轮胎厂节电措施

王其营等·轮胎厂节电措施2007年第33卷·55·作者简介：王其营（1967-），高级工程师，1989年毕业于青岛化工学院橡胶机械专业（现青岛科技大学机电工程学院），主要从事设备的管理及轮胎生产的组织等工作，获省设备管理成果一等奖、二等奖各一次，已发表论文30余篇。收稿日期：2007-01-24王其营1，邵杰1，张荣辉2(1.山东泰山轮胎有限公司，山东肥城271600;2.大禾产机（嘉兴）有限公司淮安分公司，江苏淮安223005)摘要：介绍了降低基本电费、提高功率因数、提高电压等级、淘汰高能耗设备、利用电价的峰平谷差价安排生产、使用变频控制、采用新型节电技术等节电措施。关键词：电；节电；电费；功率因数；电压等级；电价；变频控制中图分类号：TQ330.43文献标识码：B文章编号：1009-797X(2007)09-0055-050前言电是轮胎生产过程中最主要的动力，也是蒸汽、压缩空气及水等动力或介质生产或提供的基础。近年来随着电价的不断提升，用电成本占生产成本的比例越来越高。随着国家创建节约型社会的提倡和推广，节能降耗已成为全社会的共识和企业管理的目标。而且由于电的自身特性，轮胎厂电的使用与管理要比蒸汽的生产使用和管理[1]、压缩空气的生产使用与计量[2]、水的使用与管理[3]等更有实际性的意义和更高的经济效益。本文以轮胎生产为例，对轮胎企业的节电措施加以探讨，供同行参考。随着电价的不断提高，如何以最低的成本使用电成为企业管理所要达到的目标。以前许多人认为，用电设备耗电的多少取决于其机电特性，主观控制无能为力。而事实证明，许多用电设备都不是在额定状态下工作，通过调整其工作状态，可以达到节电的目的。另外通过采取一定的措施，可以降低电费的支出。因此，节电工作可从以下几方面着手。1降低基本电费作为轮胎生产企业，用电量较大，一般都被供电部门列入大企业用电户，享受大工业企业用电的优惠政策。按用电管理的规定，容量在315kVA以上的均执行两部制电价。其电费主要由电量电费和基本电费组成，基本电费的计费方式又分为容量计费和需量计费两种方式。容量计费计算方法比较简单，即用户运行（包括热备用）的变压器容量乘以基本电费容量电价，则是用户每月的基本电费。计算公式为：基本电费（月）＝变压器容量（kVA）×容量电价（元/kVA）需量计费是按用户当月最大需量表中15min内平均最大负荷记录值作为用户当月需量计费值，再乘以基本电费需量电价，则是用户每月的基本电费。计算公式为：基本电费（月）＝当月需量计费值（kW）×基本电费需量电价（元/kW）基本电费的两种计费方式根据负荷不同会有较大的差别。正常情况下，用电负荷大选择第33卷第9期·56·CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT橡塑技术与装备容量计费省钱，用电负荷小则选择需量计费经济。在主变压器容量一定的情况下，如果用电负荷的最大需量基本稳定在变压器容量的40%~68.2%之间时，选择按需量计费比较经济；当最大需量大于变压器容量的68.2%时，则选择容量计费更为经济。在选择基本电费收取方式时，除了需量波动范围问题外，还应考虑本企业的负荷性质和负荷增长预测。特别是选择需量计费后，供电部门一般在一年内不予改动，并且对超过需量核准值的5%以上部分，将加倍收取基本电费。对轮胎企业来讲，由于受市场需求影响较大，负荷估测不准确，选择按容量计收基本电费的方式更为合理、可靠。因此，不同的企业虽然使用相同的外部电源，但是由于基本电费不同，再加上用电设备的特性有差异，其平均价格相差就比较大。近年来，随着电价的提高，变压器的基本电费容量电价也随之提高，从原来的每月11元/kVA提高到现在的每月20元/kVA。鉴于此，在选择和使用变压器时，一般以平均负荷为变压器额定容量的80%左右为宜。如果企业按每月25个工作日三班运行，则容量为m的变压器在运行时，每千瓦时用电所摊入的基本电费为0.042元左右[计算方式为：m×20÷（m×80%×25×24）≈0.042元]。如果在近期内没有大的负荷增加，则变压器的容量满足最大负荷即可。而且开工时间越长，每千瓦时用电所摊入的基本电费就越少，反之则越多。如果在近期内负荷有增加，则变压器需要预留适当的容量以满足负荷增加的要求；如果虽有负荷增加的计划，但在近期内无法实现，则变压器的容量应全面考虑。考虑的根据就是预留容量的基本电费与更换变压器或采取其他措施的费用比较。例如：如果变压器的预留容量是3000kVA，则一年（12个月）增加的基本电费为：20×3000×12=72万元。根据多支出的基本电费可以决定采取相应的措施。因此，控制好基本电费的支出可以在一定程度上降低电价和用电成本。2提高功率因数根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出当月电费后，再按照“功率因数调整电费表”所规定的百分数增减电费。功率因数标准因电压等级、用途和地区不同而有所区别，一般160kVA以上的高压供电工业用户的功率因数标准为0.90，在此基础上，每提高0.01，月电费减少（相当于奖励）0.15%，到0.75%封顶；每降低0.01，月电费增加（相当于罚款）0.5%；如果功率因数低于0.64，则每降低0.01，电费增加2%。100kVA（kW）及以上其他工业用户的功率因数标准为0.85，100kVA（kW）及以上的农业客户和趸售客户的功率因数标准为0.80，因功率因数降低或提高而调整电费的办法基本相同。鉴于此，在用电时，我们应尽可能地提高功率因数。在生产过程中，异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备。因此要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。当供电电压超出规定范围时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，对功率因数也会造成较大的影响，应当采取措施使电力系统的供电电压尽量保持稳定。对低压电网进行无功补偿，通常采用随机补偿、随器补偿、跟踪补偿三种方法。这三种方式各有特点，可根据实际情况选用。采取适当措施，提高系统的自然功率因数。合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数。合理选择配变容量，改善配变的运行方式。采用人工补偿的方式提高功率因数。当企业感性负载比较多时，采用静电电容器补偿。对用电容量大、生产过程中负载急剧变化且具有重复冲击性的企业则采用动态无功功率补偿。3提高电压等级此处所指的电压等级包括电源输送电压和王其营等·轮胎厂节电措施2007年第33卷·57·电机使用电压。在输送电源时，如果有可供选择的电压等级，特别是远距离输送时，应尽量选用电压较高的等级，提高电压等级可以在一定程度上减少线路损耗。近年来，随着新型大容量密炼机的开发投用，密炼机主电机的功率也逐步增大。为提高电机的效率，主电机的电压等级逐步提高，从原来通用的400V（380V）提高到6kV和10kV。电压提高后，不但电机的效率提高，而且可以降低运行费用和设备投资费用。例如使用电压等级为10kV的主电机，其电源就可以直接接在主变压器的控制柜上，而不用再安装一台变压器进行降压，从而可在一定程度上降低设备投资费用和运行费用。当然，随着电压等级的提高，电机的绝缘等级及相应配套设施的要求也随之提高。另外在使用高压电机时，必须同时增加高压电容无功补偿装置，以保证供电系统的功率因数不低于标准值。4淘汰能耗高的用电设备作为传统行业，轮胎企业特别是一些老企业还在使用一些高耗能设备，如被列入淘汰系列的电机、水泵、风机、空气压缩机及一些老式的生产工艺设备等，这些设备的运行与使用对企业的能耗成本影响很大。虽然更换这些高能耗设备需要投入大量资金，但从长远来看，更换越早，受益越大。例如，对L3.5-15/12型活塞式空压机与LU250-13型螺杆式空压机的运行、维修费用进行比较：（1）基本参数：（L3.5-15/12型）活塞式空压机的排气量15m3/min，额定压力1.2MPa，功率132kW，出力率0.8，使用软化水冷却8.8m3/h；（LU250-13型）螺杆式空压机排气量32m3/min，额定压力1.3MPa，功率250kW，出力率0.94，风冷却。（2）一台螺杆式空压机相当于活塞式空压机的台数：32×0.94÷（15×0.8）≈2.5（台）（3）产生相同量的压缩空气每年节省的电费（按一年312个工作日、24h运转、功率因数0.95、电价0.55元/kW·h计算）：（2.5×132-250）×0.95×24×312×0.55≈313000（元）=31.3万元（4）活塞式空压机每年使用软化水支出的费用（按软化水4元/m3，损耗6%，电能消耗0.15元/m3，设备折旧及人工费用0.03元/m3计算):2.5×8.8×24×312×（0.15+0.03+4×6%）≈69190（元）≈6.92万元（5）维修费用：活塞式空压机的维修及管道清洗等费用每年大约2.5万元/台，螺杆式空压机的维修费一般在1万元/台以内，因此维修费一年可节约：2.5×2.5-1=5.25（万元）（6）每年节约的费用合计为：31.3+6.92+5.25=43.47（万元）从上述比较可以看出，产生相同量的压缩空气，一台LU250-13型螺杆式空压机比L3.5-15/12型活塞式空压机每年可节约的费用基本相当于一台螺杆式空压机的价值。虽然当时投资较大，但从长远利益来看，将高耗能的电机、水泵、风机、空气压缩机及生产工艺设备更换为新型节能设备是划算的。5利用电价的峰平谷差价安排生产由于供电部门是面向全社会供电，因此在一天之内各个时段的用电量不尽相同。往往在用电高峰时段，总电量会出现供应紧张，影响用户的正常生产经营；在用电正常的时段，总电量的供需基本平衡；而在用电少的时段又出现电量过剩，造成浪费。为缓解这种不同时段电量的供需矛盾，供电部门根据正常的用电规律，将一昼夜分为用电的峰、平、谷不同时段，通过电价调整的方式来限制高峰时段用电，鼓励低谷时段用电，平缓时段则不予限制。表1为峰、平、谷时段的划分与电价（此电价为泰安市大工业用电价，总价为用电价加上摊入的基本电价0.042元/kW·h和价外加价0.048元/kW·h，但不包括因功率因数高于或低于标准值第33卷第9期·58·CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT橡塑技术与装备而产生的利率电费的变化）：从表1可以看出,不同时段的用电价格相差较大,平段用电的价格是谷段的2倍，峰段用电的价格是谷段的3倍。因此在安排生产时，不同时段的用电差价对降低用电费用具有很好的利用价值。例如，大部分轮胎企业的压延机都有产能剩余，一台XY-4F-1730型压延机每天运行10h左右就可满足100万套标准胎的需要，这10h的运行时间在不同的时段用电成本相差比较大。经测量和验证，一台XY-4F-1730型压延机及其配套设备平均每小时用电总量为495kW·h，如果在8：00~18：00这个时段生产，则有3h峰段、7h平段，所用电价为：（0.8154×3+0.5736×7）×495=3198（元）如果在23:00~9:00（次日）这个时段生产，则有8h谷段、1h平段、1h峰段，所用电价为：（0.3318×8+0.5736×1+0.8154×1）×495=2001（元）两个不同时段的电价差为：3198-2001=1197（元）。第二个时段比第一个时段节约电费59.82%，效益十分可观。因此，在不增加任何投入和设施的前提下，只要合理分配好峰、平、谷不同时段的用电，就可以在一定程度上减少电费的开支，降低轮胎的生产成本。6使用变频控制在轮胎生产过程中所使用的自来水、循环水、过热水、压缩空气、液压站的液压油等，都要求供应连续、压力稳定。但是系统使用这些介质的用量并不是固定不变的，不同时段的瞬时用量是变化的，且高峰和低谷与平均量之间的差别比较大。如果流量和压力固定不变，则会出现高峰期流量和压力都达不到使用要求，而在低谷期则会因为用量小而出现压力偏高，造成浪费。因此，为保持系统的压力和流量稳定，可在