?0%以內(nèi)，為了避免大量無功電力穿越變壓器，在主變最大負(fù)荷時(shí)高壓側(cè)功率因數(shù)cosφ不低于0.95，主變低谷負(fù)荷時(shí)cosφ不高于0.95安全范圍。在實(shí)際使用中該界限值要準(zhǔn)確控制可以適當(dāng)提高。無功補(bǔ)償容量的配置，應(yīng)按照“全面規(guī)劃，合理布局，分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，要把降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主；又要把集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主；同時(shí)總降壓站補(bǔ)償與配電站和設(shè)備補(bǔ)償相結(jié)合，以就地平衡為主，共同做好無功補(bǔ)償?shù)呐渲煤凸芾?。保證安全經(jīng)濟(jì)合理的情況下充分吸收余熱發(fā)電無功，減少補(bǔ)償裝置容量的投資，從而取得無功補(bǔ)償?shù)淖畲蠼?jīng)濟(jì)效益。

  工廠內(nèi)供電的電壓合理控制也是重要的降低損耗節(jié)能方法?！豆╇姞I(yíng)業(yè)規(guī)則》中關(guān)于電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求電壓允許偏差，對(duì)于10kV及以下三相動(dòng)力供電的電壓允許偏值為額定電壓的± 7%。中國(guó)水利電力出版社出版的〈節(jié)約用電速查速算手冊(cè)〉記載，經(jīng)過對(duì)浙江湖州地區(qū)的一些絲綢、機(jī)床、化纖、水泥等類型工廠用電設(shè)備在不同運(yùn)行電壓下的耗損道進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，運(yùn)行電壓+5%（ 399V ）左右下降到額定電壓 （380V）時(shí)，有功功率下降 9.37% ，無功功率下降17.5%。如運(yùn)行電壓再下降5%（361V）時(shí)，則有功功率下降 2.83%，無功功率下降37.68%，綜合節(jié)電率達(dá)到 15%左右。

  通過相關(guān)資料和實(shí)踐證實(shí)在水泥廠內(nèi)用電半徑小的環(huán)境下，電力輸送沒有明顯電壓降，電壓控制在額定電壓或者稍低點(diǎn)配電可以節(jié)能。如果工廠風(fēng)機(jī)和泵類中壓電動(dòng)機(jī)沒有采用變頻器控制的情況下，電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行依靠閥門控制生產(chǎn)所需能量，可以開大閥門降低中壓系統(tǒng)電壓不低于《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》的規(guī)定范圍，不低于-5%額定電壓滿足生產(chǎn)所需的范圍內(nèi)運(yùn)行；這種情況就需要監(jiān)控低壓系統(tǒng)電壓，如果達(dá)不到生產(chǎn)要求就調(diào)整各低壓配電站系統(tǒng)變壓器檔位升高電壓，滿足生產(chǎn)所需的電壓范圍內(nèi)。在變頻器節(jié)能應(yīng)用不完全的工廠，合理控制配電的電壓是一種很有效的電力節(jié)能管理辦法。

  二、配電站及低壓電氣室電氣技術(shù)節(jié)能管理

  做好低壓系統(tǒng)集中補(bǔ)償和各電壓等級(jí)母線的聯(lián)絡(luò)回路管理。生產(chǎn)規(guī)模變化或者大型檢修時(shí)，可根據(jù)用電量通過母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)和電氣室之間的聯(lián)絡(luò)回路投切合理供電。減少線路和變壓器的工作數(shù)量達(dá)到降低損耗節(jié)約電能的目的。各工段的用電量加裝電度表方便做電量考核。

  負(fù)荷配電要以電氣室為中心，控制供電半徑可減少電纜長(zhǎng)度，降低電纜的電能損耗。大部分工廠存在廠區(qū)周邊水源地的供電半徑在1-2千米的情況，水泵只有11-45KW的居多。如果采用10kV中壓供電現(xiàn)場(chǎng)，需要配置幾十kVA的小變壓器及成套設(shè)備設(shè)施，建設(shè)成本較高?？梢愿鶕?jù)輸電距離和負(fù)載功率采用低壓導(dǎo)線截面積計(jì)算公式選擇電纜，采取軟啟動(dòng)方式來克服水泵啟動(dòng)時(shí)電壓降過大的問題。某廠距離水源地約1.5公里2臺(tái)18.5KW深井泵，采用3*70+2*35銅線直埋電纜（根據(jù)低壓導(dǎo)線截面積計(jì)算公式，算出需要配銅芯電纜56平方毫米所以選擇70平方毫米，算出鋁線95.46平方毫米）400V供電至1#井泵房然后分配到啟動(dòng)箱并配置軟啟動(dòng)。根據(jù)線路距離核算成本合理使用這種方法來節(jié)約建設(shè)成本、降低運(yùn)行損耗。

  三、電動(dòng)機(jī)電氣技術(shù)節(jié)能管理

  水泥廠大型動(dòng)力主要是離心風(fēng)機(jī)、磨機(jī)（球磨機(jī)、立磨、輥壓機(jī)）、破碎機(jī)、水泵。功率在250kW以上的電動(dòng)機(jī)采用中壓電動(dòng)機(jī)。國(guó)內(nèi)很多工廠，大型電動(dòng)機(jī)的節(jié)能存在不合理之處，有的企業(yè)所有大電動(dòng)機(jī)采用靜止式進(jìn)相機(jī)節(jié)能，有的企業(yè)只有高溫風(fēng)機(jī)采用了變頻器控制，有的企業(yè)甚至除了選粉機(jī)用變頻器其他大型動(dòng)力沒有配置節(jié)能設(shè)施。靜止式進(jìn)相機(jī)串接在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，通過改變轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電壓的相位關(guān)系，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)定子電流與電壓的相位關(guān)系，達(dá)到提高電動(dòng)機(jī)自身的功率因數(shù)、降低電動(dòng)機(jī)定子電流的目的。這種方式，大大改善了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，明顯降低了電動(dòng)機(jī)自身的損耗。補(bǔ)償性能遠(yuǎn)優(yōu)于電容補(bǔ)償，節(jié)能效果顯著。 可使電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)提高到0.95以上，無功降低60%以上。 降低電動(dòng)機(jī)定子電流10%-20%，降低線損、銅損20%-30%； 電動(dòng)機(jī)溫升明顯降低，過載能力及效率大大提高，電動(dòng)機(jī)使用壽命延長(zhǎng)。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。電動(dòng)機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，實(shí)際生產(chǎn)過程中使用閥門來調(diào)整所需能量，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)，在壓力偏高時(shí)，可降低電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，使其在恒壓的同時(shí)節(jié)約電能。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?N1 變到 N2時(shí)，其電動(dòng)機(jī)軸功率 （P）的變化關(guān)系如下：  P2/P1 = （N2/N1）3 ，由此可見降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可得到立方級(jí)的節(jié)能效果。變頻器迅速適應(yīng)負(fù)載變動(dòng)，供給最大效率電壓。變頻調(diào)速器在軟件上設(shè)有 5000次/秒的測(cè)控輸出功能，始終保持電動(dòng)機(jī)的輸出高效率運(yùn)行。通過變頻自身的V/F功能在保證電動(dòng)機(jī)輸出力矩的情況下，可自動(dòng)調(diào)節(jié)V/F曲線。減少電動(dòng)機(jī)的輸出力矩，降低輸入電流，達(dá)到節(jié)能狀態(tài)。經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)在水泥廠磨機(jī)、破碎機(jī)主電動(dòng)機(jī)采用靜止式進(jìn)相機(jī)節(jié)能，離心風(fēng)機(jī)、水泵主電動(dòng)機(jī)采用變頻器節(jié)能是最佳節(jié)能方式。

  四、照明電氣技術(shù)節(jié)能管理

  照明節(jié)能要采用高效節(jié)能燈。車間一般采用混合照明方式，均勻照明為主，局部照明為輔。高大廠房采用新型大容量節(jié)能照明燈，并且應(yīng)該便于檢修。值班室、控制室、辦公室等采用節(jié)能型燈具及熒光燈。路燈照明采用光電/定時(shí)自動(dòng)控制來杜絕浪費(fèi)。光源的效率參考范圍：LED節(jié)能燈≥80lm/w，白熾燈6.5lm/w~15lm/w，普通節(jié)能燈60lm/w~80lm/w，傳統(tǒng)日光燈（熒光燈）60lm/w左右。根據(jù)照明需要合理選擇燈具類型，單相用電設(shè)施供電盡量保持用電三相平衡的原則。

  按照以上電能技術(shù)管理方法，在多條水泥生產(chǎn)線的節(jié)能降耗工作中，電氣方面在滿足生產(chǎn)工藝要求的情況下，為企業(yè)明顯降低了生產(chǎn)電耗。實(shí)踐證實(shí)電氣技術(shù)節(jié)能降本成效顯著。