节电技术与节能管理 【福建福人木业有限公司 郭森民】

节能培训班讲座福建福人木业有限公司郭森民第一部份企业能源管理工作1.企业能源管理工作的主要内容：（1）贯彻执行国家的能源方针、政策、法规和标准。（2）制定和组织实施企业能源需求与节能的规划和年度计划。（3）对企业能源消费进行统计、考核、分析和监测。（4）组织开展节能宣传、教育和培训。（5）对能耗设备、输能管网进行定期检查和维护。•（6）广泛收集节能技术、节能设备、产品等信息和情报。•（7）开展必要的能量平衡测试，组织节能技术改造。•（8）认真做好奖惩与激励,扎实有效地开展能源、资源节约与综合利用工作2.常用的能耗统计分析表示方法和分类•2.1.单项能耗：•（1）总单项能耗•如：煤、电、油、水。•（2）单位单项能耗：•单位产量单项能耗；•单位产值单项能耗。•2.2.综合能耗：•（1）总综合能耗•（2）单位综合能耗：•单位产量综合能耗•单位产值综合能耗•（3）可比单位综合能耗3.单位产品综合能耗的计算依据•标准煤：规定其发热量7000kcal/kg，•（29307.6kj/kg）•原煤：规定其发热量5000kcal/kg；•折标煤：0.7143kg标煤/kg。•原油：规定其发热量10000kcal/kg；•折标煤：1.4285kg标煤/kg。•天然气：规定其发热量9310kcal/m3；•折标煤：1.33kg标煤/kg。•电：通常规定1000kWh=0.404t标煤。(若以当量计，规定其发热量860kcal/kWh；折标煤：0.1229kg标煤/kWh。)•＊千卡kcal是属于应废除的计量单位，现在要求采用千焦kJ来表示：1kcal=4.1868kj•＊热功率换算如下：(购买空调可用)•1kW=3600kJ/h=3.6MJ/h=860kcal/h4.节能效果分析：T＝K/LL＝Zj－ST：回收期；K：投资指标；L：投资后所增加的利润额。Z：节能量；j：当时的能源价格；S：节能技改后维护费用和管理费用。5.管理节能和技术节能•5.1管理节能──科学管理＊现代能源科学管理的特点是：定量化标准化系统化制度化因此，要在计量、成本核算管理、系统优化和管理制度方面下功夫。•＊现代资源与能源管理的工具是：MRP（物料需求计划）、MRPⅡ（制造资源计划）、ERP（企业资源计划）。现在比较趋于统一采用ERP。但成功率7%。主要的问题是各种行业性质不同，ERP不可能共享，本行业相对好一些。5.2技术节能：•＊工艺节能:节能型新工艺。如合成氨成以前需要锅炉，现在采用新工艺，免去了锅炉；如热铸连轧节约了能源；还间接节能的新工艺，通过提高投入产出比，使单位产品综合能耗下降等等。＊设备节能：通过技术改造达到节能的效果；采用节能型新设备。采用先进的科学的设备管理方法，使生产线达到高产、优质、安全、低耗的目的。保持生产设备完好率接近于100%，保持设备运行于最佳的技术状态。实现设备动态管理──在技术状态监测的基础上，搞好预防性维修（或者“预知维修”）；实现设备的技术改造，使设备的“技术寿命”与“经济寿命”返老还童。＊采用系统节能的新方法：如热电联产，热能的梯级利用，保持优化运行等等。＊采用先进的生产过程控制系统离散型工业（机械加工制造型企业）在技术上采用：NC数控、数控中心；DNC直接数字控制。流程型工业（如，化工、造纸、人造板）在技术上采用：生产过程自动化检测、计量与计算机监控。典型的控制系统：•DCS──“集－散”式计算机监控系统；•FCS──“现场总路线型”计算机监控系统。集成化制造与管理技术：CIMS──现代化集成制造系统，我省有3家企业开展这方面的应用（厦门金龙客车、福建炼油厂与福州人造板厂）。CIMS讲究TQCST：缩短产品开发周期和生产周期，适应多品种、小批量的生产经营方式；Q：实现最佳的质量控制（产品整体优质、而且不出现部件质量过剩）；C：实现最低成本，争取最佳效益；S：满足客户各种不同的需求，实现产品个性化。第二部分工厂企业的合理用电•一次能源：煤100%•发电（效率30－40%）•发电厂自用电（6－9%）•变电站（效率96－99%）•输变电网络损耗（8%左右）。•实际上，一次能源变成电，输到工厂企业的10kV中心配电所，只剩下33%左右。1.企业供配电系统的经济运行1.1。企业合理用电的基本要求：（1）选择先进的工艺、设备；强化质量和设备管理，努力实现安全、优质、高产和文明生产。实现单位产品最低电耗。（2）调整负荷减少配电损耗：缩小峰谷差使日负荷曲线尽可能地平滑以减少配电损耗。尽可能使变压器处于经济运行的状态。（3）合理选择电压，减少变压级次。（4）精选变压器的位置（5）改善功率因数和电压质量（6）降低高次谐波对电网的影响•1.2企业用电技术参数的一般要求：•（1）配电损耗指标:•一次变压的配电损耗不超过传输功率的3.5%；•两次变压的配电损耗不超过传输功率的5.5%；•三次变压的配电损耗不超过传输功率的7%。•（2）提高用电负荷的填充系数•p平均•α＝────（平均负荷与最大负荷之比）•Pmax•连续生产≥0.95；三班生产≥0.85；•两班生产≥0.6；单班生产≥0.3•（3）对功率因数要求：0.9－0.95•（4）作到变压器安全合理运行。•作好预防性试验、检查和维护；处于经济运行。•（5）提高整流效率，抑制谐波分量。•（6）降低自备电厂的用电指标。•燃油电厂自用电率≤7%；•燃煤电厂自用电率≤9%。2.变压器的合理选择与经济运行2.1.注意选择节能型变压器目前新型的节能型变压器则有下列不同品种：油浸式变压器：S10、S11；干式环氧树脂真空浇铸变压器（简称“干式变压器”）：SCB9、SCB10；（不可回收）美国缠绕式干式变压器：SCR9；（不可回收）杜邦绝缘干式变压器：SHG（B）10。早期的节能型变压器，如S7、S9等，依然是可用的，并不一定要更新改造。无论如何，变压器更新改造应考虑是否具有经济效益。2.2单台变压器的最佳负荷率βj•10kVSL7型变压器的经济负荷率βj•容量(kVA)βj•1000.555•2500.537•3150.54•5000.549•6300.54•8000.512•10000.517•16000.53•总之，变压器负荷率在40%－60%之间，是比较好的选择。2.3.多台变压器经济运行•并联运行变压器应满足下列条件：•变压器接线组别相同；•电压变比相同（允许有±0.5%的差值）；•变压器的短路电压要相等（允许有±10%的差值）；•两台并联运行的变压器的容量比一般不宜超过3:1。•以两台变压器并联运行为例：怎么调度它们的运行有计算公式可依。•简单的方法是：当两台并联运行的负荷低于额定值的30%时，改为单台运行；当单台运行超过70%时，可考虑两台并联运行。•实际上，在具体的企业里，往往与生产安排有很大的关系，所以也不必过分强求节能，而忽略了生产调度的要求。3.注意做好电压调节工作•3.1.《全国供用电规则》规定：用户受端电压变动幅度应不超过额定电压的要求为：•35kV±5%；•10kV±7%；•低压照明220V(＋10%~－5%）；•电动机端电压三相380V(＋10%~－5%）。3.2.电压偏移对电器的影响：•（1）对照明灯的影响•电压高于额定值5%，白炽灯寿命缩短45%；•电压高于额定值10%，白炽灯寿命缩短70%。•电压降低10%，白炽灯照度减少35%，日光灯则减少10%，而且寿命降低。水银灯则为20%。•（2）电压偏移对于电机影响：•三相电压不平衡：当不平衡度为2%时，电动机温升增加5℃；当不平衡度达3.5%时则增加15℃。•电压过低：•启动时电压过低，使启动转矩下降过多，电机启动缓慢，甚至无法启动。•若运行中电压过低，如果负荷不变，最大转矩下降，转速降低，转子电流增大，从而导致定子电流增大，造成电机过热。温度超过允许值，缩短电机使用寿命，甚至烧毁电机。当电压下降到某一数值，可能出现电动机的最大转矩小于阻转矩，此时电机停转或在某些情况下（如，逆止门不严，有水压等）引起电机倒转。•当电压降低20%时，电动机的机械转矩减少36%，电流增加20%－25%，温度上升12－15℃。此时，一部分电机烧毁，而大部分电机因拖不动负载而停机。•运行中电压过高：由于铁芯磁路进入饱和区，使激磁电流急剧增大，从而导致定子电流增大，造成电机过热，温度超过允许值，缩短电机寿命或烧毁。3.3用户低电压运行造成供电线路能损增加•电压降低（%）线损增加（%）•12•24•36.1•48.2•510.3•1021•1532.3•20443.4调压、稳压方式:*变压器调档方式（用户自行处理）;*变压器有载无级调压方式（通常由电业公司处理）;*特种装置技术处理：浪涌抑制器、MOV、稳压器等；＊其它调压、稳压和处理电压波形的技术产品：“电力富”(ElectorFlow);[U-KNOW]节电器；磁平衡稳压器；雪崩型二极管；综合节电器。4.稳态负荷的功率因数自动调节•4.1.《全国用电规则》关于用电力的规定：•用户用电力率低于0.7时，不予供电；•新建及扩建的电力用户，其力率一律不低于0.9；•企业用电力率最好保持在0.9－0.95。•4.2功率因数补偿原则：•对较大用电设备最好采用就地无功补偿（如30kW以上的电动机）；较小的零星的用电设备的无功功率则采用集中补偿，并由功率因数自动控制器控制。•集中式无功补偿容量的计算：•S2=P2＋Q2•cosθ=P/S•tgθ=Q/PQC＝P（tgθ1－tgθ2）（kvar）其它方法：查表法；图形求取法。l电动机无功就地补偿容量的计算•电动机就地补偿容量的计算可以根据下式计算：•QC≤1.732＊UeI0•Ue：电动机的额定线电压（kV）•I0：电动机空载电流（A）•通常中小型电机可放宽15%－25%。•电动机无功就地补偿的经济效益：•降低总电流，减少线路损耗和变压器损耗；•可以提高变压器和输电线路的利用率；•可以提高线路末端的电压；•与集中补偿相比，投资减少一半以上。•典型的实例，如：空压机站、远程水泵。•使用无功补偿电容应注意以下三点：•干式电力电容器过电压能力差≤10%。•集中补偿电容与高次谐波可能产生并联谐振，从而放大了谐波电流，对电网产生影响。因此，要严格控制电网的高次谐波含量。•就地补偿电容应当避免自激。对频繁启动的电机，升降机电机不要安装就地补偿电容器。第三部分用电设备的节电技术1.绕线式异步电机同步化运行与节电措施1.1同步化改造绕线式异步电机是感性负荷，定子中呈现滞后的功率因数。在转子串电阻起动以后，转速平稳时（接近同步转速），将转子通入直流电流，使它变成与定子同极数的电磁铁。由磁极吸力将转子牵入同步电动机运转机理工作，此措施叫做同步化运行。同步化运行的结果相当于对电源提供了大部分必要的无功功率。•1.2采用“HP系列静止式进相器”•对于大功率三相绕线式异步电动机的节电，还可以采用特殊的无功功率补偿装置。目前，国内已经有新型的配套设备，如，“HP系列静止式进相器”。采用交－交变频技术将380V、50Hz的交流电压转换成与转子频率相同，相位滞后转子电流90°的补偿电压，随着补偿电压的逐步升高，电机定子电流逐渐降低，定子侧的无功功率逐步下降，达到功率因数上升的目的。这种装置适用于高、低压绕线式电动机。•主要功能：•电动机的功率因数可提高到0.95以上，无功功率减少60%以上；•降低定子电流达10%－20%，线路损耗及电机铜损下降20%－30%；•电机温升明显降低，过载能力增强，使用寿命延长；•装置具有过流、过载、超温等保护功能，自动检测故障并报警。2.电动机的经济运行•2.1.容量超过250kW，不要求调速的稳定负荷，可倾向于选择同步电机。•2.2.容量大于200kW的电机，尽可能选择高压电机。•目前西门子公司等推出了690V电压源型变频调速三相异步电动机，电机容量：250－1000（max.1910）kW。•国内，如湘潭电机厂有生产6kV、10kV电压等级电机。•6kV级中型容量（4极）：220－1400kW;大型容量则可达9000kW;•10kV级中型容量（4极）：220