1节能型配电系统的选用原则

1.1合理地选择供电方式通常，制糖企业根据自身的特点，榨季期间使用自备发电机组发电，非榨季期间容量比较小，则使用外部电网供电。对于这种季节性用电企业自备有发电机，在榨季期间几乎不用外部电网提供的电能供电，一般情况下，制糖企业选用10KV的电压等级供电较为合适，此时配电技术经济指标比较好，系统损耗和投入的有色金属量相对6KV都要少。但是，由于广西崇左市湘桂糖业有限公司制糖厂内的撕解机、锅炉引风机等大功率电机设备都是6KV的电压等级，考虑节省设备的投入，故实践中综合考虑选择采用6KV的电压等级配电比较合适。这就是理论联系实际的有效选择。在大工厂里电气设备分布广泛，可采用分区供电。各区采用自己的变压器供电减少低压供电线路电能损耗及有色金属量耗，降低企业初投资成本，同时也便于管理与维护。重要设备宜采用双电源供电，如：糖厂的助晶箱电机、炉水泵及各车间照明，都是非常重要的用电设备，假如电力系统出现紧急故障导致系统崩溃，炉水泵突然停下，当电力系统不能及时得到恢复供电，水泵不能正常向往锅炉供水，炉膛内的高温余热继续对锅炉加热，这种情况下锅炉存在烧干锅的危险。在半个小时内不能恢复供电，糖晶加速浓缩，等到恢复供电以后电机负荷过重不能够正常启动，给我们带来很大的麻烦，短时内车间照明得不到供电，如果在晚上人员处理故障会有诸多麻烦。因此，湘桂公司制糖厂对于这些重要的设备均采用双电源供电。在第一个供电系统发生故障崩溃时，在几毫秒内自动切换到备用系统供电，确保设备正常运行减少损耗。

1.2适当地选择节能型变压器近年来，各种系列低损耗电力变压器已得到广泛应用，在节省电能和运行费用方面，已取得显著的经济效益。节能型变压器是低损耗电力变压器，它选用高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造的新系列节能变压器，具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击能力强等优点。因此新建的变电所应采用低能耗的节能变压器，对旧变压器应随机械设备更新，逐步更换或者改造，以节省电能。然而，更新变压器必然会带来有功电量和无功电量的节约，但需要增加投资，这里存在着一个回收年限的问题。对于变压器使用寿命来说，各厂家对各种不同形式，不同容量的变压器使用寿命都有规定（一般为20至30年），有关资料表明，关于更换变压器的回收年限，一般考虑，当计算的回收年限小于5年时，变压器应立即更新为宜；当计算的回收年限大于10年时，不应当考虑更新，当计算的回收年限为5至10年时，应酌情考虑，并以大修时更新为宜。估算好负荷情况，合理选择变压器，减少大马拉小车的现象。糖厂变压器是耗电能比较大的设备，湘桂公司在变电所设计时，综合考虑认为唯有选择节能型变压器是最合理的。

1.3装设无功补偿设施对于糖厂来说，自身发电及用电功率因数的高低标志着发供电品质。功率因数较低时，企业的各种设备得不到充分利用，效率较低，增加了汽轮机发电机的耗汽量，同时锅炉需增加蒸汽量，导致消耗了蔗渣从而降低了蔗渣打包率及排放物增多的一个循环系统。提高功率因数对于一个配电系统尤其重要。制糖企业中主要的用电设备来自于电机感性负载类，故在各个部位有着不同的方法：（1）可采用自备的发电机有功无功的调节提高功率因数；（2）在各低压配电区域投入具有自动投切电容补偿来提高功率因数；（3）对于大功率电机来说，采用转子串接进相器来提高单台设备的效率，减少电能损耗，从而提高供电品质。

2节能型设备在糖厂的运用

目前，变频器在制糖电力系统中得到了最普遍的推广与应用，其优点也受到了业内的充分认可。通过变频的功能可起到有效的节能减排，加上变频器与PLC、DCS等自动化控制结合运用效果更为显著。

2.1应用变频器

2.1.1应用原理随着电力电子技术及微电子技术的飞速发展，电力电子装置的耐压也得到显著的提高，各高低压变频调速技术日趋成熟。变频调速是当代最先进的高效调速方式，其变频方式分为“交—直—交”变频和“交—交”变频两大类型。“交—直—交”变频方式又有电压型（VSI）、电流型（CSI）和脉宽调制型（PWM）三种。就是因为其有着不同的类型，故在选型上就要加以考虑。例如，制糖企业的锅炉风机类电机、炉水泵等泵类的大动力设备，就宜选用电流型。这些设备在正常开机没有调速的情况下，一直都处在供频状态运行，在实际运行当中往往要对风量、水流量的大小进行调节。通过风门阀门调节效果不佳而且浪费了大量电能。我们都知道电机的转速：n0=60f/Pn=60f/P（1-s）式中，f：电源频率；p：定子绕组极对数；n：异步电机转速；n0：同步电机转速；s：异步电机转差率。故而改变输入电机电源频率可改变电机转子输出转速，从而改变了风量、水流量，降低了电机机械损耗和电能损耗。目前，有些企业采用变频器与DCS或PLC实现闭环自动控制，通过对风量、水流量的调节使锅炉燃烧更完全，同时也便于在中控台上监控，当突然发生事故时，能够迅速的响应，减少不必要的损失。

2.1.2应用实例在湘桂公司制糖厂锅炉控制系统中：（1）采用变频器对锅炉鼓风机、二次风机、三次风机、引风机炉水泵等进行自动调节；（2）使用DCS系统进行锅炉控制，同时加装扩展模块把压榨设备并入，进行集中监控。

2.1.2.1变频器自动调节方法（1）变频器对锅炉鼓风机及二、三级风机的调节通过烟气传感器对炉膛内燃烧后的烟气含氧量进行测量，通过测量值来判断炉膛内燃料的燃烧情况。传感器采集信号转化成4～20mA的电流信号给DCS主机，DCS主机通过运算相应输出4～20mA的电流信号对鼓风机调节。当含氧量低时提高鼓风机变频器频率使鼓风机加快转速，从而增加新鲜风量进入炉膛使炉膛含氧量增加。同时，二次风机、三次风机也随之发生变化，使燃料进入炉膛后得到充分的燃烧，从而节约燃料及减少炉膛结渣清理次数，降低了人力、物力的消耗。通过压力传感器对炉膛内进行测量，传送数据信号给DCS主机，DCS通过始终保持炉膛定值负压的控制方法对引风机进行控制。炉膛负压超过设定负值时则减少风机转速，负压超过定值正值时则增加引风风量，使炉膛内始终保持一个负压的状态，即炉膛的压力决定引风风量。以PID的调节方式，取炉膛内温度作为定值对喂料器进料量进行控制，炉膛温度下降则加快喂料器电机转速，温度超过设定值则减小喂料器电机转速，保持有足量的燃料进入炉膛燃烧，确保锅炉稳定运行。（2）变频器对锅炉主给水炉水泵的调节变频器对锅炉主给水炉水泵的调节是通过炉水泡的水位来定，水位高了变频器降低转速，当水位偏低了主机给变频器提高转速的命令，保持水位稳定在一个安全的水位线上。对减温水泵的控制主要体现在气泡蒸汽温度来定，以PID的调节方式对水泵进行调节。通过热量传感器对气泡蒸汽温度进行实时测量，温度高了提升减温水给水泵转速加快水流量，从而降低了蒸汽温度。当蒸汽温度降低后温度传感器给出信号传到主机，主机发出电流信号对变频器进行降低转速调节，从而使蒸汽温度恒定在一个理想定值，确保了蒸汽质量。通过几个单独的PID控制方式的调节，又相互有影响约束的关系，促使锅炉提高安全性、节省燃料、节省人员监控，从而实现节能降耗及减少污染物排放。（3）变频器在二级泵的使用二级泵将水泵至煮糖工段抽真空使用。在此采用了压力传感器采集压力信号给变频器。变频器根据设定的压力给煮糖工段泵水。当煮糖用水量增多时，水压压力降低，变频器自动调节频率增大至45Hz后，还未能满足用水压力时，自动启动另一、二、三台等水泵满足用水压力为此。当用水量减少时压力增高，变频器自动调节，频率降低至10Hz后水压仍然高于设定值，此时依此类推停止另外几台水泵达到设定水压，从而实现恒压供水，消除了人工用阀门调节水压及用水量减少、水压过高或过低给煮糖带来的不利风险。经过自动调节使设备能够充分的利用，降低能源消耗。（4）变频器在馈电方面的新突破如糖厂的分蜜机，其工作性质是瞬间提速而后快速降速停车。像分蜜机这种惯性大、用电量较大的电机需要启、停频繁运行的设备，电机在启动升速过程需要从电网中吸收电能，而在其减速时由于惯性的作用设备仍在运转，这种情况下电动机就相当于发电机在设备惯性的作用下运转产生了电能，通过变频器的逆变单元把电能反馈给电网，在多台分蜜机同时使用时效果显著。多台设备在一起的情况下变频器可以采用公用直流母线的方法，一方面：减少初投资成本，第二方面:一台分蜜机在升速运行需要吸收电能，而另外一台降速运行又能反馈电能给直流母线。一台升速一台降速运行功率可相互抵消一部分，从而降低了电能损耗达到节能减排的目的。

2.1.2.2使用DCS系统进行锅炉控制的方法锅炉使用DCS集散控制，同时也可加装扩展模块把压榨设备并入进行集中监控。糖厂生产工艺流程是：压榨车间从落蔗通过一级甘蔗输送带送入一级、二级、三级撕解机打碎破解，经过二级甘蔗带把破碎后的甘蔗输送到打散机打散，打松后的甘蔗经过快带送入第一座压榨机压榨，经过第一座压榨机加工后经过中输机输送到第二、三、四、五、六座压榨机加工。压榨后的蔗渣经过输送带送至锅炉作为燃料燃烧，剩余部分送入打包机打包，整个工作流程是一个流水线式生产的过程。假如在某个环节发生故障停机时，对生产都带来重大的影响。例如：第三座压榨机发生故障停机，在短时间内操作人员不能及时将第三座压榨机前的设备停下时，2#中输机继续工作把蔗渣堆积在第三座压榨机上，同时蔗渣断节，假如在5分钟内故障不能排除，锅炉不能及时补充燃料，炉膛内温度急剧下降同时蒸汽压力下跌，致使汽轮机因蒸汽压力不足而跳闸停机，导致全厂停电造成全公司生产瘫痪。通过使用传感器把各个生产阶段的设备运行状态传送到DCS主机上，DCS主机可根据数据处理来进行对设备启停控制。如上述例子：第三座压榨机故障停机后，传感器把停机信号发送到主机后，主机通过判断对第三座压榨机前面的设备控制停机，第三座压榨机之后工序的设备继续运行，同时自动启动锅炉应急蔗渣输送带把蔗渣输送到炉膛内燃烧，确保了锅炉正常运行，也确保了发电机正常运行。在发生故障的同时，上位机上发出报警信号方便维修人员能及时处理。从而消除人工排渣的危险，避免重新升炉所损耗的能源风险，减少了各车间因突然停电导致各生产环节瘫痪。

2.2选用高效型电机高效电动机在节能方面优于普通电动机，高效电动机在材质上采用高质量的铜绕组和硅钢片，降低了各种损耗。据估计损耗可降低20%-30%，效率提高2%-7%；能在短期内收回投资成本。因而，高效电动机取代技术落后的普通电动机是必然趋势。

2.3采用节能型照明电器能源是不可再生的资源，而节能减排应从生产点滴抓起，现国家已逐步淘汰非节能的照明电器（如白炽灯）。但是，一般糖厂的普通照明应用还很普遍，无功损耗极大，因此，糖厂照明选择LED等高效低耗、节能环保的照明灯具是最佳的选择。另外，采用高效、耐用、安全、可靠的照明电器配件，也可以为企业相应减少电耗成本。

2.4合理选用电缆线影响电力电缆的因素主要有：（1）导线所用金属材料的电导率；（2）线的长度；（3）导线截面积；（4）运行环境温度；（5）电晕影响；（6）金属导线集肤效应。经验表明，在诸多条件中影响最大的是导线所用的材料。因此，在糖厂应优先选用低阻导线，以确保减少输电线路中的电能损耗，增强导线过载能力，减少事故频发的危险，最根本的是减少企业的经济消耗。

3结束语

在制糖生产过程中如何节约能源、增强能源利用率、降低企业成本支出、减少污染物的排放、提高产品品质是当务之急。制糖厂只有因地制宜地正确选择适合自身条件的节能型配电系统和节能设备的选择模式，如适当地选定供电电压、选择节能型变压器、装设无功补偿装置，以及应用变频器、高效型电动机、节能型照明电器，都将有效改善糖厂高能耗、高成本的不利局面，才能切实实现节能减排、节本增效的目的。

作者：吴显君覃涌锋李新敏覃浩华周镇峰陈书勤单位：广西崇左市湘桂糖业有限公司崇左市糖业工程技术研究中心