工业电气设计中节能技术探究

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【摘要】近年来，随着我国智能化进程的不断推进，国家日益重视工业电气的发展，同时也取得了巨大进展，但全球可供工业生产的能源十分有限。可持续发展是我国大力提倡的一种发展方式，因此，在工业生产中如何减少能源消耗成为每个企业不得不去考虑的问题。本文分析电气节能设计的必要性、原则，列举工业电气设计的具体节能措施。

【关键词】

工业电气；节能技术；研究面对工业技术的成熟加之人们日益扩大的需求，我国工业发展一直呈稳步上升状态。然而，我们在享受其带来的经济效益的同时，不能忽视其引起的环境变化。工业生产意味着或多或少会造成环境的污染以及能源的消耗。众多研究调查显示，目前我国部分工业生产发展以环境的破坏作为代价，得不偿失。因此，我们应当将节能设计融入到工业电气设计中去。

1工业电气设计中使用节能技术的必要性

据相关调查显示，如今我们的能源使用状况不容乐观。我国一直是人口大国，用电需求可想而知，加之近年来企业的增多，能源消耗过多。从某种程度上来讲，工业发展意味着能源消耗，而能源消耗又会导致环境的污染。环境污染问题也是二十一世纪大家持续关注的焦点，环境污染带来的最直接的影响就是人们的健康状况受到威胁，由于环境遭到破坏而染上疾病的人数在不断增多，我们不能无动于衷。既然能源的总量是无法改变的，我们可以做到的就是技术创新，在工业电气设计中应用节能设计便可以有效地缓解地球上的能源压力。国内企业的不断崛起意味着我们的节能潜力巨大，实现效益增长和环境保护共赢迫在眉睫，这就要求相关产业要采取科学合理的措施实现电气节能。

2电气节能设计的原则

2.1功能保证原则

功能保证原则是电气节能设计的基础，简单来说，引进任何创新技术的同时都应该保证原本功能的不受损，这是工业生产的基本要求。许多企业之前就出现过因为滥用先进技术而导致原有功能受损的情况，为了避免因小失大，这就要求工业电气在进行节能设计之前，首先应对技术人员做好充足的培训工作，使其充分了解设备的运行特点以及可能会出现的故障之后再进行节能设计，对于影响原固有功能的节能方案应直接否定。只有在保证功能的前提下融入节能技术，才能真正优化整个电力系统，否则得不偿失[1]。

2.2适用可行原则

适用可行原则是指设计的节能方案应具有一定的现实性，进行节能设计时要充分考虑设计方案中用到的设备是否已经具备、技术是否已经成熟、所需成本是否能承受，简言之，需要确保方案在实际情况下是否可行。有时方案看起来几乎完美，但实则不满足适用可行原则，对不同节能设计还需具体剖析，不能仅仅关注表面现象，要综合考虑各个方面，最大程度上满足适用可行原则。

2.3最大化节能原则

节能是工业电气设计想要达到的最终目标，也是节能设计想要实现的的最终意义。显然除了要满足上述原则，在工业电气设计中要遵循最大化节能原则。对于各个企业来说要将能源消耗降至最低，多采用新能源，引进高效生产技术，完善设备，提高生产效率，实现最大化节能。

2.4经济效益原则

在工业电气设计中，注重节能的同时还应该注意成本和效益的相对比例，即投资成本不能过高。要考虑到引进、准备工作、成功应用等多方面因素，电气节能技术所需要的成本并不低，因此，如何在保证功能、满足可行性、又可以实现最大节能化的同时还能节约成本，是各个企业的终极目标。充分比对所有可行方案，做出资金预测以及效益分析是工业节能设计中必须要做到的[2]。

3电气节能设计具体措施

3.1合理选择用电设备

工业生产中的设备多种多样，而且大部分设备的耗电量都十分巨大，显然在工业电气设计中节能设计是必不可少的，如何合理选择电气设备成为各个企业当下需要深入研究的问题。在工业生产中变压器、传输机、压缩机这些都是常用的设备装置，起驱动功能的电机应用数量是最多的，耗电量也是最大的。工作人员应该提前确认好实际需要，计算相关效率、功率，根据需要去选择有合适参数的电机，时刻把安全放在第一位。以机泵为例，实际选择过程中要做出必要的规划、设计、判断。如果机泵的功率过高，极有可能出现空载现象，不仅违背了节能设计的初衷还增加了电能的消耗；如果电机工作时的效率偏高，就应该相应降低电动机的功率；当电动机的负荷较小时可以选择搭配其他装置来实现节能。总的来说，要降低设备的无功功率，提高实际工作效率和能源利用率。电缆也是电气设备的重要组成部分，线损在工业损耗中占大部分。一方面，我们可以通过缩短长度、增大横截面积来降低损耗，或者换导电率较小的导线，从材质选择上进行损耗控制；另一方面从功率因数角度分析，有时线路的损耗是功率因数滞后导致的。在合理选择电动机等设备之后，如果提高功率因数仍未满足实际需要，则可以通过并联电容器进行无功补偿。

3.2优化配电系统

相比于民用电气，显然，工业电气的应用范围更广、使用程度更高，所用到的电气无论是种类还是数目都远远超过普通的民用电气，耗电量也因此更大，所以，工业电气的用电负荷等级往往会比较高。在这种情况下进行节能设计，首先，通过减少不必要的配电环节直接实现能耗的降低，简化了电力系统，具体来讲，同一电压级的配电级数应小于等于两级，避免配电环节的过多造成不必要的浪费。其次，在满足实际需要的条件下，尽可能选择低电压供配电系统，直观上来说，电压水平越高相应的损耗也越少。但需要特别注意的是要遵循本文中所提到的功能保障原则和适用可行原则，不能一味为了降低损耗而影响原有功能，或者降低安全系数增加风险。最后，在进行变电所设计时，要充分考虑变电所的位置选择，这就需要提前计算电气设备的相应距离。比如，对于在距离电力室中心较远但负荷相对集中的配电设备区建立配电室，避免由于距离问题导致配件的过度损耗以及传输成本的增加，通过科学合理的规划选择最合适的距离[3]。

3.3改进照明系统

工业中的照明系统实际上并不复杂，但由于工业生产通常具有较大规模，所用到的照明工具数量巨大，因此改进照明系统是实现电气节能设计的一个重要措施。具体如下：一是采用新型照明光源。以往传统光源耗能高、采光效果差、使用寿命较短，使用传统的钠灯、汞灯往往无法满足现代工业的要求，而逐步发展的新型光源克服了传统光源的缺点，大幅度提高光源的利用率，已经基本可以达到节能的效果。除此之外，还可以采取传统照明与现代照明相结合的方式，实现节能的同时还可以改善照明效果。二是充分利用新能源照明，太阳能是一种利用率很高的可再生能源，用太阳能实现采光，可以代替部分照明设备，减少电能的损耗。在白天可以使用导光管，使室内得到充足光照，同时可以将收集到的太阳光资源进行合理利用，给建筑物照明。三是完善控制系统，简单的开关控制并未很好提高电能的利用率，相比之下的自动控制系统可以根据实际情况控制灯具的开关。上面提到的利用太阳能采光实现照明有一定能够的局限性，只能应用在采光效果好、太阳直射的地方，对于较偏僻不经常有人经过的地方可以安装声控开关。四是合理布局照明设备。如果房间面积较小，可以使用集中照明方式避免浪费，相反，对于面积较大的地方，使用分散照明。同样地，对于照明要求高的地方可以采用混合照明方式，而其他要求不高的工作处可以选择一般照明以节约能源将低损耗。

3.4使用功率因数补偿

功率因数的定义是在交流电路中有功功率和相应视在功率的比值。在其他条件相同的情况下，功率因数越大越好，表明设备的利用率高，如果功率因数过低则说明无功功率太大。一般来说，在我国工业电气设计的实际应用中功率因数位于电感性的0.9到1之间。现实中，电动机和电缆在工业电气中的使用极为普遍，而且又是感性负荷，因此经常会出现功率因数滞后的现象从而增加损耗。功率因数补偿则可以有效弥补这个问题，其原理是通过减少无功功率的流动，以及降低配电系统装置因输送无功功率引起的损耗。补偿用电系统的功率因数有时也被称作无功补偿。具体方法如下：首先可以通过减小输电电流来减小功率损失。当输电线路中的电流过大时，产生的焦耳热越大，损耗也就越多，如果增大了电流必然会增加损耗。其次像上文3.1合理选择用电设备中所述，可以进行电容器的并联，注意高雅黑低压部分对应不同的电容器[4]。

3.5加强工作人员的培训

我国电气节能设计现状并不乐观，工作人员的不重视占很大一部分原因。许多企业里的技术人员通常只是简单掌握了相关电力知识，节能意识尚未形成。企业可以开展后期培训，比如加大节能技术的宣传力度，开设相关节能设计课程，以此培养员工的节能意识。还可以实行奖励政策激发工作人员的积极性，在众多设计方案中评选最优节能方案，对优秀员工给予相关奖励，进行优秀员工节能宣讲，让工作人员意识到好的电气设计远远不够，如何将节能技术应用进去才是当务之急。只有技术人员的节能意识提高了，整个企业才能真正意义上满足节能要求。

4结语

综上所述，工业电气设计一直以来都是我们国家的重要任务，实现电气节能设计刻不容缓，但实际上我国的电气设计仍存在许多问题，节能现状也不乐观。相关工作人员要高度重视，在遵循功能保证原则、适用可行原则、最大化节能原则和经济效益原则的前提下，通过合理选择用电设备、优化配电系统、改进照明系统、使用功率因数补偿、加强工作人员的培训等努力实现电气节能设计，将节能设计和工业电气设计更好地融合在一起，进行电气设计的同时还能实现节能，推动我国电力行业的进一步发展。

参考文献

[1]孙艳萍.电气节能在工业电气设计中的应用[J].通信电源技术,2019,36(3):161-162.

[2]黄鸿翱.工业电气设计中的节能措施综述[J].广西节能,2019(4):14-15.

[3]李同宾.工业电气节能技术研究[J].黑龙江科技信息,2015(6):36.

[4]李彦光,樊建玲,冯艳梅.关于电气节能在工业电气设计中应用的探究[J].科技创新与应用,2018(36):174-175.

作者:刁成妍 于硕 王蔚然 马学炎 单位:山东科技大学济南校区