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一种智能节电装置的应用分析

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：赵颖晖1 张耀东2

[导读] 摘要：据国家能源局网站消息：2019年我国全社会用电量72255亿千瓦时，同比增长4.5%。

        漯河连邦化学有限公司河南漯河 462000
        摘要：据国家能源局网站消息：2019年我国全社会用电量72255亿千瓦时，同比增长4.5%。据国家统计局统计数据显示：2008年-2017年（无2016年数据）平均工业电力消费总量占全年电力消费总量的72.44%、平均制造业电力消费总量占工业电力消费总量的74.01%。据此估算，2019年工业电力消费总量约52341.52亿千瓦时、制造业电力消费总量约38737.96亿千瓦时，两项2019年较2017年分别提高16.4%、15.3%。而工业领域中电机用电量约占工业总用电量的60-70%，而现今高效节能电机应用比例低。根据国家中小电机质量监督检验中心对国内重点企业198台电机的抽样调查，其中达到2级以上的高效节能电机比例只有8%，这对整个社会资源产生了极大的浪费。因此，探讨研究电机节能新方法刻不容缓，研究推广电机节能方法不仅能够有效利用电能，而且对于推动生态环境可持续发展具有极大的意义。本文介绍一种智能节电装置，通过数据对比，验证该装置的节电效果。
        关键词：能源管理；电力使用；电机节能方法；智能节电装置
        前言
        随着我国改革开放的持续深入、国内外贸易的多边交流，我国工业体系持续完善、设备性能逐步提升，工业生产中的能源消耗成本特别是电力消耗的增加，不仅仅对于企业是一笔不菲的成本，其对于生态环境的影响也是极大的。工业和信息化部已于2009年12月、2012年4月、2014年3月、2016年3月分四批下发高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录，要求对871项低效率、高耗能的机电产品予以强制淘汰。
        目前工业用电机多采用加装变频器控制的方法进行节能降耗，该方法节能效果已无大的提升。从节约能源、保护环境出发，高效率电动机是现今国际发展趋势，美国、加拿大、欧洲相继颁布了有关法规，我国承诺从2011年7月1日起执行IE2及以上标准。然而高效电机的制造成本高，大多数特别是中小企业无法承担高效电机的初始投资，因此高效电机的普及率很低（根据国家中小电机质量监督检验中心对国内重点企业198台电机的抽样调查，其中达到2级以上的高效节能电机比例只有8%）。
        据统计，我国电机耗电占全国耗电量的60%以上，其中小型三相异步电机耗电约占35%，是耗电主要设备。目前存量高耗能电机无法在短时间内完成淘汰，如何提高这些电机的使用效率、探索实施电机节能新方法对于降低电机能耗成本，将对我国乃至全球能源有效利用、生态环境可持续发展、环境污染治理具有极大的意义。
        1 智能节能装置介绍
        1.1生产厂家
        该装置由河南战力智能科技有限公司研发生产，位于郑州市管城区紫金山路182号正商蓝海广场1号楼1005室。河南战力智能科技有限公司位于河南省会郑州，是一家集研发、生产、销售一体化的集团性高科技企业。
        1.2配置明细
        型号：DRY802-GZN，额定电压380VAC，温度范围-25℃-50℃。
        配置：控制柜1台，互感器1个。
        1.3接线示意图

        图 3-1 接线原理图
        1.4工作原理
        从终端负载断路器下引三相线，与控制柜内空开连接。互感器安装于负载断路器进线中线上。控制器参数设定后，负载开启时，智能节电控制器按设定程序自动运行。
        控制系统由电容器、电抗器（测量线路谐波严重程度需要时加）和电控系统组成，有效平稳供电线路系统。具有抑制瞬变浪涌、降低线路损耗、提高功率因数、减少无功功率等作用，能达到节能省电的效果。
        1.5参数设置
        送电后，检查观察指示灯状态，按照控制器说明书进行设置。
        （1）PR-1投入门限：设定目标功率因数一般设置为0.96-0.99。
        （2）PR-2延时时间：仪表检测到功率因数的延迟投切的时间，防止反复投切。一般设置为15-20秒。
        （3）PR-5切除门限：最高功率因数，系统一旦检测超过这个值电容就切除，防止过补。一般设置为（-0.99）-（-0.97）。
        1.6功能介绍
        （1）工作状态持续对用电线路的感性负载进行无功功率补偿。
        （2）改善供电质量，延长电器设备使用寿命。
        （3）降低供电线路温度，减少线路损耗，防止线路老化。
        （4）过滤供电线路瞬变浪涌电流，提高用电设备效率。
        （5）匹配相应的负载，减少无功功率、提高功率因数的效果明显。
        2 试用情况
        2.1安装位置
        本次试验在漯河连邦化学有限公司（双汇发展旗下子公司）进行。经测量该公司各设备运行时的功率因数，选择二车间6#混料机安装智能节电控制器。
        2.2数据对比
        2019年12月10日智能节电控制器安装在二车间6#混料机配电柜内。选择2019年12月21日8：00-2020年1月8日8：00用电量和混合粉产出量进行数据对比。
        （1）使用前功率因数61.1%、电流42.07A（图 3-2左图），使用后功率因数96.7%、电流27.07A（图 3-2右图）。

        图 3-2 使用前后功率因数及电流
        （2）数据对比
        12019年12月21日-12月30日数据
        表 3-1 2019年12月21日-12月30日汇总

        根据以上数据，使用节电装置较不使用节电装置节约电量8.72%。如按节电装置开始时用电单耗计算，生产113130kg混合粉需要耗电1254.13度，较不使用节电装置节约电量1374-1254.13=119.87度，预计每月节约119.87*3=359.62度电，节约电费359.62*0.78=280.5元。
        22020年3月13日-5月13日数据
        表 3-2 2020年3月13日-5月13日汇总

        根据以上数据，2020年3月13日-5月13日使用节电装置较不使用节电装置节约电量12.56%（以2019年12月30日-2020年1月8日不使用节电装置用电数据为基准）。如按节电装置开始时用电单耗计算，生产695644.5kg混合粉需要耗电7358度，较不使用节电装置节约电量695644.5*0.0121-7358=1059.29度，预计每月节约1059.29*2=529.645度电，节约电费529.645*0.78=413.12元。
        32020年5月13日-7月14日数据
        表 3-3 2020年5月13日-7月14日汇总

        根据以上数据，2020年5月13日-7月14日使用节电装置较不使用节电装置节约电量-6.28%（以2019年12月30日-2020年1月8日不使用节电装置用电数据为基准）。
        42020年3月13日-7月14日数据
        表 3-4 2020年3月13日-7月14日汇总

        根据以上数据，2020年3月13日-7月14日使用节电装置较不使用节电装置节约电量4.38%（以2019年12月30日-2020年1月8日不使用节电装置用电数据为基准）。
        3 结论
        从漯河连邦化学有限公司使用对比数据来看，该智能节电装置在设备连续生产时具有明显的节电效果。由于本次试验周期短，无法验证长时间使用该装置的节电效果，所以仍需继续试用统计其节电效果。
        由于国家政策推动，企业管理升级细化，电机节能降耗市场潜力巨大，除了开发应用节能降耗技术，还要将电机降低损耗和增强效能的工作放在首位。对于终端用户来讲，在目前还没有一种投入与回报较为平衡的节能方法时，要从电机的参数选择、开启方法和运行管理等方面展开精细化的工作，同时做好设备运行维护，促进企业生产总体的节能降耗。
        对于研发生产企业来说，要加大研发资金投入，开发出符合市场需求的节能高效产品，不仅有助于企业综合实力提升、提高产品竞争力，更是对国家可持续性发展战略的支持。