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在金屬鍛造行業中,能源的使用效率受到從業人員工作經驗、材料本身熱效率、設施水平等限制,能源浪費的現象比較嚴重。鍛造的流程主要包括下料、裝爐加熱、鍛造、加工、熱處理等環節,其中加熱環節是能耗最大的環節,據統計,加熱環節的燃料消耗量占全流程的75%左右。當前,我國的金屬鍛造加熱爐的技術相對比較落后,每千克鍛件的平均能耗約為20000千焦,平均熱效率不足5%。
1.2鍛造污染嚴重
鍛造過程中產生的污染主要包括污染性氣體排放、工業廢棄物排放和噪音污染三個方面。鍛造過程中,材料的燃燒會產生大量污染性氣體,部分氣體未經過處理就排放到了大氣之中,其中一氧化碳和硫化物的污染最為嚴重。同時,二氧化碳的排放也會加劇溫室效應。金屬鍛造中排放的廢棄物主要包括廢油、廢液和廢渣,其中既有燃燒后的煤炭殘渣、燃油廢料,也有金屬邊角料和使用后的機器油,部分廢棄物可降解性差、污染性大,如不經過充分處理,對自然環境將造成惡劣的影響。金屬鍛造中需要使用許多大型機械,機器運轉時會產生巨大的噪音,給周邊居民生活帶來影響。
2金屬鍛造中節能技術的應用
目前,在金屬鍛造中節能技術和節能工藝的應用主要包括以下三個方面。
2.1節能工藝與設備
(1)冷擠壓和冷鍛:在傳統金屬鍛造流程中,加熱及熱處理工藝所消耗的能源超過整個工藝流程的75%以上,為有效節約能源消耗,冷鍛工藝應運而生。冷鍛工藝是在物料再結晶溫度下的成型加工,并在回復溫度以下進行鍛造。目前,在許多行業如汽車零件和部分電子設備生產中,冷鍛工藝已經得到了推廣應用,在鍛件質量進一步提高的基礎上,節能效果非常顯著。見下圖:圖1 冷鍛制造的燈殼散熱器(2)等溫鍛造:等溫鍛造是將模具和坯料加熱到鍛造溫度后,在此溫度下進行低應變速率變形的塑性加工工藝。等溫鍛件在最終成型階段的形變變化比較緩慢,有利于把握其形變程度,從而獲得接近無余量的鍛件精度,明顯減少了金屬材料的消耗。(3)改造電液錘:隨著科學技術的進步,經過改造的電液錘能效大幅度提升,其能源利用率提高到了15%-20%,同時,其驅動動力由鍋爐蒸汽改為電力驅動,鍋爐燃煤帶來的粉塵污染有所減少,環境效益有所提升。(4)改造冷卻水循環系統:鍛造設備時,為了維系系統的正常運轉需要使用大量的冷卻水,尤其是中頻爐和熱處理爐的消耗最大。通過對冷卻水循環系統進行改造,設置調節水池和潛水泵,將鍛造過程中的冷卻水循環、反復使用,可以顯著減少水資源的浪費。
2.2工藝流程的節能
(1)生產線節能:生產線節能主要包括以下三個方面的內容:一是循環使用高溫廢氣,按照溫度梯度,多級利用加熱爐廢氣中的熱量,如等溫鍛造時加熱模具和保溫設備都可以使用加熱爐廢氣來實現;二是采用連鑄連鍛工藝,在同一套模具內,先進行鑄造,鑄造完成后立刻鍛打,從而避免在鑄件冷卻后對其重新加熱所造成的能源浪費;三是利用熱處理工藝余熱,把加熱爐置于鍛打工藝之后,通過余熱淬火、余熱等溫、余熱正火等手段,充分利用鍛件保存的熱量。(2)鍛打過程節能:對鍛打力度和鍛打順序進行科學調控,可以有效實現節能。在具體操作過程中,可在計算機輔助工藝設計系統中插入節能型工藝數據,并通過系統評估,找到能耗和成本相對最低的工藝流程,以實現節能生產。如圖2所示
。2.3生產調度節能
生產調度是對等待加工的工件以及生產線和機器進行合理調配,安排工件被機器生產的先后順序的過程。合理分配生產系統的資源,可以優化生產指標、提高工作效率、減少資源浪費。在金屬鍛造中,主要可以從三個方面對生產調度進行優化。一是鍛件裝爐。主要是通過合理分配鍛件材料,提高加熱爐的使用率;二是鍛件出爐。主要是通過降低保溫時間、減少開爐次數等方法,做好鍛件出爐與鍛件鍛打之間的銜接;三是鍛件鍛打。充分考慮鍛打的步驟和每一階段需要的材料和時間,盡可能縮短鍛打設備等待時間。見下圖:
伴隨經濟的不斷進步,煤礦行業也在飛速發展,變頻節能技術在煤礦機電設備中的應用越來越廣泛。在某種程度上可有效降低電量消耗并實現節能減排的目的[1]。本文主要對變頻節能技術在煤礦機電設備應用進行了深入探討,為更好地促進煤礦行業的發展打下基礎。
1變頻節能技術簡介
變頻節能技術指的是通過半導體元件通斷的作用改變電源電流的工作頻率,進而達到降低能量消耗的目的。在變頻節能技術中,變頻器是其核心設備,主要組成部分有電源板、鍵盤、控制的面板及電極電容等。在電動機上安裝變頻器,在滿足了輸出的要求后,有效降低了能源消耗,實現了節能減排的目的。當電動機上沒有安裝變頻器時,其電流頻率沒有辦法改變,任意工作狀態下,都會以額定電壓開展工作,這樣就很難滿足不同工作狀態下的能量要求,同時也造成了能量極大的浪費。
2煤礦機電設備應用過程中存在的問題
a)在很多煤礦企業中,煤礦機電設備在選型方面普遍存在大馬拉著小車的情況,存在很嚴重的電能浪費,普遍沒有很高的運行效率。煤礦企業的電耗非常大,壓氣、通風、排水及提升等設備耗電量大約占總體能耗的1/3,約占煤礦用電量的30%。若選用閥門或擋風板,在調節過程中電能浪費很大,若選用變頻技術進行調節,可節省20%~50%,其經濟效益顯而易見。開元礦業公司在沒有應用變頻節能技術之前,1個月的用電能總量達到了35714.6kW•h,實際用電量26027.5kW•h,有效用電效率僅72.8%,電能很大一部分沒有得到有效利用[2];b)煤礦機電設備的電機負荷普遍比較大,啟動起來電流很大、時間也很長,這嚴重影響了設備絕緣強度,很容易將大功率電動機燒毀,電網的可靠運行受到威脅。礦井機電設備在冷啟動時相對較困難,很容易產生機械方面的損傷,這不但使設備維修成本增加,還極大地沖擊了電網安全。另外控制的工藝比較單一,自動化程度偏低且實時性也很差;c)故障方面的問題。制約煤礦機電設備功能發揮非常關鍵的因素就是故障方面的問題。現在社會發展迅速,對煤炭需求很高,所以一般煤礦機電設備全天24h都在工作,這種情況下,機電設備如果不能合理維護,很容易出現故障問題,造成設備損壞。現場采煤設備主要是采煤機和掘進機等設備,這種高強度作業比普通作業更容易出現設備故障,故障一旦出現,不但采煤功能降低,消耗的電量也急劇增加,增加2倍~3倍的電量很正常[2]。
3變頻技術在煤礦機電設備中的具體應用
a)變頻技術在水泵方面的具體應用。對煤礦生產起到非常重要控制作用的條件之一是水,所以對水泵流量進行調節非常關鍵。以往在對水的流量進行調節時,采用的就是對閥門開度進行調節,采用這個方法時,電機將一直控制在恒速狀態,所消耗電量非常大,也花費了大量錢財。若選用變頻技術對水泵進行調節,可將水泵調速性能大大提升,節能效果也得到很大的改善,工藝及流程也更加安全可靠[3];b)在供風系統方面的具體應用。在煤礦井下進行作業時,對空氣進行壓縮時需用到空氣壓縮機,壓縮機連續不斷運轉的情況下將消耗大量電能。通過應用變頻技術可有效地將電能的消耗予以降低。當在對變頻器進行使用時,形成了調解的回路,可有效地對恒壓進行控制,使氣壓保持在一個不變的數值上,極大地改變了電源質量。壓縮機經過變頻技術的改造,極大地節省電能的損耗,假若使用半年以上,將能省出來一個變頻器的成本;c)在運輸系統方面的具體應用。在礦井的提升機上應用變頻器可將電阻取消,提升機調速運行時可節約不少電阻熱損耗。在很短的時間里,發動機在進行發電時,變頻調控可把電能能耗的情況給電網及時反饋過去,運作的人員可很快地將運行的實際情況掌握住。同時,將變頻器放在設備內部后,可將設備維修工作大大減少,維修費用也相應減少,會有很明顯的節能減排效果。此外,變頻技術還可有效地對皮帶輸送機進行控制,將空載或輕載所造成電能的浪費有效避免。變頻器在安裝后,可有效地對皮帶輸送機所產生的熱量損耗進行控制,將電氣系統沖擊的問題有效解決[3]。
4變頻技術在煤礦機電設備應用中節能探討
電氣控制系統非常核心的支撐就是變頻技術,為了達到節約能源、降低損耗的目的,就需對電動機的運轉速率進行調節。由于煤礦機電設備在運轉時,需借助電動機進行運作,所以最大耗電部分就是電動機。變頻技術通過對煤礦機電設備的電氣部分進行節能控制,使電能損耗量降低,可將電能資源進行最優配置。變頻技術在煤礦機電設備應用中節能技術主要表現在以下幾個方面:a)在啟動方面的節能。電機不正常(非額定轉速)啟動會嚴重沖擊采煤區電網,需有很高的電網容量,在啟動過程中會產生大的震動和很大的電流,這些都會很大程度上毀壞閥門及擋板,致使管路及設備使用壽命大幅度降低。若使用了變頻的節能裝置,變頻軟啟動功能可將電流從零開始啟動,最大也不會超過額定電流,這樣就可有效減輕電網沖擊力,同時也可將供電方面的容量要求予以減輕。變頻節能裝置有效地將閥門及設備使用的壽命延長,將設備維護的費用降低[2];b)功率方面的節能。無功功率一方面使設備發熱及線損增加,另一方面降低的功率因數將造成電網的有功功率降低,在線路中消耗了大量無功電能,致使煤礦機電設備使用效率變得低下,在現場的實際操作過程中,浪費了很多電能。當選用了變頻裝置后,其內部濾波電容發揮了巨大作用,使無功損耗大大減少,如圖1所示,使采煤區配電工作有功功率增加,煤礦機電設備電能的消耗在均衡狀態中維持,使節能降耗得以實現[4];圖1采煤機的變頻控制c)在變頻方面的節能。在滿負荷狀態下,電機不能運行時,動力的驅動要求達到后,多余力矩使消耗的有功功率增加,致使電能極大地浪費。傳統的像泵類和風機這種類型的設備是通過對出口或入口的閥門或擋板開度進行調節來對給水量及給風量進行調節,這樣輸入的功率是很大的。當變頻技術使用時,若要求將流量減少,可將風機或泵的轉速降低以達到要求,這就在局部上減少了電能損耗,也達到了整套設備節能降耗的目的。
5結語
現代社會突飛猛進的發展勢頭為變頻技術的應用打下了基礎,主要對變頻技術的具體應用及節能控制方面的應用進行了深入探討,因其具有諸多控制能耗的優勢受到了廣泛推廣及應用。變頻技術的引進,極大地促進了煤炭企業的發展,節能控制的應用不但降低了電耗還促進了經濟效益的提升。煤炭企業應不斷地對機電設備進行更新,最大化促進企業快速向前發展。
作者:武鵬飛 單位:陽煤集團壽陽開元礦業有限責任公司
參考文獻:
[1]劉學輝.變頻技術在煤礦的應用及節能效果研究[J].無線互聯科技,2014(5):194.
關鍵詞:
鍋爐供暖;節能技術
隨著社會經濟建設進程的不斷深入,人們的生活生平得到顯著改善,各行各業對能源的需求也日益提升。但從鍋爐供暖這一方面展開分析,我國當前的鍋爐運行熱效率水平偏低,供暖企業依然采取小型化、分散化的運行管理模式,存在嚴重浪費資源的問題。在此種形勢下,深入分析鍋爐供暖節能技術,對提升資源利用率,實現節能環保意義重大。
1鍋爐供暖計量監測技術
在開展鍋爐供暖運行管理等工作時,通過采取計量監測技術,可充分落實節能管理工作。經相關研究得知,采取科學有效的計量監測技術,不但可使管理人員對鍋爐使用能源的情況有一個全面的掌握,在量化考核標準的基礎上,促進相關企業能源合理應用水平的提升,而且還能為各項節能措施的順利實施提供充分保障[1]。但需要注意的是,目前大多數鍋爐運行單位在計量監控設備方面較為缺乏,僅僅借助溫度、壓力及爐水等常規參數來評估鍋爐的負荷水平及其燃燒工況等相關情況,從而使得相關管理人員無法以鍋爐實際運行狀態為依據,及時做出準確的響應。由此可知,為促進鍋爐供暖節能工作的順利實施,就需要對鍋爐的運行現狀進行嚴密觀察,并加大計量監測設備的應用力度。為達到節能目的,鍋爐運行單位可加裝空氣過剩系數表、膜式風壓表以及煙道熱電偶溫度計等設備,分別用來監測鍋爐供暖期間的配風參數、鍋爐爐膛的負壓參數以及鍋爐排煙的溫度參數等。通過加裝這些監測設備,可讓鍋爐管理人員對不同運行狀態下鍋爐供暖各項參數變化情況進行及時掌握,并全面分析供熱系統的運行工況,合理調整熱平衡,在促進鍋爐供暖管理工作規范化開展的基礎上,有效解決熱力失調等問題,最終實現供暖及節能效益的提高。
2鍋爐熱效率水平提升技術
經研究發現,熱效率水平偏低為鍋爐能耗比較高的主要因素之一,而造成鍋爐熱效率水平偏低的原因則主要為以下幾點:一是鍋爐燃燒設備存在漏風或漏煤的情況,不具備良好的密封性;二是鍋爐有著較大規模的裝置配套輔機,與鍋爐運行裝置性能的配合度不高;三是未能在鍋爐中設置獨立的計量監測裝置,導致工作人員難以及時評估運行期間鍋爐中空氣過剩系數,也無法以負壓指標及爐膛溫度為依據,來合理調節并優化鍋爐的運行工況[2]。在此種情況下,鍋爐運行單位為促進鍋爐熱效率水平的提升,實現供暖節能,就需要掌握以下技術。其一,鍋爐燃燒調整技術。該技術涉及的內容主要有:①從原煤的品種、粒度及水分含量等方面出發,來對燃料進行調整;②從推煤的速度、煤層的厚度等方面來對火床進行調整;③從燃燒模式、送風及引風的匹配關系等方面來對風量進行調整。其二,配風及配煤相關技術。此技術涉及的內容主要有:①須對鍋爐運行環境及室外溫度進行監測,并以此為依據,科學搭配鍋爐的燃燒時間、投入原煤的煤質及其品種等。分析相關研究得知,在鍋爐燃燒時,控制入爐狀態下用煤發熱量在2.01萬~2.09萬kJ/kg,不僅可充分保證原煤的燃燒質量,同時更加經濟。②以鍋爐爐膛的風壓表參數為依據,控制爐膛的負壓水平在-20~-30Pa,與此同時,還須適當提高爐膛的引風,確保其高于鼓風。③嚴格開展鍋爐系統的進水操作,保證補水的質量達到規范的標準及要求。④嚴格監測計量補水量,控制燃燒期間鍋爐運行系統的泄漏率不超過0.2%。
3鍋爐運行負荷調節技術
現階段,供暖單位調節鍋爐運行負荷的技術主要為連續性供暖與間歇性供暖這兩種。在實際工作過程中,不同工作人員對于哪種運行模式更加符合要求有著不同的看法。通過對這兩種供暖方式展開綜合比選,人們普遍認為,相比間歇性供暖,連續性供暖要更加科學合理。主要是因為采取連續性的供暖方式時,可使鍋爐爐膛保持長時間的高溫狀態,除了具備穩定的燃燒工況外,煤炭也可得到充分的燃燒,有效防止了因壓火及起火而引起的熱量損耗,并且可獲得較高的鍋爐熱效率,將鍋爐的供熱潛力充分挖掘出來,進一步提高了設備滿負荷效率,實現了鍋爐供熱質量的提高。除此之外,采取連續性供暖模式還可有效延長鍋爐的使用時間,合理降低鍋爐的運行能耗。而應用間歇性供暖時,不僅會大量浪費煤、水等能源,無法實現節能降耗的目的,而且還會導致壓火及起火等現象的頻繁出現,對鍋爐的正常運行及其使用壽命造成極為嚴重的影響[3]。
4結語
綜上所述,資源匱乏已成為當前一項嚴峻的社會問題。為了有效解決這一問題,促進資源利用率的提升,就需要加強應用現代化的科技力量。對于鍋爐供暖而言,要達到節能降耗的目的,就少不了相關節能技術的支持。具體來說,鍋爐運行單位應當全面落實相關技術的改造措施,提高自身管理水平,在嚴格計量監測鍋爐供暖的同時,合理提升鍋爐供暖的熱效率,并以鍋爐實際運行工況及環境為依據,來優化并調節運行負荷水平,從而達到節能降耗、提高鍋爐供暖效果的目的。
作者:馮富蓮 單位:大港油田團泊洼開發公司
參考文獻
中圖分類號:TM
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2011)06-0278-02
1 引言
節約能源和低碳經濟是我國今后發展的一個重要方針。十一五規劃提出了明確的能耗目標,到2010年,使我國的能源消耗降低20%,建筑節能工程在其中占有舉足輕重的作用。建筑能耗包括建筑材料制造能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗。對已有建筑,目前城鎮民用建筑運行耗電為總發電量的23%左右,建筑運行消耗的能源為全國商品能源消耗的20%左右,比例分布如表1所示。隨著城鎮化水平的提高,建筑能耗的比例將逐年提高。建筑電氣節能是各種節能途徑中最有潛力,節能效果最明顯的方式之一,也是緩解我國能源緊張、促進社會經濟發展的有效措施之一。只有采取較好的建筑電氣節能措施,才能達到發達國家的建筑能耗占總能耗的33%左右的標準。
建筑電氣節能措施有:供配電系統優化、改進空調系統等。本文將以上述幾方面為重點,介紹相關的建筑電氣節能技術研究工作。
2 建筑電氣節能設計原則
(1)建筑節能要保證建筑物的功能、安全性、舒適性。
(2)建筑節能應滿足經濟性。考慮建筑物整個生命周期內的能耗效果、成本和投資回報。
(3)建筑節能應采用先進性的技術原則。
(4)建筑節能和節約能源、保護環境并重的原則。
3 供配電系統設計
供配電系統可以根據供電距離,負荷容量,用電設備等因素進行優化設計,做到系統操作方便可靠。負荷中心應接近變配電所,可以減少線路損耗。根據不同使用特點布置變壓器的臺數和選擇容量,以適應負荷變化,實現經濟運行減少電能損耗。合理地提高供配電系統的功率因素也是有效的方法。其具體的方法如下:
(1)選擇合適的供電電壓。
電壓越高,電流輸送過程中的損耗就越小。民用建筑設備用電壓大部分為220或380V,但某些大型的民用建筑空調主機等設備可以選用超高電壓以達到節能目的。
(2)負荷中心應接近變電所。
通過合理分布供電網絡,控制低壓供電半徑控制在200m以內,減少線路電壓損失,提高供電網絡穩定性及供電網絡運行的經濟性。
(3)進行功率因數補償設計。
①優先選用功率因數指標較好的供配電系統及用電設備。當系統自然功率因素低于接入電網要求時,應進行無功補償,提高功率因素,可以通過減少用電設備無功損耗,提高用電設備的功率因數或使用靜電電容器等進行無功補償以減少能耗。
②無功補償設備應適當靠近無功源,高壓用電設備產生的無功功率由高壓側的電容器來補償,低壓用電設備產生的無功功率宜由低壓側的電容器來進行補償。
③諧波環境中的功率因數補償應作修正計算。
(4)調節用電峰谷。
由于白天和晚上的用電負荷不一樣,可以根據不同時段的用電負荷合理設計配電系統,進行波峰波谷電量調節,使變壓器在最佳負載率下運行,達到合理利用能源。在電氣設計中推廣應用峰谷電能表,實行不同時段差異化電價,對落實國家的節能政策有重要的意義。
4 建筑電氣照明系統
照明用電量約占總發電量的10%,建筑照明用電量占建筑總耗電的30%左右,尤其是辦公室、教室等公共建筑,改善照明控制可大幅度減少照明電耗,節電潛力巨大。可以從以下幾個方面進行照明系統節能設計。
(1)增加建筑物的自然采光效果已成為現代建筑設計的一個趨勢。在建筑設計施工時,應制定建筑物的采光標準、采光方式盡可能地利用天然光源,獲得穩定的光照效果。在秋冬季節通過引入陽光到室內,不但能節約照明能耗,也可以提高室內溫度。
(2)選用高效節能的電光源,采用高效、光通維持率高的燈具。光源的節能主要取決于它的發光效率,盡量減少白熾燈的使用量。還應根據電光源的點燃特性、顯色指數、調光性能等綜合因素考慮選擇光源。根據不同需求情況選用新型節能光源,如用高壓鈉燈、金鹵燈替等。燈具選擇遵循以下二原則:一是根據不同場所選用不同配光形式的燈具,二是直接配光燈具射出的光通量應最大限度地落到工作面上,光源要有較高的利用系數。
(3)選用適合的照明方式和合理的照明指標。
照明方式可按如下原則進行:
①當要求高照度時,可選混合照明的方式。
②當工作位置密集時,可采用照度不太高的一般單獨照明方式。
③當工作位置為某一區域時,可采用分區照明。照明指標的選擇可按如下原則進行:在提高整個照明系統效率的條件下進行節能;照明設計時,應從照度標準、照明均勻度等來客觀、綜合地評價節能效果;建筑照度標準值應從節能角度考慮,按實際需求選擇照度標準值。
④采用先進控制系統和策略。
采用先進控制系統和策略的方法有:
一是當晚間電網電壓高于標準電壓時,可以適當降低亮度水平,可以節約更多的能源,同時延長燈具使用壽命。
二是科學利用太陽能照明,太陽能照明技術的開發利用,可節省資源,減少對地球資源的使用和破壞。通常有太陽能光伏發電系統,將太陽輻射能直接轉換為電能,提供給照明負荷。
5 電動機節能設計
建筑物中電梯等設備有電動機,提高電動機的工作效率和功率因數可以減少電動機能損耗。在工程安裝設計中應選用高效率的電動機。除了就地電容器補償以減少線路損耗外,主要是減少電動機空載和輕載運行時間,因為在輕載狀況下電動機效率極低,可采用變頻調速控制電動機使其在負載率變化時自動調節轉速使得與負載變化相適應以提高電動機輕載時的效率從而達到節約電能的目的。
6 濕度溫度獨立控制的空調系統
傳統的中央空調都使用出口溫度為5℃左右的冷水作為冷源工質對空氣進行處理,是因為需要進行空氣除濕。而如果僅為了降溫,采用出口溫度為20℃的冷源也可行。一般除濕負荷僅占空調負荷的40%。結果大量的顯熱負荷也用這樣的低溫冷媒處理,就導致冷源效率低下。近年來此領域的一個重要方向就是采用溫度濕度獨立控制的空調方式。將室外新風除濕后送入室內,可用于消除室內產濕,并滿足新鮮空氣要求;而用獨立的水系統使18~20℃溫度的冷水循環,通過輻射或對流型末端來消除室內顯熱。這一方面可避兔采用冷凝式除濕時為了調節相對濕度進行再熱而導致的冷熱抵消,還可用高溫冷源吸收顯熱,使冷源效率大幅度提高。同時這種方式還可有效改善室內空氣質量,因此被普遍認為是未來的主流空調方式。
7 結語
本文研究了我國建筑能源消耗狀況和建筑電氣節能方法。可總結如下:
(1)建筑電氣節能是解決我國今后能源緊缺問題的有效途徑之一。有效地做好建筑電氣節能工作會使我國每年總的能源消耗有減少約10%。
(2)建筑電氣節能的關鍵技術有:供配電系統設計,采暖系統,空調系統,照明系統等。圍繞這些領域,尚有大量的新產品新技術有待研究創新,開發和推廣應用。
(3)借助政策保障,利用市場機制,有效地推廣建筑電氣節能技術,真正實現節能效果。還需要做大量的工作。如建筑物和系統的能耗測試與標識,節能實施的政策方案等。
(4)建筑電氣領域節能蘊含著巨大的潛力,它不僅能有效地緩和電力供需矛盾,保證國民經濟持續、穩定和健康的發展,而且經濟效益顯著。建筑電氣節能過程,貫穿于項目的決策、設計、施工、使用等整個生命周期。在整個建筑設計過程中應從安全性、可靠性、經濟性及節能性等方面進行綜合考慮,選擇合理的供配電方案,選擇先進的建筑設計技術,選擇高效的設備,優化電網的調度運行技術,為人們提供健康、舒適、安全的活動空間。在整個建筑的全生命周期中實現高效率地利用能源、最低限度地影響環境,使之成為生態的綠色節能建筑。
參考文獻
[1]北京照明學會照明設計專業委員會.照明設計手冊[M].北京:中國電力出版社,1998.
[2]江億.超低能耗建筑技術及應用[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.
一、當前能源利用需求狀況及國家相關節能要求和政策
隨著國民經濟的發展及其對于能源需求的巨大缺口,國家將能源節約制定為我國的基本國策之一,有調查統計數據顯示,我國每創造1美元的國內生產總值其耗能指標是發達國家平均水平的4-10倍,我國的平均能源利用率不及世界先進國家的平均水平的26%,我國現在已經淪為能源進口大國,其中鐵礦石的50%、氧化鋁的50%、銅的60以及原油的40%均依賴國外進口。
基于我國經濟發展對于能源的巨大需求和自身能源消耗過大及利用率不高的現實情況,國家將能源節約政策上升到國家基本策略的高度和認識,加強了關于節能的相關法律法規建設,同時強化了有關節能監管措施和力度,確定了政府在節能規劃和執行效果向人代會報告的制度,各級政府建立節能目標責任制和對于各級政府負責人節能考核制度,通過經濟結構的調整來實現節能,并制定了國家在節能科技進步促進辦法以及開展節能宣傳教育,并且在節能落實和執行上充分發揮輿論監督和人民群眾監督的職能。
二、燃煤鍋爐使用情況及其節能空間和意義
燃煤鍋爐屬于高耗能特殊設備的范疇,2010年底的一項調查顯示全國正在使用的燃煤鍋爐數量有58.98萬臺,燃煤耗量占據了全國煤炭總產量的近80%,即2010年全年總產煤炭量的26.7億噸中有22.5億噸的煤炭消耗在了各種行業和類型的鍋爐中,然而其平均運行效率僅為僅為65%左右,與歐美先進國家的水平相比低出15-20個百分點,即每年多耗用燃煤達7000萬噸。
以上這些數據既說明了我國燃煤鍋爐技術相對西方國家來說能源利用率不高的現實,同時也說明了有著巨大的提升空間,有計算結果和統計數據顯示,如果我國燃煤鍋爐節能技術的進步能夠帶來其運行效率提高1個百分點,就能每年節約200萬噸煤炭,相當于一個中小型煤炭企業的全年總產量,另外,我國燃煤鍋爐所耗用的燃煤量絕對數和比例數都很大,加大對于燃煤鍋爐的節能技術的研究,不但可以提高能源利用效率和減少煤炭消耗,還可以帶動相關產業的發展及其產品成本的降低,從而提高企業的經濟效益和競爭力水平。
三、實現燃煤鍋爐節能、降低能耗的建議和對策
根據我國當前能源需求利用狀況及國家相關節能要求和政策的闡述,在分析了當前燃煤鍋爐情況及其節能空間和意義的基礎上,參照節能技術的相關理論和知識,借鑒歐美發達國家燃煤鍋爐的先進節能技術的成功做法和先進經驗,從下面幾個方面提出加強和改善燃煤鍋爐節能減低能耗的建議和對策。
第一,加強節能技術開發與研究,引進國外先進技術,從本質上提高鍋爐熱效率。燃煤鍋爐按不同的蒸汽壓力大小可以分為低壓燃煤鍋爐、中壓燃煤鍋爐、高壓燃煤鍋爐、超高壓燃煤鍋爐、亞臨界壓力燃煤鍋爐以及超臨界壓力燃煤鍋爐,每種鍋爐由于其蒸汽壓力大小不同,工作機制和燃煤燃燒利用率也不相同。據一項調查統計顯示,美國和日本的亞臨界壓力燃煤鍋爐比較,日本的燃煤利用率是美國同種類型鍋爐的2-3倍,而美國的高壓燃煤鍋爐是日本同種類型鍋爐的3-4倍,因此加強燃煤鍋爐技術的引進,可以利用現成的先進燃煤鍋爐技術,節省研發費用,為我國的節能環保事業做出更快更高效的貢獻。研究資料表明,我國燃煤鍋爐使用效率整體每提高1%,便能帶來燃煤耗量節省8%以上,減少碳排放13%,每年為國家節省相關成本投入200-300億元。
隨著中國近些年來經濟水平的快速發展與科學水平的大幅提高,我國的房建施工中存在的資源浪費、環境破壞等問題日漸突出。在目前我國的大型的行業建設中,我國的建筑能耗占全國耗能的首位。在此種情況下,怎樣提升房建施工領域中的資源利用率成為重要的問題。科學技術的發展,讓綠色節能技術逐漸被運用到房建施工中來。綠色節能技術在房建施工中的應用,不僅促進了房建行業又好又快地發展,對于我國目前建設的資源節約型與環境友好型社會也具有推動意義。
1綠色節能技術
1.1綠色節能技術的定義
房建施工中的綠色節能技術,指的是在房建施工的整個過程及每個階段中,在房屋建筑的質量以及施工現場的安全性得到充分保障的情況下,將先進的科學技術與科學合理地管理方式應用到施工中來,將資源的浪費與對環境的破壞降到最小值,從而實現資源的高效合理地利用以及生態環境的平衡,最終實現房建工程的最大化的整體利益[1]。
1.2應用意義及現狀
綠色節能技術是一種環保的施工技術,更是一種綠色的施工理念,對于房建施工過程中的環境保護工作與資源節約工作具有重要的意義,同時對于提高我國的房建工程的現代化的施工水平具有極大的推動作用。歐美發達國家的綠色節能技術走在世界的前列,并將綠色節能技術廣泛地應用到了房建施工中來。我國的房建施工中的綠色節能技術發展時間稍短,對于施工過程中綠色節能技術的管理與監督也存在一定的問題。綠色節能技術與傳統的施工材料相比較成本稍高,因此施工單位并不愿意將其廣泛應用到房建施工中來。但是隨著科技的發展與國家的大力提倡,綠色節能技術在房建施工中的應用勢必會越來越廣泛。
2綠色節能技術在房建施工中的三大要點分析
2.1環境保護放首位
房建施工過程中會產生灰塵和噪音不可避免,對于作業人員和周圍居民的身體健康會產生危害。因此,綠色技能技術要充分重視施工中的這個問題,采取積極有效地措施處理好施工所造成的污染與不良影響,減少施工現場的灰塵,凈化施工場地的空氣,保護環境的同時做到保護居民的身體健康。
2.2施工場地的合理規劃
施工場地的合理規劃也能體現綠色環保的主題。在施工事前對施工現場做全面細致的考察,科學合理地布置施工場地。據有關數據顯示,施工現場周圍兩百米以內的施工材料的利用率高達70%。[2]因此要將重復使用的施工材料,如腳手架等就近放置,通過增加使用頻率來提高資源利用率。而對于施工中的道路、臨時建筑及臨時工地等進行精確計算與合理布置,例如在靠近運輸主干道的地方堆放施工材料,這樣能提高施工效率,減少施工時間的浪費。
2.3節能材料的使用
節能材料的應用,可以有效地利用科學技術來降低房建施工中的能耗。科學技術帶來生產力的發展與飛躍。在房建施工中,可以利用節能技術將建筑垃圾回收利用再加工,重新投入到房建施工中去。此舉可以降低房建施工中的材料能耗與施工成本,同時也能減少施工中的材料浪費,真正實現科持續利用與資源節約,從而提高房建施工工程的整體利益。
3綠色節能技術的具體應用
3.1對施工中灰塵污染的控制
房建施工中的灰塵污染不僅對施工作業人員的健康產生危害,而且對周圍居民的生活會產生嚴重影響。綠色節能技術主張積極主動地解決灰塵污染,減少灰塵對環境與人的不良影響。首先,施工人員可以對施工現場進行即時的灰塵數據監控,在運送建筑材料與建筑垃圾時,可以在路面設置防塵圍欄,避免灰塵的泛濫;此外,要嚴格遵守有關規定,即施工作業趨于的灰塵高度必須小于0.5m[3]。最后,對于容易產生灰塵污染的其余要注意及時采取措施減少灰塵的產生與擴散;要將節能吸塵器運用在具體的施工做成中,及時清理灰塵和垃圾。最重要的是要采用綠色節能技術建立健全完善的灰塵控制計劃體系,多方面多角度地減少甚至是杜絕施工中灰塵的污染,做好環境保護的工作。
3.2對水資源的合理利用
我國水資源總量豐富,但是施工中水資源的浪費問題尤其嚴重。綠色節能技術在房建施工中應用之一便是要提高水資源的利用率,實現水資源的節約與再利用。因此可以采取措施加強對施工現場水資源的計量監督與控制,根據施工用水量的多少來合理建設施工現場的供水線路,盡量縮短運水線路的長度,降低運輸過程中造成的水資源的不必要的浪費;也可以在施工現場的作業與辦公區域可以安裝節水用具。在減少水資源浪費的同時,要運用科學的綠色節能技術提高水資源的重復利用率,建立健全水資源的回收處理體系,讓水資源能夠循環使用,真正實現水資源的可持續利用。
3.3在門窗材料上的運用
門窗材料選擇上的運用很能體現綠色節能技術的特色。門窗的性能影響了建筑的總體質量,綠色節能的門窗材料能讓房建質量更加符合用戶的要求。例如,門窗玻璃可以選擇低輻射鍍膜的玻璃,這種玻璃能夠降低門窗對于光照的反射率,保溫隔熱的性能最佳[4]。此外,綠色節能技術能夠根據房建施工現場的實際情況科學分配門窗間的比例大小,讓整體布局更加合理美觀。
4結語
綠色節能技術對于資源的節約、環境的保護具有重要的意義。最然目前我國的綠色節能技術仍舊存在一些不足,但是綠色節能技術在房建施工中的應用已經是必然的趨勢,因此要高度重視綠色節能技術的研究,主動將其應用到施工實踐中去,這樣才能快速有效地提高房屋建筑的質量。
作者:張文 單位:昌黎縣建筑總公司
參考文獻:
[1]劉寶才,翟曉菊.綠色節能施工技術在房屋建筑工程中的應用[J].城市建設理論研究:電子版,2014(6).
建筑的節能在進入二十世紀之后逐漸成為建筑行業的一條重要指標,是關系到經濟可持續的主要環節。節能降耗的重要性和緊迫性不言而喻,在建筑行業也得到比較良好的貫徹,節能的手段和技術也層出不窮。從建筑物的方案規劃、建筑物整體設計、施工過程的所用到的各種工藝和材料,都加入了節能的元素。在民用建筑方面,采用大型熱交換設備來實現節能是不現實的,所以對于墻體保溫技術的研究就顯得十分必要。
1民用建筑墻體保溫技術應用現狀
我們不得不面對的一個現實是,我們國家的民用建筑的節能狀況落后世界先進水平,比如國內常用圍護結構技術要比發達國家要落后。有一組數據可以說明,假設以國外的技術指標為參照物。從表1中可以看出,我們國家的墻面保溫能力和保溫技術都有很大的提升空間。民用建筑節能技術指標:JGJ132-2009《居住建筑節能檢測標準》對墻體的保溫技術指標都做了比較詳細的定義,如圖1所示,對室內平均溫度、圍護結構傳熱系數等進行了詳細的說明。在房屋建造過程中,建筑節能要重點解決好外墻保溫、窗門隔溫等問題;能利用太陽能的建筑應最大限度地使用這一資源,并在設計過程中實現太陽能與建筑一體化,增加建筑的和諧度和美觀度,使資源能夠得到充分利用。
2民用建筑墻體保溫新技術、新材料的應用
2.1自保溫技術:熱二極管的應用
民用建筑的墻體是圍護結構的主要組成部分之一,雖然結構簡單、費用不高,但是對于建筑整體的保溫節能效果有直接的影響。在歐洲出現了一種墻體保溫節能技術,在墻體中添加熱二極管,利用二極管的單向導通性能實現墻體的隔熱保溫效果,還有一種隨溫度隨變得動態玻璃,綜合經濟性能實現最大的技術經濟性能,在溫度較低時,使溫度保持;在溫度升高時,使熱量迅速傳出去,實現墻體的熱量單向控制。總體而言,就是提升熱循環系統的效率,通過控制墻體的散熱性能,提升民用建筑的真實保溫能力。將熱二極管作為整個建筑內空間熱量管控的一個重要環節,實現用戶對于室內溫度傳播的優化控制。
2.2內墻保溫的構造技術
(1)傳統方法:增加墻體厚度。這種方法當然有效的,但是耗費的成本上升,實際效果也并不十分明顯。(2)先進復合墻體技術:也就是在傳統墻體結構采用新的技術方案。第一,在傳統墻體材料中復合隔熱材料復合;第二、在傳統墻體框架結構中采用薄壁方案,可以有效改善外墻體的保溫節能性能。
2.3外墻保溫技術
(1)單層真空型外墻涂層技術:采用比較新型的材料涂在外墻,起到真空層的作用,實現熱量流通的控制。(2)復合多層外墻系統技術:主要有兩種成熟的技術方案。飾面系統(EIFS)是多層復合的外墻保溫系統的一種范例,具體結構形式如圖3所示,在1970年后逐漸流行,最先應用于商業建筑,隨后開始了在民用建筑中的應用。EIFS系統總共有三層:第一層是保溫層,是主要組成部分;第二層是基層,用于實現對保溫層的支撐;第三層是最外面的一層就是覆蓋層,用于實現整個結構的防腐作用。隔熱水泥模板外墻系統(ICFS):主要機理是在外墻結構中植入一種絕緣模板,絕緣模板的素材是聚苯乙烯泡沫塑料和水泥,二者混合配置形成,用于現場澆筑混凝土墻或基礎。施工時絕緣模板用鋼筋加固,然后澆筑混凝土,使絕緣模板成為墻體的一部分,在外墻形成保溫絕熱的混凝土墻體。這種技術起到了保溫節能之外的其他功效,它可以降低噪聲侵擾、提升降噪能力,因為有了絕緣模板可以形成防火層,在發生火災時可以降低建筑因此造成的危害或損失。
2.4層出不窮的玻璃技術
除此之外,市場上開始出現一種智能玻璃,通過對光的感知調整玻璃的顏色,改變玻璃對光的控制方式。在光線充足時,玻璃變暗,光線不易透過;光線不足時,光線可以透過。這樣就可以控制室內的溫度,以及內外溫度的交互。
3總結
墻體的保溫主要分成自保溫技術方案、外保溫技術方案、內保溫技術方案和玻璃墻體技術方案。前面三種方案都是在傳統墻體結構基礎上的改進,在墻的不同位置采用了不同的保溫節能技術手段,而且就墻體施工而言相對容易,對于混凝土結構影響較小。比如,外保溫的方式施工便利,只需在主體施工完畢之后執行即可,而且對于墻體的平整程度要求不高,施工的成本不會有很大的提升。而新興玻璃技術的研發正方興未艾,因此墻體節能保溫技術未來仍然可期。
作者:梁可 單位:中建海峽建設發展有限公司
參考文獻:
[1]王愛兵.淺析建筑節能現狀及建筑節能新技術[J].城市建筑,2013(16).
引言
二十世紀以來,隨著經濟的發展和工業化水平的提高,能源的消耗量越來越大。同時,隨著能源的消耗量增大,地球上碳的排放量也愈發升高,導致地球氣候的改變,如果不加以重視,將對人類的生產生活甚至生存條件帶來不可挽回的損失[1]。據統計,人類從自然界所獲得的50%以上的物質原料用來建造各類建筑及其附屬設施,這些建筑在建筑及其使用的過程中消耗了獲得能源的50%左右[2]。就我國而言,每年建筑耗能的數值都是非常巨大的,建筑節能的潛力也非常巨大。
1建筑能耗的組成
建筑能耗一般理解為建筑材料的生產制造,建筑物的建設施工,一直到建筑物使用全過程,包括報廢拆除過程中所消耗的能源[3]。本文中取其狹義理解建筑使用能耗,即建筑物在使用過程中消耗的能源。一般的商業建筑中,照明系統的能耗大概占10%-20%,空調系統耗能40%-60%,其他能耗占30-40%[4]。
2建筑節能技術的分類
建筑節能技術分為兩類,第一類為主動式節能,即建筑在其運行的過程中,建筑內設備的節能。第二類是被動式節能,即直接利用陽光、風力、氣溫、濕度、地形、職務等自然條件,通過優化建筑的設計來降低建筑能耗。本文主要的研究對象為主動式節能技術。
3智能建筑主動式節能探討
相對普通建筑而言,智能建筑想要實現其功能必須安裝大量的傳感器,并且進行連續不斷的運行,從這點上來看,智能建筑相對普通建筑要消耗更多的能源。不過,這部分的能源消耗可以通過智能建筑的設備運行改良以及管理提升抵消,進而減少能源的消耗。本文選擇了“耗電大戶”空調、照明運行節能技術以及管理節能技術進行探討。
3.1空調節能技術
在現有的智能建筑中,一般都會在空調系統中安裝各種類型的傳感器,主要包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等。通過數據采集可以隨時讀取各個關鍵點的實時數據。空調系統的DDC(直接數字控制器)跟據各種傳感器上傳的數據對建筑負荷進行預測來控制空調的開關、啟停,從而調節室內溫濕度、空氣品質以及熱源的制冷、制熱量。空調節能技術中,最大限度的利用自然冷量來替代人工冷源達到節能目的,即空氣側節能器使用非常廣泛。空調DDC控制系統根據室外新風的狀態來判斷空氣節能器模式的開啟和關閉。開啟或關閉的條件有四個辦法,一是焓差法,即當室外新風比焓比回風比焓小的時候,啟動空氣節能器,反之關閉。二是固定焓法,即將室外新風比焓與某個固定的比焓相比,來決定是否啟動或者關閉空氣節能器模式。三是溫差法,即新風溫度大于回風溫度的時候,關閉空氣節能器模式,反之開啟。四是固定溫度法,即新風溫度24度以上關閉空氣節能器模式[5]。以上四種方法中焓差控制法技能效果好于溫差控制法,但是設備價格和維護成本高,綜合來看固定溫差法較好。空調系統中泵和風機的能源消耗較大,需要對其進行重點關注。根據溫度傳感器的數值和現有建筑環境的情況和經驗得到預熱和預冷以及散熱和散冷所需要的時間,將該時間加入風機的啟動和停止控制中,保證了風機節能的效果和室內溫度的舒適度。水泵的變頻控制和死區設置對水泵的保養和節能有重要意義。至于多臺機組的聯調節能問題,通過保證各臺機組的工作時間基本一致以及根據需求的制冷量來控制機組運行的數量,節約空調系統的能耗。
3.2照明節能技術
在非商業化建筑中(如學校,住宅),建筑能耗中,照明能耗占據很高比例。照明系統采用最優設計方案以及先進的控制系統既可以降低能源的消耗,也能提高燈具的壽命和維保費用。智能照明系統中,主要的傳感器是光照度傳感器和紅外線傳感器,分別采集室內的照度信息和是否有人。通過無線網或者有線網絡將數字信號傳輸給單片機,單片機根據事先設定的控制邏輯對燈具的驅動電源pwm波的占空比進行調節,從而調節燈具的亮度。控制邏輯包括采集室內外的照度與設定的照度進行比較,再加上紅外線傳感器確定的室內人員的信息,來決定燈具調亮或者調暗甚至關閉,保持室內照度環境的穩定。同時還可以通過互聯網進行遠程的控制,杜絕長明燈的現象,從而降低照明所需的能耗。
3.3管理節能
在建筑物的運行過程中,通過有效的管理對能源消耗的減少有積極作用。能源管理系統是管理節能一個最有力的武器。能源管理系統首先通過各種傳感器采集供配電系統、給排水系統、冷戰系統等建筑設備運行的各種數據,通過信息網絡將數據傳輸至中央控制器。中央控制器與電腦連接后,電腦將讀出來的數據進行存儲,形成建筑運行的原始數據庫。然后通過專業的軟件程序對數據進行管理,分析。首先可以通過實時獲取在線的數據,判斷建筑的設備運行是否合理節能,通過自動故障定位、聲光報警的方式提醒不正常工作的區域,甚至通過控制器參與設備的運行。其次離線的數據為事后的分析,計算提供強大的一線數據支持。可以通過橫向和縱向對比,生成曲線全面了解建設設備的運行狀態,掌握建筑運行能耗的分配、構成,找到能耗大戶和能耗的關鍵點,為進行精準的控制策略提供支持,從而實現水電氣等能源合理的消費,降低各種設備的維護成本和壽命。管理節能中,節能政策、節能意識甚至工程技術人員的素質都對節能效果產生影響。所以組織相關專家對運行管理人員進行培訓指導,培養具有節能意識,技術過硬的運行管理人員對提高建筑物的節能效果具有顯著作用[6]。
4結語
智能建筑節能技術是一項綜合性非常強的系統工程,涉及到的范圍非常的廣泛,需要對整個建筑的運行有相當的了解,通過節能意識的普及、各種節能技術的發展等來共同提高建筑節能的技術。
參考文獻:
木南區2001年投入開發,2007年12月重組后并入新木采油廠管理。共有區塊14個,含油面積48.27平方千米,由于歷史原因木南區采油工藝基礎工作薄弱,業務管理工作與木頭油田老區相比存在一定差距。2012年老區機采系統效率達到25.6%,木南區僅為13.5%,在節能降耗方面工作存在較大的空間。
一、區塊存在的主要問題
1、低產低效井多
采油大隊目前所開發的區塊都屬特低滲透油藏,單井產量低,平均日產液5.3t/d,日產液小于1t/d油井有45口,有41口泵效小于20%;日產液1~2t/d油井有84口,76口油井泵效小于20%;日產液2~3t/d油井有76口,60口油井泵效小于20%。泵效小于20%的油井有200口,其中日產液小于3t/d有177口,占總數的88.5%。
2、油井供排不協調,工作參數偏大
造成低效井大量存在的主要原因是單井產量低;其次是工作參數偏大。油井工作參數不合理是導致井下效率低的重要原因。采油大隊平均泵效只有30.9%,其中泵效低于20%的油井有200口。需要降沖次生產油井有230口,其中降為2.5次生產的油井80口井,2.5-3.5次有100口,3.5-4.5次有50口井。
3、大馬拉小車問題嚴重
特低滲透油田投產初期的產量都比較高,隨抽油機配備電機功率較高,但油田遞減迅速,隨著油田開發程度的加深,大馬拉小車問題日益突出。電機平均負載率20%。電機負載率低于20%的油井占總井數的38%,需要采取降低裝機容量的辦法,如更換小功率多極數電機。
4、機電設備老化,功率因數低,節能控制設備應用數量少
木南油井平均功率因數0.42,功率因數低于0.7的井有463口井,其中小于0.3的有160口井。部分抽油機和配電設備老化嚴重,設備更新跟不上,節能配電箱數量少。需要安裝功率因數和電機效率高的節能電機。
二、工藝技術研究
1、圍繞供排協調之間關系,開展提高系統效率研究
(1)低產井經濟泵效研究
明確低產井經濟泵效,為工作制度優化和宏觀管理提供依據。對實測數據統計分析,油井低泵效,尤其泵效小于20%時,泵效對井下效率的影響呈線性變化;當泵效大于40%時油井噸液耗電變化不大,所以低產井經濟泵效20%~40%。
(2)工作參數對系統效率的影響評價
不同工作制度組合,不同的理排對系統效率的影響很大。沖次對輸入功率和系統效率的影響呈線性關系。
2、圍繞供排協調關系,節能設備更新與調沖次結合應用
(1)稀土永磁電機
性能特點:在電機轉子體內應用了稀土釹鐵硼磁鋼(NdFeB),以磁鋼的固有磁場作為勵磁源,轉子本身不再需要勵磁,減少了電動機的勵磁損耗。
應用效果:在采油七隊安裝48臺、采油十一隊安裝85臺、采油十二隊安裝32臺,共計165臺,單臺日節電38.95度,累計節電38.53萬度,泵效平均提高12.5%,系統效率平均提高7.6%。
典型井分析:前60井,安裝前后功率曲線。從左下圖可以看出,電機峰值功率下降40%,且功率因數提高1倍。
(2)直線抽油機
直線抽油機性能特點:該設備改變了常規游梁式抽油機的四連桿機構,采用智能控制電機正反轉來實現光桿的直線往復運動,改變了常規抽油機的皮帶傳動方式,采用聯軸器將電機與減速器連接在一起,改變了常規抽油機曲柄平衡、游梁平衡等平衡方式,采用砝碼式平衡,并通過自動控制技術,實現抽油機沖程、沖次的智能無級調整。
應用效果:在采油十二隊安裝20臺,單臺日節電34.84度,累計節電3.78萬度,泵效平均提高35.1%,系統效率平均提高15%。
典型井分析:前+12-6井,從下圖可以看出,下沖程過程中,電機功率比較小。平均單井日節電為32.16kw.h。
(3)智能間抽控制器
性能特點:該設備通過高分辨率的傳感器檢測抽油機的運行參數,根據抽油機的上、下行電流變化準確地描繪出抽油機的加、卸載過程,自動為抽油機選擇最佳的工作方案(開抽時間),達到節能的目的。
應用效果:在采油七隊和采油十一隊各安裝10臺,共計20臺,經過測試,單臺日節電48.2度,累計節電6.56萬度,泵效平均提高6%,系統效率平均提高7.4%。
從應用效果來看,該設備能夠自動控制抽油機啟動、停抽時間,達到節能的目的。從設備安裝前后的數據對比來看,該在設備控制下,抽油機的開井時間與人工開井時間基本相同,而且安裝前后,油井產量變化不大,可以替代人工操作。缺點是由于無法準確了解某一時間內抽油機的運行狀態,給油井計量和測試工作帶來不便,在一定程度上增加了工人的勞動強度。
3、提高抽油機日常管理水平
前言:結合我國實際狀況可知,隨著電能生產主要來源――煤炭資源儲量的不斷減少,能耗控制逐漸成為各行各業面臨的一種共性問題。交流接觸器作為一種重要的低壓控制電器,降低其電磁系統消耗的電能具有一定的現實意義。對此,可以在充分分析現有可用節能裝置的基礎上,將可行的交流接觸器電磁系統節能技術的方案確定出來。
一、交流接觸器電磁系統的交流工作特性
在交流操作狀態下,交流接觸器電磁系統的工作特性主要包含以下幾種:
(一)電磁系統電磁吸力變化頻率與激勵頻率關系特性
在運行狀態下,交流接觸器電磁系統中電磁吸力的變化頻率為激勵頻率參數的2倍。這種特性是引發交流接觸器電磁系統能耗的原因之一。
(二)低起動時間特性
通過對交流接觸器運行過程的檢測可以發F,該設備起動過程的持續時間大多在20-80ms時間段內。在實際工作中,交流接觸器多處于吸合保持狀態。因此,交流接觸器電磁系統的能耗也主要發生在吸合狀態中。
(三)高激磁功率特性
就交流接觸器而言,高激磁功率參數是引發交流接觸器電磁系統銜鐵產生電磁吸力的基礎。而就吸合操作而言,其激磁功率的數量級為10-2mm[1]。這種鮮明的差距為節能技術在交流接觸器電磁系統中的應用奠定了基礎。
二、交流接觸器電磁系統節能技術
這里主要從以下幾方面入手,對交流接觸器電磁系統節能技術進行分析:
(一)既有節能裝置
就我國目前情況而言,可被應用于交流接觸器電磁系統節能技術優化方面的節能裝置主要包含以下幾種:第一,節電型交流接觸器裝置。目前我國市面上已經出現了永磁吸持式、機械鎖扣式等多種型號的節電裝置;第二,節電器裝置。在實際應用過程中,該裝置可以利用自身的輔助觸頭增加按鈕,實現降壓帶點保持、通電吸合。相對于傳統帶電狀態而言,節電器的應用可以從一定程度上降低交流接觸器電磁系統所需的能耗。
(二)基于節能技術的交流接觸器電磁系統技術指標方面
基于節能技術的交流接觸器電磁系統技術指標主要包含以下幾種:
1.節電率指標
就無功節電率方面而言,交流接觸器電磁系統在無功狀態下的節電率參數包含0-95%的二級水平和95%-100%的一級水平。就有功節電率方面而言,交流接觸器電磁系統的有功節電率主要包含七級(0-50%)、六級(50%-60%)、五級(60%-70%)、四級(70%-80%)、三級(80%-90%)、二級(90%-95%)、一級(95%-100%)[2]。
2.動作性能指標
為了保證基于節能技術交流接觸器在電力系統中的有效性應用,這類設備的動作性能標準應該處于原本設備的動作范圍之內。
3.操作頻率指標
相對于傳統的交流接觸器而言,節能型交流接觸器更適合被應用在接觸不頻繁的電力系統中(閉合操作與關斷操作頻率較低)。基于節能技術的交流接觸器電磁系統的最佳操作頻率指標為3-60次/h[3]。
(三)基于節能技術的交流接觸器電磁系統特點方面
基于節能技術的交流接觸器電磁系統應該具有以下特點:
1.輔助觸頭占用性特點
結合目前市面上較為常見的節電器裝置可知,其節能作用建立在占用交流接觸器輔助觸頭的基礎上。基于上述情況可以判斷,基于節能技術的交流接觸器電氣系統同樣應該具有占用輔助觸頭特點。
2.低吸持功率特點
通過對交流接觸器電磁系統工作流程的分析可知,能耗主要是在電磁系統的吸持環節產生的。因此,交流接觸器電磁系統的節能技術可以通過降低吸持過程的吸收功率來實現,即通過轉換環節斷開交流接觸器設備的保持電路與起動電路。
(四)交流接觸器電磁系統的節能技術方案
結合上述分析可知,可行的交流接觸器電磁系統節能技術方案主要包含以下幾種:
1.機械結構變更方案
在這種節能技術方案中,需要在交流接觸器中增設脫扣線圈和鎖扣裝置。在交流操作工程中,當交流接觸器的電磁系統出現吸合變化時,會立刻被事先增設的鎖扣扣住,進而避免吸合過程產生一定能耗。
2.交流控制調整方案
這種節能技術方案是指,將交流接觸器電磁系統吸合狀態下的交流控制調整為直流控制。在直流控制狀態下,電磁系統線圈中產生的銅損參數和鐵損參數相對較小。基于上述現象,整個運行過程中交流接觸器電磁系統消耗的能耗相對較少。
3.電磁系統鐵心改良方案
這種節能技術方案設置,利用剩磁大的磁性材料對原本交流接觸器電磁系統內部的鐵心進行合理改良。在改料鐵心材料的同時,還應該對交流接觸器內部的起動電路進行優化,使得交流接觸器能夠完全利用剩磁使得自身的電磁系統在交流操作中始終處于吸合狀態[4]。從電流角度來講,針對交流接觸器的電磁系統應用這種節能技術方案之后,電磁系統吸持狀態時電磁線圈的電流參數為0,因此可以認為:該節能技術方案的節能效果較為明顯。
結論:在工作過程匯總,交流接觸器的電磁系統需要消耗較多的電能。為了改善這種現象,充分發揮交流接觸器的控制功能,可以根據交流接觸器電磁系統的工作特性,選擇電磁系統改良方案、機械結構變更方案、交流控制調整方案,將其應用在交流接觸器電磁系統的節能技術改良工作中。實驗驗證結果表明,上述節能技術方案的應用,可以顯著降低交流接觸電磁系統在工作狀態中消耗的電能。
參考文獻
[1]黃世澤,郭其一,柯伯湘,朱諒. 交流接觸器電磁系統節能技術研究[J]. 低壓電器,2013,10:19-22.