水泥厂电气技术节能管理浅谈

  电能使用大户之一水泥厂，在节能降耗工作中电气技术节能非常重要。目前大多数水泥生产线的水泥生产电能成本偏高，部分企业高达水泥综合成本的1/3左右，普遍存在用电设备消耗高、电能利用率低的能源浪费现象，水泥生产电耗在国家能耗限额值附近浮动随时可能达到“阶梯电价收费标准”规定的上调电价范围内。下面就将水泥厂电气节能技改方面做一个简单阐述。

  一、总降压站的电气技术节能管理

  总降压站是水泥厂电能管理中心，一般都是将高压电通过主变降至中压（大多数生产线10kV）分配到原料配电站、生料窑尾配电站、窑头配电站、水泥磨配电站，各配电站分配到配电变压器（低压系统配电）和中压大型电动机。在这个电能分配过程中总降压站肩负着非常重要的节能降耗任务。

  变压器选型和容量合理确定，变压器运行于最佳状态是重要节能环节。变压器更新是不断减少空载时的铁损漏磁损耗、激磁电流产生铁损、负载电流在变压器线圈电阻上产生的损耗，其大小与负载电流的平方成正比。所以新型节能变压器在降低空载损耗的主要方法下，改进变压器的设计和制造工艺。使用高损耗变压器的企业要及时与新型节能变压器做运行能耗对比，选择经济的时间节点更换新型变压器。

  电动机、变压器、线路运行中都有无功消耗。目前行业内普遍采用在总降压站中压母线并联电容补偿装置，补充无功功率使供电质量提高。DLT/542-2010电力行业标准规定：35kV-220kV变电站无功补偿装置容量占主变容量的30%以内，为了避免大量无功电力穿越变压器，在主变最大负荷时高压侧功率因数cosφ不低于0.95，主变低谷负荷时cosφ不高于0.95安全范围。在实际使用中该界限值要准确控制可以适当提高。无功补偿容量的配置，应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的原则，要把降损与调压相结合，以降损为主；又要把集中补偿与分散补偿相结合，以分散为主；同时总降压站补偿与配电站和设备补偿相结合，以就地平衡为主，共同做好无功补偿的配置和管理。保证安全经济合理的情况下充分吸收余热发电无功，减少补偿装置容量的投资，从而取得无功补偿的最大经济效益。

  工厂内供电的电压合理控制也是重要的降低损耗节能方法。《供电营业规则》中关于电压质量标准的要求电压允许偏差，对于10kV及以下三相动力供电的电压允许偏值为额定电压的± 7%。中国水利电力出版社出版的〈节约用电速查速算手册〉记载，经过对浙江湖州地区的一些丝绸、机床、化纤、水泥等类型工厂用电设备在不同运行电压下的耗损道进行测试，结果表明，运行电压+5%（ 399V ）左右下降到额定电压 （380V）时，有功功率下降 9.37% ，无功功率下降17.5%。如运行电压再下降5%（361V）时，则有功功率下降 2.83%，无功功率下降37.68%，综合节电率达到 15%左右。

  通过相关资料和实践证实在水泥厂内用电半径小的环境下，电力输送没有明显电压降，电压控制在额定电压或者稍低点配电可以节能。如果工厂风机和泵类中压电动机没有采用变频器控制的情况下，电动机全速运行依靠阀门控制生产所需能量，可以开大阀门降低中压系统电压不低于《供电营业规则》的规定范围，不低于-5%额定电压满足生产所需的范围内运行；这种情况就需要监控低压系统电压，如果达不到生产要求就调整各低压配电站系统变压器档位升高电压，满足生产所需的电压范围内。在变频器节能应用不完全的工厂，合理控制配电的电压是一种很有效的电力节能管理办法。

  二、配电站及低压电气室电气技术节能管理

  做好低压系统集中补偿和各电压等级母线的联络回路管理。生产规模变化或者大型检修时，可根据用电量通过母线联络开关和电气室之间的联络回路投切合理供电。减少线路和变压器的工作数量达到降低损耗节约电能的目的。各工段的用电量加装电度表方便做电量考核。

  负荷配电要以电气室为中心，控制供电半径可减少电缆长度，降低电缆的电能损耗。大部分工厂存在厂区周边水源地的供电半径在1-2千米的情况，水泵只有11-45KW的居多。如果采用10kV中压供电现场，需要配置几十kVA的小变压器及成套设备设施，建设成本较高。可以根据输电距离和负载功率采用低压导线截面积计算公式选择电缆，采取软启动方式来克服水泵启动时电压降过大的问题。某厂距离水源地约1.5公里2台18.5KW深井泵，采用3*70+2*35铜线直埋电缆（根据低压导线截面积计算公式，算出需要配铜芯电缆56平方毫米所以选择70平方毫米，算出铝线95.46平方毫米）400V供电至1#井泵房然后分配到启动箱并配置软启动。根据线路距离核算成本合理使用这种方法来节约建设成本、降低运行损耗。

  三、电动机电气技术节能管理

  水泥厂大型动力主要是离心风机、磨机（球磨机、立磨、辊压机）、破碎机、水泵。功率在250kW以上的电动机采用中压电动机。国内很多工厂，大型电动机的节能存在不合理之处，有的企业所有大电动机采用静止式进相机节能，有的企业只有高温风机采用了变频器控制，有的企业甚至除了选粉机用变频器其他大型动力没有配置节能设施。静止式进相机串接在电动机转子回路中，通过改变转子电流与转子电压的相位关系，进而改变电动机定子电流与电压的相位关系，达到提高电动机自身的功率因数、降低电动机定子电流的目的。这种方式，大大改善了电动机的运行状况，明显降低了电动机自身的损耗。补偿性能远优于电容补偿，节能效果显著。 可使电动机功率因数提高到0.95以上，无功降低60%以上。 降低电动机定子电流10%-20%，降低线损、铜损20%-30%； 电动机温升明显降低，过载能力及效率大大提高，电动机使用寿命延长。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电动机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，实际生产过程中使用阀门来调整所需能量，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电动机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。 当电动机转速从 N1 变到 N2时，其电动机轴功率 （P）的变化关系如下：  P2/P1 = （N2/N1）3 ，由此可见降低电动机转速可得到立方级的节能效果。变频器迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有 5000次/秒的测控输出功能，始终保持电动机的输出高效率运行。通过变频自身的V/F功能在保证电动机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线。减少电动机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。经过实践证实在水泥厂磨机、破碎机主电动机采用静止式进相机节能，离心风机、水泵主电动机采用变频器节能是最佳节能方式。

  四、照明电气技术节能管理

  照明节能要采用高效节能灯。车间一般采用混合照明方式，均匀照明为主，局部照明为辅。高大厂房采用新型大容量节能照明灯，并且应该便于检修。值班室、控制室、办公室等采用节能型灯具及荧光灯。路灯照明采用光电/定时自动控制来杜绝浪费。光源的效率参考范围：LED节能灯≥80lm/w，白炽灯6.5lm/w~15lm/w，普通节能灯60lm/w~80lm/w，传统日光灯（荧光灯）60lm/w左右。根据照明需要合理选择灯具类型，单相用电设施供电尽量保持用电三相平衡的原则。

  按照以上电能技术管理方法，在多条水泥生产线的节能降耗工作中，电气方面在满足生产工艺要求的情况下，为企业明显降低了生产电耗。实践证实电气技术节能降本成效显著。