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石化项目中的电气节能设计研究

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：史大苇

[导读] 摘要：随着各领域的不断提高，对石油化工能源的消耗也越来越大。

        武汉炼化工程设计有限责任公司湖北省武汉市 430000
        摘要：随着各领域的不断提高，对石油化工能源的消耗也越来越大。这也促进了石油化工产业的不断进步与发展，我国社会对于原油资源的需求也在不断的提高与上升，为了使我国的原油产业得到根本上的进步与发展，就应当提高工作效率，降低能耗情况，实现更高的经济效益。在原油开采的过程中，电气设备作为主要的开采设备，决定了原油资源开采的整体质量与效率，但是在现阶段中，我国的大部分电气设备的开采效益较低，主要是由于其电气设备的结构不合理等原因造成了电能的大量消耗情况，影响了我国的节能生产工作。
        关键词：化工消防泵房；消防管理；泵房电气设计
        引言
        电气能耗占据石油化工类企业资金投入比重较大具有极其重要的地位，而工程设计初期必须全面考虑电气系统能源消耗，以控制企业成本投入提高企业经济效益为主要目标。以石油化工项目为切入点，纳入电子设备、照明系统及电力系统等指标分析其电气节能设计要点，就提出具体的实践措施进行深入探究，旨在为相关技术人员积累更多工作经验提高电气节能设计有效性。
        1石油化工项目中电气节能设计的原则
        在石油化工项目中应用电气节能设计，必须要遵循三个原则，一是要在满足建筑物功能和安全性的基础之上，实现电气消耗量的降低，只有这样，才能够有效地发挥出电气节能技术的作用。第二，设计人员在计算有关数据的时候，必须要和当前我国正在实行的有关行为规范相协调，使用符合标准的电气节能设备，并且，在照明的选择上，也要根据建筑物的实际功能和消耗量需求进行选择。有的设计人员认为自己有比较充足的设计经验，在设计的时候完全是根据自己的想法来进行的，有的时候可能会有一定的效率的，但是大部分时候都很难保证节能性和环保性。因此，为了能够有效的减少电气设备运行所带来的损耗，就必须提升供配系统的功率，从而有效地抑制住谐波电流。第三，设计人员还必须将建筑物的供配电系统和电气照明系统进行周全的考虑，在设备的选择上要进行仔细的计量、管理以及选型，这样有助于再生能源的回收利用，从而促进我国节能降耗策略的发展。
        2电气节能设计重要原则
        （1）经济性。在对电气系统进行节能设计改造过程中，需要根据企业的运营经济效益，科学合理的选择节能设备和节能材料。在节能减排设计过程中，如果有节省下的资金，则能在短时间内弥补之前的资金投入。如果企业一味地追求节能设计，没有兼顾真实的经济效益，就会导致入不敷出现象的出现，既达不到预期的节能效果，也会失去节能设计的重要意义。例如，企业在购买和安装1台节能设备需要100万元人民币，若投运后每年可节约5万元人民币的能源费，则需要20年才能收回企业投资。因化工企业的技术创新较快，在20年当中企业技术会产生较大变化等，所以其经济性较差，该节能设计不适合在企业里应用。（2）节能性。在企业发展过程中应用电气节能设计的主要目标，就是能够从根本上降低企业的总能耗，因此节能技术应用还需要查看企业在运营过程中，节能技术或节能设备能否有效地减少了能耗，能够让企业的生产和发展与节能技术一起相互促进。虽然从目前情况看我国的一些节能技术还不成熟，一部分节能设备还不普及，但从整体上讲，节能已经成为企业可持续发展的重要目标。（3）诚信性。节能的另一个重要的设计原则就是符合国家法规的要求，企业应始终以创新技术和发展节能设备为主要的发展目标，在运行中不断提升诚信度，既是对企业自身负责，也是对社会发展负责。要坚决杜绝弄虚作假现象的出现，需要通过科学合理的设计和安排来减少能源消耗，既保障企业人员的人身与财产安全，这是企业对自己诚信度的体现。在企业发展过程中应用节能设计，还要保障社会的安全稳定，这同样也是企业对社会诚信度的表现。
        3电气设备运行耗能过大的主要原因分析
        3.1运行过程中悬点荷载多呈现周期性变载荷
        电气设备运行过程中出现的周期性变荷载的情况较为常见，而这种情况导致了净扭矩曲线出现较大的波动，这就导致许多时候电气设备不能满足常规的工作运行，处于轻载的状态中，严重影响了电气设备的工作效率，就需要通过更高的供能，导致出现“以电换油”的状况。
        3.2电气设备在原油开采与抽取时经常出现曲柄角度变化的情况
        曲柄角度变化会导致电气设备中系统平衡受到影响，许多情况下相位角大于90度之后就会出现有功电流呈负值的状态，影响了平衡效果，就需要增加发电量与能源消耗，保障平衡状态。
        3.3政策问题
        我国到目前为止，还没有制定出一套相对完整且有震慑性的法律机制，更别提在电气节能设计方面的制度了，虽然从客观角度来看，国家政府也有相关的规定，但这些制度的落实只是表面上的，并没有深入要点处，且在电气节能设计这一块只字未提，这就使得我国石油化工项目在电气节能技术的应用上不具备法律支持。而造成这种问题出现的主要原因，就是因为政府对于电气节能技术的重视度不足，实际上，电气节能技术不仅会给石油化工企业带来比较好的发展趋势，还会给人们的生活制造福利、便捷。因此，在将来的变革中，必须大力地推广电气节能技术的应用，让更多的人对电气节能技术有所了解，并逐渐深入到石油化工领域中。
        3.4设备老化的影响
        许多企业在开采过程中使用的电气设备设备老化，设备在开采作业中长期处于一种效率较低的状态下，这就导致开采时间长、开采能耗增高。并且较老的设备电气系统也不能实现更搞笑的控制效果，这也是造成电能消耗过大的一个重要原因。

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        4石油化工项目电气节能设计有效措施
        4.1选择合理的变、配电位置
        在石油化工项目中应用电气节能设计，设计人员还应当选择一个相对较为合理的变、配电位置，一般在设计电气的时候，供配电系统的位置是处于最佳状态的，这时的位置应当在最靠近负荷中心的地方。这样一来，就可以在满足供电可靠性的同时，最大程度上将电气线路的长度减短，从而降低电气线路所产生的电气消耗。
        4.2负荷计算
        是计算最大负荷或需要的负荷值，它是一种假想的持续性负荷，即计算负荷产生的热效应在同样时间内实际变动符合产生的最大热效应是相同的。在石油化工项目的配电设计当中，一般都会使用30min的最大平均负荷，来当成是按照发热条件选择的电器或导体的主要依据。在计算电气负荷时，要准确的评价出用电设备的主要容量，并控制好供配电系统进行电器节能设计的主要源头。根据我国《工业与民用配电设计手册》中的详细要求，负荷计算有3种方法：①单位产品耗电量法，主要应用在用电设备功率及台数无法确定时，所采用的负荷计算方法；②利用系数法，是应用系数来计算出最大负荷的平均负荷，然后根据设备的功率和数量差异性，乘以有效台数最大系数，来计算负荷的数据；③需要系数法，是用设备的最大功率，乘以需要系数和同时系数来计算负荷。
        4.3选择适合的变压器
        在石油化工项目的运行过程当中，有很多的变压器都在进行连续性的工作，这就会使得变压器超负荷运行，久而久之，就会造成故障的出现，削弱变压器的寿命。并且，并不是只有一个变压器处于长期运行状态，当多个变压器一同超负荷运行时，从节能降耗的角度上来看，当设备的用电需求得到满足时，就应该尽量地将变压器的损耗降低，这是延长变压器寿命的主要方法。
        4.4功率补偿
        无功功率（Q单位为乏）指电感所产生的磁场及电容所产生的电场于同一时间周期内可与电源间进行能量相互交换且不发生能量消耗的最大值，并且无功功率普遍存在于电容供配电系统及电感中。同时，用电设备无功功率与历经其两端的电流及电压存在90度相位角差，无法消耗有功功率，但是降低用电设备总体平均功率因数。由此可见，技术人员是否考虑装设无功功率补偿设备，以达到提升用电设备总平均功率因数确保电能质量的目标。此外，将采取装设并联电力电容器视为人工无功功率补偿装置，除补偿无功功率以外再装设于变压器设备终端处、二次侧及一次侧。
        4.5可再生能源利用
        供配电系统中，可再生能源系统主要是指太阳能光伏发电系统和风能发电系统等。太阳能光伏发电系统，是由太阳能电池方阵，充放电控制器，逆变器，蓄电池组，交流配电柜、自动太阳能组件除尘系统、自动太阳能跟踪系统等设备组成，运行过程中不产生任何污染，属于绿色能源系统。风能发电系统也属于绿色能源系统，但受限于使用区域，运用广泛性不及太阳能光伏发电系统。可再生能源系统作为一种绿色能源系统，对于改善我国能源结构，保护环境具有重要意义，是未来能源开发的发展方向。
        4.6有效降低电能传输中的消耗
        电气线路本身就有着一定的电阻存在，电流在传输的时候势必会产生比较大的电气消耗，在石油化工项目中所涉及到的线路一般都是比较多的，如果这样长期下去，就会使得电气大量的被损耗掉。因此，设计人员可以通过减短电气线路的长度或者增加线路的横向面积等方法来有效地改善这个问题。国家政府也应当制定有关的节能政策，为了能够和国家所实施的节能环保有关政策相协调，石油化工项目中的电气节能设计必须要合理地使用环保资源，并对项目中的投资成本进行一定的控制和管理，而设计人员在设计电气节能的时候，也必须按照国家新颁布的政策严格执行，从而在保证安全性的基础之上，使用有关的节能措施，来改善应用不合理的现象。
        结语
        通过本文探究，认识到以往石油化工项目设计以保证供电系统持续性、安全性及可靠性为主要目标，存在电气相关参数设置标准过高等问题，一定程度上浪费成本投入。为了积极响应国家节能减排政策号召提高能源利用率控制项目成本投入不超过预估，技术人员以石油化工项目中电气供配电系统为切入点，落实国家电气标准相关规范，采取相应的电气节能措施满足供配电系统安全性及可靠性的要求，有效控制能源不合理使用现象，保证工程项目顺利实施。
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