付晨
(青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,山東 青島 266000)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,電氣行業(yè)在這個(gè)過(guò)程中也得到了更大的擴(kuò)張,而且電氣工程的應(yīng)用也不斷增加。新興的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù),能夠在一定程度上幫助電氣工程行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。在幫助相關(guān)企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上,也能夠幫助電氣工程向著自動(dòng)化、節(jié)能化的方向不斷發(fā)展和推進(jìn),提高工程質(zhì)量,對(duì)于電氣行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展起著非常重要的支撐作用。此外,人們對(duì)生活質(zhì)量的要求變得越來(lái)越高,隨之而來(lái)的就是資源的消耗速度變得越來(lái)越快,我國(guó)目前已經(jīng)出現(xiàn)資源以及能源緊缺的現(xiàn)象。這種情況已經(jīng)引起了我國(guó)的高度重視,在電氣自動(dòng)化工程應(yīng)用過(guò)程中逐漸強(qiáng)調(diào)對(duì)于節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用,如何將整體的技術(shù)進(jìn)行研究和分析,并且在資源管理過(guò)程中,為做好資源整體化、節(jié)能化提供可靠依據(jù),是近年來(lái)人們尤為關(guān)注的問(wèn)題之一。
在社會(huì)的發(fā)展過(guò)程中,電氣工程實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期的發(fā)展,也形成了一個(gè)相對(duì)更加完善的體系,使自動(dòng)化體現(xiàn)出更加人性化的特點(diǎn),也為我國(guó)的社會(huì)建設(shè)提供了更加豐富的經(jīng)濟(jì)效益。在電氣工程自動(dòng)化方面,未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面,即一次設(shè)備的智能化方向、一次設(shè)備在線監(jiān)控方向以及電力互感器方向。其中一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)方向主要是由多個(gè)微處理核心的控制采集器,來(lái)分散地對(duì)不同部分的工藝流程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制,通過(guò)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和中央控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)控的一種系統(tǒng)。在電氣工程體系中的具體應(yīng)用主要是采取數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通過(guò)復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣工程的區(qū)域管理,并通過(guò)相關(guān)的單位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的引擎,提高電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)得原則可以表示為圖1。在設(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)下:(1)優(yōu)化供電和配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電氣自動(dòng)化設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)消耗大量電能,這將導(dǎo)致電力短缺并增加生產(chǎn)成本。要保證電氣自動(dòng)化工程的正常運(yùn)行,需要給予其足夠的動(dòng)力支持,所以對(duì)供電和配電的要求就是盡可能進(jìn)行優(yōu)化以降低電能的損耗。要積極引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)能技術(shù),以確保電氣自動(dòng)化項(xiàng)目的節(jié)能效果最大化同時(shí)要保證生產(chǎn)效益技術(shù)遙遙領(lǐng)先。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展且城市化進(jìn)程不斷擴(kuò)大的現(xiàn)實(shí)條件下,需要充分考慮供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備用電需求以及社會(huì)用電需求的不斷提升,優(yōu)化設(shè)計(jì)供電和配電是的能夠?qū)崿F(xiàn)電能的合理利用,以最小的能源消耗創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。(2)加強(qiáng)電氣設(shè)備管理。在電氣設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中,大多數(shù)電氣設(shè)備并不總是以高于額定功率狀態(tài)運(yùn)行的,而是更多地在低于額定功率的條件下運(yùn)行,這就造成電能在大多數(shù)時(shí)間里是浪費(fèi)的。因此需要加強(qiáng)電氣設(shè)備的管理來(lái)提升設(shè)備的運(yùn)行效率,或者通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償來(lái)調(diào)節(jié)其運(yùn)行狀態(tài),使得能源的利用效率從根本上大大提高。(3)設(shè)計(jì)合理的負(fù)荷系數(shù)。在電氣設(shè)備生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中,其運(yùn)行的負(fù)載系數(shù)是不可馬虎的,只有合理設(shè)計(jì)負(fù)荷系數(shù),電氣設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷率和用電效率才能顯著提高。但是,電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)需要滿足安全性的先決條件,尤其是在設(shè)計(jì)某些特殊的電力和電氣設(shè)備的負(fù)載系數(shù)時(shí),電氣設(shè)備需要根據(jù)電氣設(shè)備的具體運(yùn)行條件進(jìn)行調(diào)整,以確保電氣設(shè)備不會(huì)發(fā)生安全事故。因此,在設(shè)計(jì)電氣工程時(shí),必須設(shè)計(jì)合理的負(fù)載系數(shù),以便在確保安全的同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。
當(dāng)進(jìn)行電氣自動(dòng)化工程時(shí),還應(yīng)該考慮電氣自動(dòng)化的先進(jìn)性。雖然說(shuō)運(yùn)用這種技術(shù)的就已經(jīng)具備了一定先進(jìn)性,但應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)也要充分考慮先進(jìn)性這一要素。將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)于節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)充分融合,進(jìn)而優(yōu)化現(xiàn)有的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù),這也是時(shí)代對(duì)于電氣自動(dòng)化工程的新要求。任何新技術(shù)的誕生都需要先前技術(shù)的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)對(duì)舊技術(shù)的更新,進(jìn)而造就先進(jìn)的新技術(shù)。因此,為了促進(jìn)自動(dòng)電氣化工程的進(jìn)一步發(fā)展,就需要持續(xù)更新現(xiàn)有的電氣自動(dòng)化技術(shù)。
當(dāng)進(jìn)行電氣自動(dòng)化工程時(shí),相關(guān)企業(yè)不僅要重視自身的利益,還要科學(xué)地認(rèn)識(shí)到節(jié)能問(wèn)題。在電氣自動(dòng)化工程的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,應(yīng)更加注重節(jié)能。能源和環(huán)境保護(hù)是電動(dòng)自動(dòng)化時(shí)代提出的一個(gè)新思想,在電動(dòng)自動(dòng)化的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)更加注重節(jié)能減排。所謂的節(jié)能,不僅要求在電氣自動(dòng)化項(xiàng)目中減少自身的能耗,而且還要求在項(xiàng)目實(shí)施中減少對(duì)周圍環(huán)境的污染。
變壓器在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用,同時(shí)也是節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn),原因在于變壓器可以直接影響電氣系統(tǒng)的用電功率,影響電流電壓的有效切換。這要求在變壓器選擇時(shí),要對(duì)節(jié)約能源作深入的考量,通過(guò)使用規(guī)定變壓器型號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制其有用功率消耗量的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),在變壓器選擇時(shí)要對(duì)以下原則作充分的考量:(1)嚴(yán)格遵循節(jié)能原則,盡可能去使用銅片和絕緣材料。(2)銅材料在變壓器運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用,出于節(jié)能考慮,要有效提升銅材料的應(yīng)用頻率。就近年來(lái)的變壓器設(shè)計(jì)來(lái)看,通過(guò)在電線電柜中使用硅材料來(lái)代替銅材料,可以實(shí)現(xiàn)兩方面的目的,一是可以確保變壓器在空載運(yùn)行過(guò)程中有很好的運(yùn)行效率,二是可以最大限度減少變壓器運(yùn)行過(guò)程中的能耗,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。(3)目前來(lái)看,市面上的變壓器類型較多,在選擇時(shí)會(huì)有一定的難度,為此要始終秉承選用節(jié)能型的變壓器這一原則。待正式投入使用后,要做好維修保養(yǎng)工作,并在使用一段時(shí)間后及時(shí)更換,這對(duì)確保變壓器功能有重要的意義。(4)變壓器設(shè)計(jì)時(shí)要考慮采用一些單相自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備,原因在于通過(guò)單相自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備可以有效確保流動(dòng)的三相電的電流處于平衡狀態(tài),可以最大限度減少變壓器自身所承受的消耗。另外,也可以考慮將單相用電設(shè)備連接到三相電源上,以此來(lái)有效避免負(fù)荷不平衡問(wèn)題的發(fā)生,這樣也可以實(shí)現(xiàn)控制變壓器電能損耗的目的。
在對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該在中心地方放置變壓器,在這里進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),可以有效地減少電氣自動(dòng)化的能耗。設(shè)計(jì)原理主要是變壓器可以有效地阻止電氣系統(tǒng)中電流與電壓智聯(lián)的轉(zhuǎn)換。第一,在材料選擇上,工作人員應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能環(huán)保的材料,比如:銅、絕緣材料等。第二,應(yīng)該較多的選擇銅作為變壓器的主材料,銅在變壓器中起著十分重要的作用。它能夠代替變壓器中的硅,可以有效地提升變壓器的運(yùn)行效率。還可以起到降低能耗的作用,進(jìn)而起到節(jié)能效果。第三,在商品市場(chǎng)中有多種材質(zhì)和類型的變壓器,工作人員應(yīng)該首先選擇具有節(jié)能效果的變壓器,定期對(duì)變壓器進(jìn)行檢查是否存在問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決,并經(jīng)常對(duì)變壓器進(jìn)行更換,進(jìn)而使變壓器一直保持在最好的狀態(tài)。第四,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)變壓器的功率和數(shù)量進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算。在不同的項(xiàng)目中對(duì)于電量的要求不同,需要根據(jù)項(xiàng)目的具體需求選擇變壓器,在電力系統(tǒng)中放置變壓器容量低會(huì)降低變壓器的使用時(shí)間,在電力系統(tǒng)中放置變壓器容量高會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此,在選擇變壓器的過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)電源系統(tǒng)的實(shí)際狀況和實(shí)際功率數(shù)據(jù)選擇合適的變壓器。
在對(duì)電氣工程進(jìn)行相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中,涉及的方面較為寬泛,而且整個(gè)操作的過(guò)程十分復(fù)雜,這就要求相關(guān)的電氣設(shè)計(jì)人員擁有非常足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)能力,才能夠?qū)﹄姎夤?jié)能方面的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行十足的掌握,按照國(guó)家規(guī)定的規(guī)范和原則進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。這使得電氣工程最終呈現(xiàn)出來(lái)的效果符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),而且在性能以及外觀上都得到一定程度上的保障。在我國(guó)以前的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,主要是依靠人工來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣工程的整體設(shè)計(jì),所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要大量的成本,進(jìn)行人力的投入,而且人工操作難免會(huì)產(chǎn)生誤差,不同設(shè)計(jì)人員之間也難以實(shí)現(xiàn)完美配合。所以,在設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,由此我國(guó)傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量相對(duì)較低。但是,隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展,在現(xiàn)階段,設(shè)計(jì)人員已經(jīng)能夠成功地采用CAD技術(shù),對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化和統(tǒng)籌,在一定程度上,縮短設(shè)計(jì)周期,而且也能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)質(zhì)量提供保障。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,遺傳算法是較常用的,這種算法在先進(jìn)性、實(shí)用性以及高效性上都有較為優(yōu)異的表現(xiàn)。
綜上所述,隨著節(jié)能環(huán)保,可持續(xù)發(fā)展等環(huán)保能源發(fā)展理念受到社會(huì)的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。為了滿足時(shí)代的發(fā)展需求,對(duì)電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化十分重要。在電氣自動(dòng)化工程的應(yīng)用中,必須進(jìn)行科學(xué)的節(jié)能設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)。在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須遵循科學(xué)的原則,采用科學(xué)的方法,提高節(jié)能工程的總體效果和質(zhì)量,全面提高電氣自動(dòng)化工程的應(yīng)用效果。