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危废处理厂电气设计中节能措施的应用

北极星固废网  来源:《基层建设》  作者:张京利 吕秀营  2019/12/6 14:35:15  我要投稿  

北极星固废网讯:摘要:电气设备的选用、运行在危废处理厂节能中举足轻重,在电气设计中采用先进的节能措施,不仅可以为危废处理厂的运营控制成本、提升经济效益,同时也推动危废处理厂的节能化、环保化发展。下面讨论危废处理厂电气设计中的几种节能措施。

关键词:变压器;变频器;节能技术

一、供配电设计的节能措施

在危废处理厂,电力变压器是必不可少的电力设备。它是电源设备,虽然其功率损耗较小,但通常长期连续运行,其耗电量相当可观,因此节能潜力非常大。下面来看看如何对变压器进行选择。根据以往项目危废处理厂设计经验和负荷容量的计算,一般会选用变压器容量为2000kV·A10/0.4kV变压器2台,而现在市场上常用的变压器有SGB10和SCBH15。SGB10变压器是敞开式干变,采用美国DUPONT公司的NOMEX绝缘纸作匝绝缘,低压线圈是铜箔,高低线圈均用VPI(Vacuum Pressure Impregnating,真空压力浸漆)进行绝缘处理,表面有一层环氧树脂绝缘漆包封起来。SCBH15变压器是非晶合金干式变压器,采用非晶合金替代硅钢片作为铁芯材料,高低压线圈均为薄层环氧树脂包封绝缘,且导热系数大,有良好的散热性能,运行寿命期内不发生因温度突变和短路电流冲击出现表面龟裂,具有机械强度高、耐潮湿、耐冷热冲击的性能。下面以这2种变压器为例进行比较,计算变压器的年耗电量。

AZ(11923).png

参考《三相配电变压器能效限定值及能效等级》,短路阻抗为4.0%时变压器为II级能效值见表1。

根据公式,有功损耗:

ΔWt=P0T+KTβ2PKτ(1)

式中P0———空载损耗,kW

PK———额定负载损耗,kW

β———平均负载系数,S/Sn取0.85

KT———负载波动损耗系数,取1

T———年工作时间,h

τ———最大负荷损耗小时,h

BZ(6824).png

表1 三相配电变压器能效限定值及能效等级

按照项目为三班制,取设备综合年时基数为4800h。经过计算,2台变压器SGB10系列,年总损耗电能为13.89万kW·h,SCBH15系列年总损耗电能为11.61万kW·h。如果采用SCBH15系列,每年可节省电能2.28万kW·h。由此可见,在设计中对变压器进行选择时,建议选用非晶合金的节能变压器。既能降低变压器运营成本,又能节省能源,是改善企业经济效益的重要途径。

二、电机设备传动方式的节能措施

引风机和锅炉给水泵也是危废处理厂中常用的设备。在以往的项目中,引风机和锅炉给水泵的风量、流量的调节是依靠风门、阀门的开度来完成,当风量、流量需要增加时,风门、阀门开度增加。这种调节方式简单易行,但是无论生产的需求大小,这2种设备都要全速运转,而运行工况的变化则使得能量以风门、阀门的节流损失消耗。在生产过程中,不仅控制精度受到限制,而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备维护、维修费用高居不下。根据流体力学可知,功率P=Q×H,其中,Q是流量,H是压力。Q与转速n的一次方成正比,H与转速n的平方成正比,P与转速n的立方成正比。即:Q=K1n,H=K2n2,P=K3n3,其中,K1,K2,K3为常数。因此,如果引风机和锅炉给水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,n可成比例地下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降。即引风机和锅炉给水泵的耗电功率与转速近似成立方比的关系。实际使用中,一台锅炉给水泵电机功率为90kW,工频工况下的耗电量为90kW·h,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为46.08kW·h,省电48.8%,当转速下降到原转速的1/2时,其耗电量为11.25kW·h,省电87.5%。

根据风机、水泵类的特性曲线与风阻、水阻特性曲线,也可看出引风机和锅炉给水泵的节能效果(图1)

CZ(4313).png

图1 引风机和锅炉给水泵调速节能原理

图中为N1在50Hz下特性曲线,其与风阻、水阻特性曲线R1交于A点,对

应流量为Q1,则此时轴输出功率正比于面积S=AH2OQ1;当使流量由Q1减少到Q2,如果采用调节风门、阀门开度,则N1与新的风阻、水阻特性曲线R2相交于B点,此时轴输出功率正比于面积S=BH1OQ2;如果采用变频调速,将引风机和锅炉给水泵转速减低,对应N2特性曲线与R1相交于C点,此时轴输出功率正比于面积S=CH3OQ2。因此,引风机和锅炉给水泵采用变频控制,可根据生产情况,及时调整电机转速,操作简单、方便,大大提高了电机的利用效率,节能效果显著,实现高度自动化控制。

结束语

节能是国家发展经济的一项长远战略方针,是评价一个企业综合竞争力的重要指标。以上的节能措施也只是众多节能方法中的几种,还有很多其他方法,如:供配电线路的合理规划、降低无功功率的损耗,照明采光的合理布置等。如果想将更多的节能措施运用在配电系统,还需要电气设计人员总结实际工作经验,不断地提升技术水平,推动节能技术的持续发展。

参考文献:

[1]周龙武.供配电系统总体规划节能措施与变配电设计节能技术[J].科技资讯,2017,15(16):27-28.

[2]韩贵晶.供配电设计中节能方法与技术措施的运用实践[J].中国新技术新产品,2015(15):169.

[3]蔡增基龙天渝.流体力学泵与风机(第5版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

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