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1節(jié)能型配電系統(tǒng)的選用原則

1.1合理地選擇供電方式通常，制糖企業(yè)根據(jù)自身的特點(diǎn)，榨季期間使用自備發(fā)電機(jī)組發(fā)電，非榨季期間容量比較小，則使用外部電網(wǎng)供電。對于這種季節(jié)性用電企業(yè)自備有發(fā)電機(jī)，在榨季期間幾乎不用外部電網(wǎng)提供的電能供電，一般情況下，制糖企業(yè)選用10KV的電壓等級供電較為合適，此時(shí)配電技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較好，系統(tǒng)損耗和投入的有色金屬量相對6KV都要少。但是，由于廣西崇左市湘桂糖業(yè)有限公司制糖廠內(nèi)的撕解機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)等大功率電機(jī)設(shè)備都是6KV的電壓等級，考慮節(jié)省設(shè)備的投入，故實(shí)踐中綜合考慮選擇采用6KV的電壓等級配電比較合適。這就是理論聯(lián)系實(shí)際的有效選擇。在大工廠里電氣設(shè)備分布廣泛，可采用分區(qū)供電。各區(qū)采用自己的變壓器供電減少低壓供電線路電能損耗及有色金屬量耗，降低企業(yè)初投資成本，同時(shí)也便于管理與維護(hù)。重要設(shè)備宜采用雙電源供電，如：糖廠的助晶箱電機(jī)、爐水泵及各車間照明，都是非常重要的用電設(shè)備，假如電力系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，爐水泵突然停下，當(dāng)電力系統(tǒng)不能及時(shí)得到恢復(fù)供電，水泵不能正常向往鍋爐供水，爐膛內(nèi)的高溫余熱繼續(xù)對鍋爐加熱，這種情況下鍋爐存在燒干鍋的危險(xiǎn)。在半個(gè)小時(shí)內(nèi)不能恢復(fù)供電，糖晶加速濃縮，等到恢復(fù)供電以后電機(jī)負(fù)荷過重不能夠正常啟動(dòng)，給我們帶來很大的麻煩，短時(shí)內(nèi)車間照明得不到供電，如果在晚上人員處理故障會(huì)有諸多麻煩。因此，湘桂公司制糖廠對于這些重要的設(shè)備均采用雙電源供電。在第一個(gè)供電系統(tǒng)發(fā)生故障崩潰時(shí)，在幾毫秒內(nèi)自動(dòng)切換到備用系統(tǒng)供電，確保設(shè)備正常運(yùn)行減少損耗。

1.2適當(dāng)?shù)剡x擇節(jié)能型變壓器近年來，各種系列低損耗電力變壓器已得到廣泛應(yīng)用，在節(jié)省電能和運(yùn)行費(fèi)用方面，已取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)能型變壓器是低損耗電力變壓器，它選用高導(dǎo)磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進(jìn)工藝制造的新系列節(jié)能變壓器，具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此新建的變電所應(yīng)采用低能耗的節(jié)能變壓器，對舊變壓器應(yīng)隨機(jī)械設(shè)備更新，逐步更換或者改造，以節(jié)省電能。然而，更新變壓器必然會(huì)帶來有功電量和無功電量的節(jié)約，但需要增加投資，這里存在著一個(gè)回收年限的問題。對于變壓器使用壽命來說，各廠家對各種不同形式，不同容量的變壓器使用壽命都有規(guī)定（一般為20至30年），有關(guān)資料表明，關(guān)于更換變壓器的回收年限，一般考慮，當(dāng)計(jì)算的回收年限小于5年時(shí)，變壓器應(yīng)立即更新為宜；當(dāng)計(jì)算的回收年限大于10年時(shí)，不應(yīng)當(dāng)考慮更新，當(dāng)計(jì)算的回收年限為5至10年時(shí)，應(yīng)酌情考慮，并以大修時(shí)更新為宜。估算好負(fù)荷情況，合理選擇變壓器，減少大馬拉小車的現(xiàn)象。糖廠變壓器是耗電能比較大的設(shè)備，湘桂公司在變電所設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮認(rèn)為唯有選擇節(jié)能型變壓器是最合理的。

1.3裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)施對于糖廠來說，自身發(fā)電及用電功率因數(shù)的高低標(biāo)志著發(fā)供電品質(zhì)。功率因數(shù)較低時(shí)，企業(yè)的各種設(shè)備得不到充分利用，效率較低，增加了汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的耗汽量，同時(shí)鍋爐需增加蒸汽量，導(dǎo)致消耗了蔗渣從而降低了蔗渣打包率及排放物增多的一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。提高功率因數(shù)對于一個(gè)配電系統(tǒng)尤其重要。制糖企業(yè)中主要的用電設(shè)備來自于電機(jī)感性負(fù)載類，故在各個(gè)部位有著不同的方法：（1）可采用自備的發(fā)電機(jī)有功無功的調(diào)節(jié)提高功率因數(shù)；（2）在各低壓配電區(qū)域投入具有自動(dòng)投切電容補(bǔ)償來提高功率因數(shù)；（3）對于大功率電機(jī)來說，采用轉(zhuǎn)子串接進(jìn)相器來提高單臺(tái)設(shè)備的效率，減少電能損耗，從而提高供電品質(zhì)。

2節(jié)能型設(shè)備在糖廠的運(yùn)用

目前，變頻器在制糖電力系統(tǒng)中得到了最普遍的推廣與應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)也受到了業(yè)內(nèi)的充分認(rèn)可。通過變頻的功能可起到有效的節(jié)能減排，加上變頻器與PLC、DCS等自動(dòng)化控制結(jié)合運(yùn)用效果更為顯著。

2.1應(yīng)用變頻器

2.1.1應(yīng)用原理隨著電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子裝置的耐壓也得到顯著的提高，各高低壓變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟。變頻調(diào)速是當(dāng)代最先進(jìn)的高效調(diào)速方式，其變頻方式分為“交—直—交”變頻和“交—交”變頻兩大類型。“交—直—交”變頻方式又有電壓型（VSI）、電流型（CSI）和脈寬調(diào)制型（PWM）三種。就是因?yàn)槠溆兄煌念愋?，故在選型上就要加以考慮。例如，制糖企業(yè)的鍋爐風(fēng)機(jī)類電機(jī)、爐水泵等泵類的大動(dòng)力設(shè)備，就宜選用電流型。這些設(shè)備在正常開機(jī)沒有調(diào)速的情況下，一直都處在供頻狀態(tài)運(yùn)行，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中往往要對風(fēng)量、水流量的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過風(fēng)門閥門調(diào)節(jié)效果不佳而且浪費(fèi)了大量電能。我們都知道電機(jī)的轉(zhuǎn)速：n0=60f/Pn=60f/P（1-s）式中，f：電源頻率；p：定子繞組極對數(shù)；n：異步電機(jī)轉(zhuǎn)速；n0：同步電機(jī)轉(zhuǎn)速；s：異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率。故而改變輸入電機(jī)電源頻率可改變電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)速，從而改變了風(fēng)量、水流量，降低了電機(jī)機(jī)械損耗和電能損耗。目前，有些企業(yè)采用變頻器與DCS或PLC實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制，通過對風(fēng)量、水流量的調(diào)節(jié)使鍋爐燃燒更完全，同時(shí)也便于在中控臺(tái)上監(jiān)控，當(dāng)突然發(fā)生事故時(shí)，能夠迅速的響應(yīng)，減少不必要的損失。

2.1.2應(yīng)用實(shí)例在湘桂公司制糖廠鍋爐控制系統(tǒng)中：（1）采用變頻器對鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)爐水泵等進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；（2）使用DCS系統(tǒng)進(jìn)行鍋爐控制，同時(shí)加裝擴(kuò)展模塊把壓榨設(shè)備并入，進(jìn)行集中監(jiān)控。

2.1.2.1變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)方法（1）變頻器對鍋爐鼓風(fēng)機(jī)及二、三級風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)通過煙氣傳感器對爐膛內(nèi)燃燒后的煙氣含氧量進(jìn)行測量，通過測量值來判斷爐膛內(nèi)燃料的燃燒情況。傳感器采集信號轉(zhuǎn)化成4～20mA的電流信號給DCS主機(jī)，DCS主機(jī)通過運(yùn)算相應(yīng)輸出4～20mA的電流信號對鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)。當(dāng)含氧量低時(shí)提高鼓風(fēng)機(jī)變頻器頻率使鼓風(fēng)機(jī)加快轉(zhuǎn)速，從而增加新鮮風(fēng)量進(jìn)入爐膛使?fàn)t膛含氧量增加。同時(shí)，二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)也隨之發(fā)生變化，使燃料進(jìn)入爐膛后得到充分的燃燒，從而節(jié)約燃料及減少爐膛結(jié)渣清理次數(shù)，降低了人力、物力的消耗。通過壓力傳感器對爐膛內(nèi)進(jìn)行測量，傳送數(shù)據(jù)信號給DCS主機(jī)，DCS通過始終保持爐膛定值負(fù)壓的控制方法對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。爐膛負(fù)壓超過設(shè)定負(fù)值時(shí)則減少風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，負(fù)壓超過定值正值時(shí)則增加引風(fēng)風(fēng)量，使?fàn)t膛內(nèi)始終保持一個(gè)負(fù)壓的狀態(tài)，即爐膛的壓力決定引風(fēng)風(fēng)量。以PID的調(diào)節(jié)方式，取爐膛內(nèi)溫度作為定值對喂料器進(jìn)料量進(jìn)行控制，爐膛溫度下降則加快喂料器電機(jī)轉(zhuǎn)速，溫度超過設(shè)定值則減小喂料器電機(jī)轉(zhuǎn)速，保持有足量的燃料進(jìn)入爐膛燃燒，確保鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。（2）變頻器對鍋爐主給水爐水泵的調(diào)節(jié)變頻器對鍋爐主給水爐水泵的調(diào)節(jié)是通過爐水泡的水位來定，水位高了變頻器降低轉(zhuǎn)速，當(dāng)水位偏低了主機(jī)給變頻器提高轉(zhuǎn)速的命令，保持水位穩(wěn)定在一個(gè)安全的水位線上。對減溫水泵的控制主要體現(xiàn)在氣泡蒸汽溫度來定，以PID的調(diào)節(jié)方式對水泵進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過熱量傳感器對氣泡蒸汽溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，溫度高了提升減溫水給水泵轉(zhuǎn)速加快水流量，從而降低了蒸汽溫度。當(dāng)蒸汽溫度降低后溫度傳感器給出信號傳到主機(jī)，主機(jī)發(fā)出電流信號對變頻器進(jìn)行降低轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而使蒸汽溫度恒定在一個(gè)理想定值，確保了蒸汽質(zhì)量。通過幾個(gè)單獨(dú)的PID控制方式的調(diào)節(jié)，又相互有影響約束的關(guān)系，促使鍋爐提高安全性、節(jié)省燃料、節(jié)省人員監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗及減少污染物排放。（3）變頻器在二級泵的使用二級泵將水泵至煮糖工段抽真空使用。在此采用了壓力傳感器采集壓力信號給變頻器。變頻器根據(jù)設(shè)定的壓力給煮糖工段泵水。當(dāng)煮糖用水量增多時(shí)，水壓壓力降低，變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率增大至45Hz后，還未能滿足用水壓力時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)另一、二、三臺(tái)等水泵滿足用水壓力為此。當(dāng)用水量減少時(shí)壓力增高，變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)，頻率降低至10Hz后水壓仍然高于設(shè)定值，此時(shí)依此類推停止另外幾臺(tái)水泵達(dá)到設(shè)定水壓，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水，消除了人工用閥門調(diào)節(jié)水壓及用水量減少、水壓過高或過低給煮糖帶來的不利風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過自動(dòng)調(diào)節(jié)使設(shè)備能夠充分的利用，降低能源消耗。（4）變頻器在饋電方面的新突破如糖廠的分蜜機(jī)，其工作性質(zhì)是瞬間提速而后快速降速停車。像分蜜機(jī)這種慣性大、用電量較大的電機(jī)需要啟、停頻繁運(yùn)行的設(shè)備，電機(jī)在啟動(dòng)升速過程需要從電網(wǎng)中吸收電能，而在其減速時(shí)由于慣性的作用設(shè)備仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，這種情況下電動(dòng)機(jī)就相當(dāng)于發(fā)電機(jī)在設(shè)備慣性的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生了電能，通過變頻器的逆變單元把電能反饋給電網(wǎng)，在多臺(tái)分蜜機(jī)同時(shí)使用時(shí)效果顯著。多臺(tái)設(shè)備在一起的情況下變頻器可以采用公用直流母線的方法，一方面：減少初投資成本，第二方面:一臺(tái)分蜜機(jī)在升速運(yùn)行需要吸收電能，而另外一臺(tái)降速運(yùn)行又能反饋電能給直流母線。一臺(tái)升速一臺(tái)降速運(yùn)行功率可相互抵消一部分，從而降低了電能損耗達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.1.2.2使用DCS系統(tǒng)進(jìn)行鍋爐控制的方法鍋爐使用DCS集散控制，同時(shí)也可加裝擴(kuò)展模塊把壓榨設(shè)備并入進(jìn)行集中監(jiān)控。糖廠生產(chǎn)工藝流程是：壓榨車間從落蔗通過一級甘蔗輸送帶送入一級、二級、三級撕解機(jī)打碎破解，經(jīng)過二級甘蔗帶把破碎后的甘蔗輸送到打散機(jī)打散，打松后的甘蔗經(jīng)過快帶送入第一座壓榨機(jī)壓榨，經(jīng)過第一座壓榨機(jī)加工后經(jīng)過中輸機(jī)輸送到第二、三、四、五、六座壓榨機(jī)加工。壓榨后的蔗渣經(jīng)過輸送帶送至鍋爐作為燃料燃燒，剩余部分送入打包機(jī)打包，整個(gè)工作流程是一個(gè)流水線式生產(chǎn)的過程。假如在某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障停機(jī)時(shí)，對生產(chǎn)都帶來重大的影響。例如：第三座壓榨機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，在短時(shí)間內(nèi)操作人員不能及時(shí)將第三座壓榨機(jī)前的設(shè)備停下時(shí)，2#中輸機(jī)繼續(xù)工作把蔗渣堆積在第三座壓榨機(jī)上，同時(shí)蔗渣斷節(jié)，假如在5分鐘內(nèi)故障不能排除，鍋爐不能及時(shí)補(bǔ)充燃料，爐膛內(nèi)溫度急劇下降同時(shí)蒸汽壓力下跌，致使汽輪機(jī)因蒸汽壓力不足而跳閘停機(jī)，導(dǎo)致全廠停電造成全公司生產(chǎn)癱瘓。通過使用傳感器把各個(gè)生產(chǎn)階段的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳送到DCS主機(jī)上，DCS主機(jī)可根據(jù)數(shù)據(jù)處理來進(jìn)行對設(shè)備啟?？刂啤Ｈ缟鲜隼樱旱谌鶋赫C(jī)故障停機(jī)后，傳感器把停機(jī)信號發(fā)送到主機(jī)后，主機(jī)通過判斷對第三座壓榨機(jī)前面的設(shè)備控制停機(jī)，第三座壓榨機(jī)之后工序的設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)鍋爐應(yīng)急蔗渣輸送帶把蔗渣輸送到爐膛內(nèi)燃燒，確保了鍋爐正常運(yùn)行，也確保了發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行。在發(fā)生故障的同時(shí)，上位機(jī)上發(fā)出報(bào)警信號方便維修人員能及時(shí)處理。從而消除人工排渣的危險(xiǎn)，避免重新升爐所損耗的能源風(fēng)險(xiǎn)，減少了各車間因突然停電導(dǎo)致各生產(chǎn)環(huán)節(jié)癱瘓。

2.2選用高效型電機(jī)高效電動(dòng)機(jī)在節(jié)能方面優(yōu)于普通電動(dòng)機(jī)，高效電動(dòng)機(jī)在材質(zhì)上采用高質(zhì)量的銅繞組和硅鋼片，降低了各種損耗。據(jù)估計(jì)損耗可降低20%-30%，效率提高2%-7%；能在短期內(nèi)收回投資成本。因而，高效電動(dòng)機(jī)取代技術(shù)落后的普通電動(dòng)機(jī)是必然趨勢。

2.3采用節(jié)能型照明電器能源是不可再生的資源，而節(jié)能減排應(yīng)從生產(chǎn)點(diǎn)滴抓起，現(xiàn)國家已逐步淘汰非節(jié)能的照明電器（如白熾燈）。但是，一般糖廠的普通照明應(yīng)用還很普遍，無功損耗極大，因此，糖廠照明選擇LED等高效低耗、節(jié)能環(huán)保的照明燈具是最佳的選擇。另外，采用高效、耐用、安全、可靠的照明電器配件，也可以為企業(yè)相應(yīng)減少電耗成本。

2.4合理選用電纜線影響電力電纜的因素主要有：（1）導(dǎo)線所用金屬材料的電導(dǎo)率；（2）線的長度；（3）導(dǎo)線截面積；（4）運(yùn)行環(huán)境溫度；（5）電暈影響；（6）金屬導(dǎo)線集膚效應(yīng)。經(jīng)驗(yàn)表明，在諸多條件中影響最大的是導(dǎo)線所用的材料。因此，在糖廠應(yīng)優(yōu)先選用低阻導(dǎo)線，以確保減少輸電線路中的電能損耗，增強(qiáng)導(dǎo)線過載能力，減少事故頻發(fā)的危險(xiǎn)，最根本的是減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)消耗。

3結(jié)束語

在制糖生產(chǎn)過程中如何節(jié)約能源、增強(qiáng)能源利用率、降低企業(yè)成本支出、減少污染物的排放、提高產(chǎn)品品質(zhì)是當(dāng)務(wù)之急。制糖廠只有因地制宜地正確選擇適合自身?xiàng)l件的節(jié)能型配電系統(tǒng)和節(jié)能設(shè)備的選擇模式，如適當(dāng)?shù)剡x定供電電壓、選擇節(jié)能型變壓器、裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置，以及應(yīng)用變頻器、高效型電動(dòng)機(jī)、節(jié)能型照明電器，都將有效改善糖廠高能耗、高成本的不利局面，才能切實(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、節(jié)本增效的目的。

作者：吳顯君覃涌鋒李新敏覃浩華周鎮(zhèn)峰陳書勤單位：廣西崇左市湘桂糖業(yè)有限公司崇左市糖業(yè)工程技術(shù)研究中心