電氣自動化的節能設計
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電氣自動化的節能設計【1】
摘 要：隨著我國經濟的發展，現代化的工業廠區建筑逐漸向節能、高效、安全等方面發展，這對廠區的電氣自動化發展提出了新的要求，如何在降低損耗的情況下實現對電源的高效利用，成為了現代化工業廠區設計的熱點與難點，基于此，文章對新時期工業廠區電氣自動化的節能設計進行了積極探討。
關鍵詞：工業廠區;電氣自動化;節能;電機
1 新時期工業廠區電氣自動化節能設計的重要性
資源能源危機已成為當今人類面臨的主要問題之一，加之我國是發展中國家，粗放型的經濟增長模式一定程度上加重了我國的資源能源危機，進而出現了環境公害事件和溫室效應等，形成了對資源的浪費和對環境的污染，想要有效減輕資源等的短缺對我國社會發展造成的嚴重影響，應當不斷改善粗放型的經濟增長方式，在生產生活活動中實施有效的節能減排對策，通過一系列的措施減少對資源的浪費，并通過對有限資源的合理高效利用來實現經濟的發展與繁榮。
我國工業用電占全國用電量的65%～70%，但是運行效率低，比先進國家低20%～30%，如何在其生產發展中推廣和引用電氣自動化節能設計，實現工業生產與自然資源的和諧發展，已成為了新時期人們關注的焦點，電氣自動化節能設計已成為節能降耗的主力軍。
2 企業設備自動化節能設計
2.1 電機運行中的節能設計
電機拖拽系統是電氣系統一個較大的電能消耗單元，運行方案的不合理及綜合維護不到位等，都會致使其運行低效，造成大量的電能浪費。
大量的發熱降低電機系統綜合使用壽命，基于此，在進行電機運行的節能設計時應當采用高效可靠、節能經濟的電氣控制方案。
(1)對于運行工況偏離高效區的功率大、運行時間較長的用電系統利用變頻調速控制方式改變傳統的繼電器控制方式，進而進行動態調節電源輸入端電源頻率，利用對電機轉速的調控讓整個電機拖拽系統的輸出與輸入達到平衡狀態，實現節能降耗。
(2)交流電機串級調速實現電機無級平滑調速，低速時機械特性比較硬，特別是晶閘管低同步串級調速系統。
雙閉環串級調速系統框圖如圖1所示。
以上調速系統一方面使系統參數便于調整，另一方面接近于理想過渡，調整性能好，動態響應快，起動時間短，系統抗干擾能力強，節能效果也很理想，應當推廣應用。
(3)為達到電機的最佳運轉工況，可改變電機的動容量，通過構筑合理群控呼梯節能控制系統，對電機進行合理的調度分配管理，降低其系統能耗，達到節能降耗的目的。
從(1)、(2)式可見風機節能三要素是流量Q(t)、揚程(t)、整體運行效率%(Q、H)在運行水泵、風機時，為達到節能目標只有減少流量、降低揚程、提高效率三個手段。
(1)在滿足工藝情況下，盡量降低揚程和流量。
(2)使用高效調速裝置，如變頻器、串級調速、液力耦合器、內反饋調速器、電磁滑差調速器。
(3)降低電機的富裕容量，提高電機運行效率，減少無功損耗。
(4)改造管路，減少阻力揚程損失，減少水泵、風機的總揚程和壓力。
(5)根據用戶的實際使用情況，對原有風機進行改造，改變風機的氣動性能，使風機在高效區工作。
2.3 配電線路的節能設計
在工業廠區的建設方面，配電線路承載著為設備輸送電力重擔，用電系統不僅存在因集膚效應而產生的線損，還存在功率因素低下、諧波干擾電能質量等問題。
根據電力系統構架和其他特點，充分考慮對現場實際情況實施諧波治理改造，安裝節電器、省電霸，對電源優化處理，同時優化用電系統。
為了降低線路傳輸中的電能損耗，減小導線的電阻值極為重要，應當從以下幾個方面來進行：(1)導線材質的選用方面，應當選電阻率非常小的材料，這樣有利于線路傳輸中的電能損耗的降低。
(2)縮短導線的長度，特別是在布線的時候盡量減少彎路。
(3)減小負荷中心與變壓器的距離，進而縮短供電距離。
(4)選用一些橫截面積比較大的導線，增加導線的橫截面積，使得線路傳輸過程中的電能損耗通過降低導線的電阻值而得到有效減少，完成節約電能的目標。
2.4 空調節能設計
空氣濕度是造成被控參數變化的主要原因，加之風的大小會改變空氣濕度，在進行空調節能設計方面，可設計為變風控制系統，這樣可改變風量的大小，卻不會改變風的溫度。
運用時，根據室內人數的變化而變化逆風的轉速，使得送入房間的風量不會出現太大的波動，始終控制在參數之內。
另外，在變風量的末端采用風機代替風閥的形式，使得風量的需求可及時反饋給風機，實現風轉速的調節控制，在不同需求下，根據傳感器監控的得出的參數指標，進行風轉速的改變，這樣就不會出現系統的過載現象，也在一定程度上減少了維護的費用。
2.5 照明設施的節能設計
廠區照明設施的設計方面，應重點考慮到工業生產對光照的需求，如進行光源強度的合理設置，避免工業廠區因太追求照明條件而造成的能源浪費情況。
在設計時的燈具選擇方面，首先應保證燈具的配光曲線在深、廣照方面趨于平衡，使其發揮最佳的照明效果，促進節能;此外，應采用LED燈替代老式的照明裝置，LED燈是依靠半導體發光器件將電能直接轉化為光能的，剔除了一些中間轉化環節，減少了電能損耗，還具有發光的亮度高這一特點，且克服了傳統的老式燈具頻繁閃爍的問題，達到了節能減排的目的。
2.6 弱電系統的節能設計
電氣自動化工業廠區內部布設安保系統對工業企業的發展也有一定的積極意義，諸如入侵報警系統、監控系統以及門禁系統等等，使用這些弱電系統，將其供電線路與其他設備的供電線路區分開來，采用節能效果良好的UPS不間斷電源，實現弱電系統的穩定運行，可對工業廠區生產過程進行有效監督和管理，在降低能耗方面也實現了節能減排的效果，從而達到工業廠區生產的良好運行[3]。
3 結束語
綜上所述，新時期工業廠區的電氣節能設計是一項復雜的系統化工程，需要從各個方面來進行設計，文章本著節能減排及促進工業企業發展的目的，對新時期的工業廠區進行了低壓配電線路的節能設計、照明設施的節能設計等一系列設計措施，實現了工業廠區電氣節能目的，有效節省了工業廠區建設的費用，促進了人與自然的可持續發展，對促進我國經濟社會的不斷發展具有很重要的現實意義。
參考文獻
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電氣自動化節能技術【2】
電氣自動化是現今電氣信息行業中迅速崛起的新興產業，電氣自動化的技術可以有效的提高工作效率，大大的降低了生產成本，提高了勞動生產率，被廣泛應用到人們的日常生活、工作中。
隨著經濟的快速發展，人們在能源利用率上并沒有環保和節約意識，導致諸多生態環境不斷惡化，綠色節能逐漸成為世界范圍內的熱點問題。
對此，電氣自動化節能技術應運而生，并在環保節能方面起到了很大的促進作用。
本文首先介紹電氣自動化及節能設計，提出電氣自動化節能技術的重要意義，并提出加強電氣自動化節能技術設計的重要措施。
【關鍵詞】電氣自動化 節能 技術
隨著我國科學技術的不斷革新，人們對節能環保意識的提升，通過電氣工程自動化設計達到節能的目的，已經成為了電氣工程發展的主要趨勢。
電氣自動化節能技術并廣泛的應用到人們的日常生活及工業生產中，企業運行成本以及勞動生產率，并且在提升和改善勞動條件等方面也產生了重要影響。
但是就目前電氣自動化中的節能技術發展情況來看，在節能技術方面仍處于發展階段，特別是對于整個系統的設計及安裝完成部分，需要在工作中不斷加強對電氣自動化節能技術提升和完善。
1 電氣自動化及節能設計概念
隨著經濟水平的提升，人們對生活質量的要求也越來越高，在綠色節能理念的廣泛倡導下，工業發展已經不再局限于創造巨大的經濟效益，而是在創造經濟利益的同時還要兼顧社會利益，節能環保成為了我國國民經濟發展的重要課題。
對此，電氣自動化應運而生，在節能減排方面起到了很大的促進作用。
電氣自動化節能技術是順應時代潮流的產物，更是電氣信息領域的一門新興技術，不僅僅在有效的降低生產成本，提高勞動生產率，創造勞動條件等方面起到了很大的作用，而且在當前經濟建設的重要目標節能方面更是成為了中堅力量，是推動各行業節能減排的有效武器。
對于當前電氣自動化系統的應用現狀來看，城市電網的不斷擴大和增容，導致變頻器、整流器造成大量的諧波產生，給我國電網帶來了很大的不利影響。
對此，為了更好的起到消除諧波，提高節能效果，電氣自動化節能技術通過減少電路的傳輸損耗、優選變壓器、補償無功、使用有源濾波器等方法進行深入研究，大大的提高了電氣系統的有效運行，節能效果較為顯著。
2 電氣自動化節能技術的重要意義
2.1 新技術領域的重要組成部分
電氣自動化與人們的生產和生活可謂是息息相關，隨著科學技術的不斷革新，電氣自動化系統技術方面也有了極大的改變，為了更好的順應節能時代的發展大主題，電氣自動化節能技術越來越被人們所重視，逐步成為了新技術領域當中的重要組成部分，在電氣自動化中的地位就顯得尤為重要。
2.2 有效的減少了各類能源的消耗
電氣自動化節能技術是通過減少電路的傳輸損耗、優選變壓器、補償無功、使用有源濾波器等方法，將會極大程度的減少電力等各類能源的消耗和浪費，也能夠在很大程度上緩解當前的供電緊張局勢，大大提升了供電效率。
2.3 大大的降低企業的生產成本
電氣自動化的節能技術將節能作為主要的技術研究核心，從企業電氣自動化的設備安全系統來看，得到了有效的提升，更好的保障了居民的生活質量，為城市居民的生活提供更加友好和諧的生活工作環境和健康發展空間。
同時電氣自動化的節能技術對電器進行節能改造還能夠節省能源從而降低企業的生產成本，獲得更大的經濟效益。
綜上而言，電氣自動化的節能技術是新技術領域的重要組成部分，不僅在對居民的生活質量上，而且在企業的長遠發展上來看，這種電氣自動化節能技術都會具有重要的現實意義，更加符合現階段節能技術的倡導，促進我國經濟的快速發展。
3 加強電氣自動化節能技術設計的重要措施
3.1 降低電能傳輸的消耗和浪費
電氣自動化節能設計主要以節約電力資源為主要目的，這樣才能有效的減輕國家電網的用電壓力，更好的維護國家供電系統的安全性和穩定性。
通常，電能在傳輸的過程中，導線上會產生很多電阻，直接影響了電能的順利傳輸，同時在傳輸上還會造成有功功率損耗。
對此，電氣自動化節能設計上要有效的減少導線電阻。
可以從材質選用、導線的長短、變壓器調節、增大導線的橫截面積等四個方面進行技術改造：首先要選用電導率較小的材質做導線，電導率越小的導線材料，在電力運輸過程中的電力損耗就越小;其次在電氣自動化布線上，要盡可能的走直線，減少導線的長度，縮短供電距離;再次就是要將變壓器調節接近負荷中心，從而減小供電距離;最后從導線的橫截面積來看，增加導線橫截面積在一定程度上也能降低能源損耗。
3.2 酌情選擇合適的變壓器
在電氣自動化的節能技術設計上，變壓器起到了很大的作用，只有選擇功率損耗小、單相自動補償設備、三相四線制的變壓器，電氣自動化節能技術才能在極大程度上保持電力運輸線中的電流負荷的均衡穩定，使電能資源消耗最低，起到環保的作用。
對此，變壓器的合理選擇尤為重要：首先，從變壓器的材質上選擇，要以節約的設計理念選擇合理的材料和運行介質，如硅鋼片、銅片及絕緣材料等;其次，變壓器的放置位置要合理，為了便于管理和維護，最好將變壓器放置在電力消耗的中間位置，與其他的輔助設備放在一起，這樣可以有效的減少電纜，節約能耗，降低成本;最后，根據電量的使用情況，合理選擇變壓器的容量和臺數，選擇變壓器前，一定要對電量使用量進行合理的計算，不要造成變壓器過多或者多少，避免產生過度消損的情況發生。
3.3 無功補償設備的合理選擇
無功補償設備就是指能夠無功功率補償的電力資源設備，無功功率占有供配電設備的很大一部分容量，在電氣自動化技能技術設計上，無功補償設備具有很重要的作用，可以實現無功就地平衡，減少損耗。
但是對于無功補償設備的使用上也要注意四點問題：一是要根據電容器的容量進行補償，其參數的計算可以根據目標功率因數、配電電壓的容量、負荷等等確定;二是摒棄傳統的按比例分配的方法，在補償方式方法中可以采用集調節平滑、跟蹤準確、適應面廣等優點為一體的模糊投切方式，能夠達到補償的最佳效果;三是無功功率是投切參數物理量，為了防止投切振蕩、無功倒送等情況的發生，無功功率要選擇合理;四是就地補償方式，將無功補償設備就地安裝，避免線路傳輸損耗，也能達到很好的節能效果。
3.4 有源濾波器能夠維持電氣正常運行
在電氣自動化運行過程中，為了更好的消除諧波產生，消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。
因為諧波的產生可以降低電氣設備的可用性，對電氣設備的質量產生嚴重的損害造成嚴重的電力能源損耗，威脅電氣設備的正常運行，還會減短電動機的工作壽命。
對此，在電氣自動化節能技術的設計上，考慮消除諧波，使用有源濾波器無疑是最佳的。
有源濾波器具有優異的動態性能、反應快、能擴大功率范圍等特點，通過有緣過濾器的諧波可以過濾掉，使電氣設備減少阻礙，更加順暢的運行，能使無功補償達到更好的效果，同時能夠有效維持電氣設備的正常運行，對設備起到了很好的保護作用。
3.5 優化配電設計，采用高效率的照明設施
根據對供電設備和負荷容量可靠性的要求，在進行電氣自動化節能技術設計時，要優先考慮電力系統的適用性，保證電力系統的可靠、靈活、易控、穩定和高效，同時還要考慮安全性，保證導線具有良好的絕緣效果。
電力電纜是電氣自動化系統中投資成本較大的一部分，為了節省投資成本，在電力電纜選擇上也要謹慎，從成本的角度來看，較之銅電纜，鋁電纜更為便宜，所以很多電氣工程都選擇鋁電纜。
在電氣自動化的節能設計中，照明設施也應該起到節能的效果，間接性的提高大家的節能意識，可采用高效節能光源技術，該技術也是電氣自動化節能設計創新出來的最新結晶，與普通的照明物相比較，高效光源不僅工作壽命長、照明效果好，能夠在很大程度上減少能源的損耗，是電氣自動化的節能設計的重要組成部分，也能夠更好的貫徹科技創新理念，從而獲得更大化的經濟效益。
4 結語
從節約能源角度來看，電氣節能是電氣自動化節能技術的關鍵，在技術設計方面要本著節能這一個重要的設計原則，盡可能少用能源，降低對環境的污染，充分考慮節能因素，電氣自動化的系統優化也會不斷的完善，選擇合適的變壓器、濾波器等多種方式來實現降低電力能源的消耗。
但是，電氣自動化節能技術還有很大的提升空間，我們仍需要不斷地對電氣自動化的節能設計技術進行研究，為電氣節能提供有力的技術保障，從而進一步提升電氣自動化的節能水平，為我國節能工作的開展提供有效的社會貢獻。
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