电气自动化的节能设计
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电气自动化的节能设计【1】
摘 要：随着我国经济的发展，现代化的工业厂区建筑逐渐向节能、高效、安全等方面发展，这对厂区的电气自动化发展提出了新的要求，如何在降低损耗的情况下实现对电源的高效利用，成为了现代化工业厂区设计的热点与难点，基于此，文章对新时期工业厂区电气自动化的节能设计进行了积极探讨。
关键词：工业厂区;电气自动化;节能;电机
1 新时期工业厂区电气自动化节能设计的重要性
资源能源危机已成为当今人类面临的主要问题之一，加之我国是发展中国家，粗放型的经济增长模式一定程度上加重了我国的资源能源危机，进而出现了环境公害事件和温室效应等，形成了对资源的浪费和对环境的污染，想要有效减轻资源等的短缺对我国社会发展造成的严重影响，应当不断改善粗放型的经济增长方式，在生产生活活动中实施有效的节能减排对策，通过一系列的措施减少对资源的浪费，并通过对有限资源的合理高效利用来实现经济的发展与繁荣。
我国工业用电占全国用电量的65%～70%，但是运行效率低，比先进国家低20%～30%，如何在其生产发展中推广和引用电气自动化节能设计，实现工业生产与自然资源的和谐发展，已成为了新时期人们关注的焦点，电气自动化节能设计已成为节能降耗的主力军。
2 企业设备自动化节能设计
2.1 电机运行中的节能设计
电机拖拽系统是电气系统一个较大的电能消耗单元，运行方案的不合理及综合维护不到位等，都会致使其运行低效，造成大量的电能浪费。
大量的发热降低电机系统综合使用寿命，基于此，在进行电机运行的节能设计时应当采用高效可靠、节能经济的电气控制方案。
(1)对于运行工况偏离高效区的功率大、运行时间较长的用电系统利用变频调速控制方式改变传统的继电器控制方式，进而进行动态调节电源输入端电源频率，利用对电机转速的调控让整个电机拖拽系统的输出与输入达到平衡状态，实现节能降耗。
(2)交流电机串级调速实现电机无级平滑调速，低速时机械特性比较硬，特别是晶闸管低同步串级调速系统。
双闭环串级调速系统框图如图1所示。
以上调速系统一方面使系统参数便于调整，另一方面接近于理想过渡，调整性能好，动态响应快，起动时间短，系统抗干扰能力强，节能效果也很理想，应当推广应用。
(3)为达到电机的最佳运转工况，可改变电机的动容量，通过构筑合理群控呼梯节能控制系统，对电机进行合理的调度分配管理，降低其系统能耗，达到节能降耗的目的。
从(1)、(2)式可见风机节能三要素是流量Q(t)、扬程(t)、整体运行效率%(Q、H)在运行水泵、风机时，为达到节能目标只有减少流量、降低扬程、提高效率三个手段。
(1)在满足工艺情况下，尽量降低扬程和流量。
(2)使用高效调速装置，如变频器、串级调速、液力耦合器、内反馈调速器、电磁滑差调速器。
(3)降低电机的富裕容量，提高电机运行效率，减少无功损耗。
(4)改造管路，减少阻力扬程损失，减少水泵、风机的总扬程和压力。
(5)根据用户的实际使用情况，对原有风机进行改造，改变风机的气动性能，使风机在高效区工作。
2.3 配电线路的节能设计
在工业厂区的建设方面，配电线路承载着为设备输送电力重担，用电系统不仅存在因集肤效应而产生的线损，还存在功率因素低下、谐波干扰电能质量等问题。
根据电力系统构架和其他特点，充分考虑对现场实际情况实施谐波治理改造，安装节电器、省电霸，对电源优化处理，同时优化用电系统。
为了降低线路传输中的电能损耗，减小导线的电阻值极为重要，应当从以下几个方面来进行：(1)导线材质的选用方面，应当选电阻率非常小的材料，这样有利于线路传输中的电能损耗的降低。
(2)缩短导线的长度，特别是在布线的时候尽量减少弯路。
(3)减小负荷中心与变压器的距离，进而缩短供电距离。
(4)选用一些横截面积比较大的导线，增加导线的横截面积，使得线路传输过程中的电能损耗通过降低导线的电阻值而得到有效减少，完成节约电能的目标。
2.4 空调节能设计
空气湿度是造成被控参数变化的主要原因，加之风的大小会改变空气湿度，在进行空调节能设计方面，可设计为变风控制系统，这样可改变风量的大小，却不会改变风的温度。
运用时，根据室内人数的变化而变化逆风的转速，使得送入房间的风量不会出现太大的波动，始终控制在参数之内。
另外，在变风量的末端采用风机代替风阀的形式，使得风量的需求可及时反馈给风机，实现风转速的调节控制，在不同需求下，根据传感器监控的得出的参数指标，进行风转速的改变，这样就不会出现系统的过载现象，也在一定程度上减少了维护的费用。
2.5 照明设施的节能设计
厂区照明设施的设计方面，应重点考虑到工业生产对光照的需求，如进行光源强度的合理设置，避免工业厂区因太追求照明条件而造成的能源浪费情况。
在设计时的灯具选择方面，首先应保证灯具的配光曲线在深、广照方面趋于平衡，使其发挥最佳的照明效果，促进节能;此外，应采用LED灯替代老式的照明装置，LED灯是依靠半导体发光器件将电能直接转化为光能的，剔除了一些中间转化环节，减少了电能损耗，还具有发光的亮度高这一特点，且克服了传统的老式灯具频繁闪烁的问题，达到了节能减排的目的。
2.6 弱电系统的节能设计
电气自动化工业厂区内部布设安保系统对工业企业的发展也有一定的积极意义，诸如入侵报警系统、监控系统以及门禁系统等等，使用这些弱电系统，将其供电线路与其他设备的供电线路区分开来，采用节能效果良好的UPS不间断电源，实现弱电系统的稳定运行，可对工业厂区生产过程进行有效监督和管理，在降低能耗方面也实现了节能减排的效果，从而达到工业厂区生产的良好运行[3]。
3 结束语
综上所述，新时期工业厂区的电气节能设计是一项复杂的系统化工程，需要从各个方面来进行设计，文章本着节能减排及促进工业企业发展的目的，对新时期的工业厂区进行了低压配电线路的节能设计、照明设施的节能设计等一系列设计措施，实现了工业厂区电气节能目的，有效节省了工业厂区建设的费用，促进了人与自然的可持续发展，对促进我国经济社会的不断发展具有很重要的现实意义。
参考文献
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电气自动化节能技术【2】
电气自动化是现今电气信息行业中迅速崛起的新兴产业，电气自动化的技术可以有效的提高工作效率，大大的降低了生产成本，提高了劳动生产率，被广泛应用到人们的日常生活、工作中。
随着经济的快速发展，人们在能源利用率上并没有环保和节约意识，导致诸多生态环境不断恶化，绿色节能逐渐成为世界范围内的热点问题。
对此，电气自动化节能技术应运而生，并在环保节能方面起到了很大的促进作用。
本文首先介绍电气自动化及节能设计，提出电气自动化节能技术的重要意义，并提出加强电气自动化节能技术设计的重要措施。
【关键词】电气自动化 节能 技术
随着我国科学技术的不断革新，人们对节能环保意识的提升，通过电气工程自动化设计达到节能的目的，已经成为了电气工程发展的主要趋势。
电气自动化节能技术并广泛的应用到人们的日常生活及工业生产中，企业运行成本以及劳动生产率，并且在提升和改善劳动条件等方面也产生了重要影响。
但是就目前电气自动化中的节能技术发展情况来看，在节能技术方面仍处于发展阶段，特别是对于整个系统的设计及安装完成部分，需要在工作中不断加强对电气自动化节能技术提升和完善。
1 电气自动化及节能设计概念
随着经济水平的提升，人们对生活质量的要求也越来越高，在绿色节能理念的广泛倡导下，工业发展已经不再局限于创造巨大的经济效益，而是在创造经济利益的同时还要兼顾社会利益，节能环保成为了我国国民经济发展的重要课题。
对此，电气自动化应运而生，在节能减排方面起到了很大的促进作用。
电气自动化节能技术是顺应时代潮流的产物，更是电气信息领域的一门新兴技术，不仅仅在有效的降低生产成本，提高劳动生产率，创造劳动条件等方面起到了很大的作用，而且在当前经济建设的重要目标节能方面更是成为了中坚力量，是推动各行业节能减排的有效武器。
对于当前电气自动化系统的应用现状来看，城市电网的不断扩大和增容，导致变频器、整流器造成大量的谐波产生，给我国电网带来了很大的不利影响。
对此，为了更好的起到消除谐波，提高节能效果，电气自动化节能技术通过减少电路的传输损耗、优选变压器、补偿无功、使用有源滤波器等方法进行深入研究，大大的提高了电气系统的有效运行，节能效果较为显著。
2 电气自动化节能技术的重要意义
2.1 新技术领域的重要组成部分
电气自动化与人们的生产和生活可谓是息息相关，随着科学技术的不断革新，电气自动化系统技术方面也有了极大的改变，为了更好的顺应节能时代的发展大主题，电气自动化节能技术越来越被人们所重视，逐步成为了新技术领域当中的重要组成部分，在电气自动化中的地位就显得尤为重要。
2.2 有效的减少了各类能源的消耗
电气自动化节能技术是通过减少电路的传输损耗、优选变压器、补偿无功、使用有源滤波器等方法，将会极大程度的减少电力等各类能源的消耗和浪费，也能够在很大程度上缓解当前的供电紧张局势，大大提升了供电效率。
2.3 大大的降低企业的生产成本
电气自动化的节能技术将节能作为主要的技术研究核心，从企业电气自动化的设备安全系统来看，得到了有效的提升，更好的保障了居民的生活质量，为城市居民的生活提供更加友好和谐的生活工作环境和健康发展空间。
同时电气自动化的节能技术对电器进行节能改造还能够节省能源从而降低企业的生产成本，获得更大的经济效益。
综上而言，电气自动化的节能技术是新技术领域的重要组成部分，不仅在对居民的生活质量上，而且在企业的长远发展上来看，这种电气自动化节能技术都会具有重要的现实意义，更加符合现阶段节能技术的倡导，促进我国经济的快速发展。
3 加强电气自动化节能技术设计的重要措施
3.1 降低电能传输的消耗和浪费
电气自动化节能设计主要以节约电力资源为主要目的，这样才能有效的减轻国家电网的用电压力，更好的维护国家供电系统的安全性和稳定性。
通常，电能在传输的过程中，导线上会产生很多电阻，直接影响了电能的顺利传输，同时在传输上还会造成有功功率损耗。
对此，电气自动化节能设计上要有效的减少导线电阻。
可以从材质选用、导线的长短、变压器调节、增大导线的横截面积等四个方面进行技术改造：首先要选用电导率较小的材质做导线，电导率越小的导线材料，在电力运输过程中的电力损耗就越小;其次在电气自动化布线上，要尽可能的走直线，减少导线的长度，缩短供电距离;再次就是要将变压器调节接近负荷中心，从而减小供电距离;最后从导线的横截面积来看，增加导线横截面积在一定程度上也能降低能源损耗。
3.2 酌情选择合适的变压器
在电气自动化的节能技术设计上，变压器起到了很大的作用，只有选择功率损耗小、单相自动补偿设备、三相四线制的变压器，电气自动化节能技术才能在极大程度上保持电力运输线中的电流负荷的均衡稳定，使电能资源消耗最低，起到环保的作用。
对此，变压器的合理选择尤为重要：首先，从变压器的材质上选择，要以节约的设计理念选择合理的材料和运行介质，如硅钢片、铜片及绝缘材料等;其次，变压器的放置位置要合理，为了便于管理和维护，最好将变压器放置在电力消耗的中间位置，与其他的辅助设备放在一起，这样可以有效的减少电缆，节约能耗，降低成本;最后，根据电量的使用情况，合理选择变压器的容量和台数，选择变压器前，一定要对电量使用量进行合理的计算，不要造成变压器过多或者多少，避免产生过度消损的情况发生。
3.3 无功补偿设备的合理选择
无功补偿设备就是指能够无功功率补偿的电力资源设备，无功功率占有供配电设备的很大一部分容量，在电气自动化技能技术设计上，无功补偿设备具有很重要的作用，可以实现无功就地平衡，减少损耗。
但是对于无功补偿设备的使用上也要注意四点问题：一是要根据电容器的容量进行补偿，其参数的计算可以根据目标功率因数、配电电压的容量、负荷等等确定;二是摒弃传统的按比例分配的方法，在补偿方式方法中可以采用集调节平滑、跟踪准确、适应面广等优点为一体的模糊投切方式，能够达到补偿的最佳效果;三是无功功率是投切参数物理量，为了防止投切振荡、无功倒送等情况的发生，无功功率要选择合理;四是就地补偿方式，将无功补偿设备就地安装，避免线路传输损耗，也能达到很好的节能效果。
3.4 有源滤波器能够维持电气正常运行
在电气自动化运行过程中，为了更好的消除谐波产生，消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。
因为谐波的产生可以降低电气设备的可用性，对电气设备的质量产生严重的损害造成严重的电力能源损耗，威胁电气设备的正常运行，还会减短电动机的工作寿命。
对此，在电气自动化节能技术的设计上，考虑消除谐波，使用有源滤波器无疑是最佳的。
有源滤波器具有优异的动态性能、反应快、能扩大功率范围等特点，通过有缘过滤器的谐波可以过滤掉，使电气设备减少阻碍，更加顺畅的运行，能使无功补偿达到更好的效果，同时能够有效维持电气设备的正常运行，对设备起到了很好的保护作用。
3.5 优化配电设计，采用高效率的照明设施
根据对供电设备和负荷容量可靠性的要求，在进行电气自动化节能技术设计时，要优先考虑电力系统的适用性，保证电力系统的可靠、灵活、易控、稳定和高效，同时还要考虑安全性，保证导线具有良好的绝缘效果。
电力电缆是电气自动化系统中投资成本较大的一部分，为了节省投资成本，在电力电缆选择上也要谨慎，从成本的角度来看，较之铜电缆，铝电缆更为便宜，所以很多电气工程都选择铝电缆。
在电气自动化的节能设计中，照明设施也应该起到节能的效果，间接性的提高大家的节能意识，可采用高效节能光源技术，该技术也是电气自动化节能设计创新出来的最新结晶，与普通的照明物相比较，高效光源不仅工作寿命长、照明效果好，能够在很大程度上减少能源的损耗，是电气自动化的节能设计的重要组成部分，也能够更好的贯彻科技创新理念，从而获得更大化的经济效益。
4 结语
从节约能源角度来看，电气节能是电气自动化节能技术的关键，在技术设计方面要本着节能这一个重要的设计原则，尽可能少用能源，降低对环境的污染，充分考虑节能因素，电气自动化的系统优化也会不断的完善，选择合适的变压器、滤波器等多种方式来实现降低电力能源的消耗。
但是，电气自动化节能技术还有很大的提升空间，我们仍需要不断地对电气自动化的节能设计技术进行研究，为电气节能提供有力的技术保障，从而进一步提升电气自动化的节能水平，为我国节能工作的开展提供有效的社会贡献。
参考文献
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