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探究我国工业设计中电气节能技术应用现状分析论文
摘要：在社会能源日渐紧缺背景下， 人们的节能环保意识在不断增强， 在生产生活中的方方面面都运用了节能技术。而工业有着耗能较大的特点， 如何实现节能技术在电气设计中的有效应用， 是现阶段工业发展中的研究热点， 引起了人们的广泛关注和重视。文章立足于我国工业电气节能设计现状， 基于工业设计中电气节能技术的应用原则， 从多个方面对其实践应用进行了详细探究， 旨在减少工业生产能耗， 落实节能减排可持续发展战略。
关键词：工业设计； 电气节能； 应用原则； 实践应用；
能源在推动社会发展、加快经济增长过程中发挥着关键作用， 但是就当前世界各国实际情况来看， 不可再生能源日渐减少， 能源紧张问题越来越严峻， 节能减排已经成为必然趋势， 是实现人与自然和谐相处、推动可持续发展的必经之路。在工业电气生产中应用电力节能技术， 既是积极响应国家节能减排号召的具体体现， 也可以有效解决电力不足问题， 对推动工业发展及地区经济发展具有重要意义， 必须落实到实际行动中去。
1 我国工业电气节能设计现状
西方欧美国家在电气节能设计方面的研究起步较早， 上世纪70年代便已经从法律层面作出了一系列规定， 并且取得了显著成效。而我国在上世纪80年代时期， 对电气节能的标准尚处于试点阶段， 电气节能被正式纳入到国家法律法规中的标志是1988年1月1日《节约能源法》的正式颁布实施[1]。经过30年发展， 节能技术已经在广泛应用到各个行业和领域中， 但是受多种因素的影响， 并未在工业设计中得到良好推广应用， 电能浪费现象仍然比较突出。首先， 对于工业电气节能设计， 应以满足生产工艺为基础前提， 存在较大的局限性；其次， 不同工业生产工艺存在较大差异， 无法制定统一的电气节能标准；其次， 电气节能技术前提是较高成本的投入， 使很多工业项目业主都望而却步， 这些都阻碍了电气节能技术在工业设计中的普及应用。由此可见， 要想在工业设计中实现电气节能技术的有效应用， 减少电能浪费现象， 仍有很长的一段路要走。
2 工业设计中电气节能技术的应用原则
在进行工业电气节能设计时， 应遵循基本应用原则， 具体包括适用性原则、节能性原则和经济性原则。首先， 在将电气节能技术应用到工业设计中时， 必须从生产工艺角度进行考虑， 根据设备特点及运行需求加以合理运用， 保证节能技术与电气设备之间的适用性， 才能实现设计的科学规范， 既可以满足生产工艺需求， 又能够达到预期节能效果；其次， 节约能源、降低电能的损耗， 是工业设计中应用电气节能技术的最终目的， 所以， 应坚持节能性原则， 减少并消除不必要电能耗费， 提高电能利用率， 以此循环实现真正的节能减损， 提高工业电气设备的节能性能[2]。另外， 基于电气节能技术高投入成本特点， 在实际应用时应确保其经济性， 需要对工业项目具体利润进行详细分析， 全方位比对节能所要使用的资金和它带来的效益间的关系， 在确保所用电气节能技术适用性、节能性的同时， 选择经济效益更高的措施手段。只有从以上三方面分析、考虑， 科学选用电气节能设计， 才能充分发挥其在工业设计中的应用价值， 在缓解社会能源紧张现象的同时， 促进工业的良好发展。
3 工业设计中电气节能技术的实践应用
为改善我国工业电气节能设计现状， 就需要采取有效节能措施， 以此来减少能源损耗， 实现电能利用率的最大化， 在工业领域贯彻落实国家所提出的节能减排发展战略。
3、1 应用电气智能控制系统
在我国总发电量中， 电机设备负载量所占比例达到了一半以上， 是工业电气设备主要能耗类型， 所以， 可以通过对动力系统进行优化设计， 来达到电气节能目的， 具体实现方式是利用计算机技术、网络技术、数字技术等先进技术， 构建电气智能控制系统， 加大对电机运行的控制力度， 避免能源浪费现象的出现。电气智能控制系统主要是结合信息化技术， 开发和研制有效的电频设备， 提高控制系统智能化程度， 自动调节与实际工作关系不紧要设备的运行状态， 在确保其正常运行的前提下， 尽可能减少电能损耗， 达到节能减排目的。同时， 在电机设备工作过程中， 应在有功运转状态下运行， 降低无功功率所引消耗的电能， 才能充分体现出电气节能技术在工业设计中的应用价值[3]。
3、2 使用节能型供配电系统
设计节能性供配电系统是工业电气节能的重要手段之一， 具体可从供电电压、变压器、无功补偿三方面加以优化。首先， 从供电电压角度， 需要结合用电容量、供电距离、用电类型、电网布设等多种因素， 使供电电压保持在合理水平， 一般情况下， 高压配电电压应控制在10k V， 当用户6k V设备较多时， 采用6k V供电电压具有良好的经济效益[4]；其次， 变压器损耗在工业电能损耗中所占比例大约为10%， 电气设计时应尽可能选用节能性变压器， 用干式变压器取代原有的油浸式变压器， 通过降低变压器损耗带达到节约电能的目的， 同时还能减少变压器维护工作量及成本；最后， 对于工业电气设计， 功率因素是影响其节能效益的一项重要参数， 可通过设置无功补偿装置加大功率因素， 实现电气设备容量的有效利用， 不仅可以提高供电质量， 增强供电能力， 而且还可以降低功率损耗， 对电能的节约具有显著作用， 可以实现工业电气节能设计。
3、3 应用节能设备
工业电气节能设计中， 节能设备的应用是必不可少的， 当前应用较为广泛的节能设备主要有变频器、Y型高效发动机等。实践证明， 这些设备在工业中有着良好的节能效果。在工业活动中， 经常需要用到风机、水泵等大型设备， 其工作状态通常都是工频状态， 在风量和流量控制过程中， 会造成大量电能的浪费。而借助变频器设备， 调节风量和流量可以通过改变电机转速实现， 其输出功率也会发生变化， 此时电能损耗将会降低， 电气节能效果明显。另外， Y型高效发动机的应用， 可以降低工业电气设备大约20%~30%的电能损耗， 在新项目开发、旧电动机损坏或重新绕组、新电动机更换时， 可结合技术经济性考虑选用Y型高效发动机[5]。
3、4 利用高效节能光源
太阳光属于可再生、无污染能源， 在进行工业电气节能设计时， 可将其应用到照明节能方面。以建设设计为例， 可将采光和照明有机的结合起来， 白天尽可能地利用利用导光管、采光搁板、反射高窗、棱镜窗等使建筑物内获得稳定的光照条件， 还可以利用光伏发电系统， 将收集的光能转化为电能进行照明， 室外街道照明设计中通常采用该方法。同时， 还可以通过提电气零件效率， 达到照明节能目的， 这就需要充分利用高效光源， 包括扩大照明效果、节约能源消耗等设备， 高压钠灯与TS型荧光灯管结合使用便是一种较为常见的高效光源。
3、5 改进灯具控制方式
结合实际照明需求， 对灯具控制方式进行改进， 也可以提高工业设计电气节能性能， 在达到正常照明要求的基础上， 避免电能浪费。如果房间面积较小， 则灯具控制可以采取一灯一控或两灯一控方式；如果房间面积较大， 则灯具控制应采取多等一控方式， 但是应限制单个开关所控制的灯具数量， 也可以采用一定数量的单控灯。声控、光电控等方式， 则主要应用于楼梯、走廊等公共场所灯具中， 对于与侧窗具有一段距离且无法获取天然采光的地方， 灯具控制一般选用光电控制方式；室外应通过程序控制或光电定时开关控制达到照明要求。
3、6 靠近负荷中心设置变站所
通常情况下， 工业负载以低压交流380V为主， 如果供电距离较远， 一般会选用横截面积较大的电缆输送电能， 以满足启动压降等相关规定， 但是较大横截面积的电缆， 电能损耗也更为严重。因此， 当厂区较大、供电距离较远时， 应确定最佳供电半径， 通过增加变配电装置数量来缩减线路间距， 以此来降低电能输送过程中的损耗。在设计的时候必须和总图比对， 最好是把变电布局在负载的中心位置。如果实在没有办法按照此举来处理， 就要布置很多的变电所， 尽量保证它们处在负载的中心位置。假如存在爆炸区， 在确保规范合理的前提之下， 把变电所布局到远离爆炸区的地方， 而且把屋内外的地坪高度错开， 进而实现节约电能目的。
3、7 合理使用峰谷电力资源
电力行业中的峰谷， 是指将电负荷特性的变化值用山峰和山谷的形式形象地表示出来， 一般情况下， 高峰用电和低谷用电时间段， 分别为8：00~22：00和22：00至次日早上8：00。为达到工业电气节能设计目的， 应采用“峰谷电价”形式加强用电管理， 利用低谷电价所带来的优惠， 鼓励居民消耗低谷电力， 比如电热水器、空调等电器设备， 保证峰谷电力资源使用的合理性。同时， 可以通过高峰用电需求向低谷时段的转移， 实现对电力资源的优化配置， 提高低谷时段电能的利用率， 并缓解高峰电力供需缺口， 以达到“削峰填谷”的效果， 有效避免电能浪费。工厂生产作业放在低谷时段进行， 能够减少电费的支出， 还可以达到节能目的。大多数工厂都采用这种方式用电， 白天线路负荷较低， 晚上线路负荷升高， 能够节约大量电能， 提高企业经济效益。
4 结束语
节能减损始终是工业生产中的一个重要话题， 不仅关系到项目成本高低， 而且还与可持续发展的实现有着密切联系， 所以， 在工业设计阶段就要树立节能意识， 合理、灵活运用各种电气节能技术。具体应用过程中， 应从适用性、节能性、经济性等多方面进行综合考虑， 结合工业项目特点及用电需求， 根据基础设计规定， 对设备效率进行全面、细致的分析， 进行全方位的经济比对和工艺比对， 制定科学、合理的设计方案， 实现电气节能技术有效利用， 达到经济效益和社会效益供应效果。
参考文献
[1]黎嘉裕。超高层中建筑电气节能技术[J]。工程技术研究， 2018 （5） ：44—45。
[2]吴青。节能技术在建筑电气设计中的应用分析[J]。低碳世界， 2015 （35） ：130—131。
[3]郭晋雷。工业电气设计中电气节能问题分析[J]。能源与节能， 2016 （6） ：95—96+131。
[4]朱风华。工业电气设计中电气节能相关问题研究[J]。电工技术， 2016 （9） ：15—16。
[5]闫莉。电气节能技术在工业设计中的应用探讨[J]。中国包装工业， 2015 （22） ：156。
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