化工厂用电节能优化技术方法研究

引言

随着我国工业化水平的不断提高,工厂用电量也在同步增加。而我国对于工业用电的收费要远高于民用电价格,因此研究工业用电的节能问题对于工厂的运作以及公司的成本控制均具有重要的意义。本文以化工厂建筑中的空调系统和照明系统为对象,研究其能耗预测模型,并建立了节能优化模型,以实现用电节能的目的。

1化工厂建筑的基本情况

本文所研究的对象是化工厂用电系统,与民用建筑或商业建筑相比,工厂中的主要耗电机械都有固定的运作时间,其节能空间较小。而工厂中的辅助设备,比如照明和空调系统,具有较强的可控性,通过对其进行控制可以实现能耗的降低,达到节能减排的目的。

1.1空调系统分析

所研究的化工厂地处夏热冬冷地区,夏季室外空调计算干球温度为34.8℃,湿球温度为28.5℃。所采用的空调为中央式统一温度控制类型的系统,夏季制冷、冬季制热。服务对象为厂区,因此空调温度按照国家节能减排的规定进行统一控制。所研究的化工厂中的空调系统参数如表1所示。

本化工厂08:30一17:30为上班时间,空调在上班时间自动开启,其他时间关闭,且春秋季节不启动空调。空调温度的设定以及每日工厂中人员数量情况如图1所示。由图1可知,当前空调的控制方案较为固定,采用恒温控制方法:而厂区的上班人数是随着上班时间变化的,同时在上班时间中依然存在波动,尤其是午餐时间人数波动较为明显。

1.2照明系统分析

目标建筑的建筑类型为化工厂,内部面积较大,对于照明需求较高,尤其是在阴雨天更加需要充足的照明。目前设计的照明光源按区均匀分布,人工手动开启,以其中的一个厂区为例,其被划分为9个区块,分布如图2所示。

以某阴雨天为例,由于室外光源亮度不足,人工开启了室内照明,则在一个工作日的开启时间的实际情况如图3所示。

分析可知,在全人工操作的情况下,照明系统基本为完全功率投入,包括午间休息时间以及部分区域人员完全下班后,该照明依然投入,没有达到分区管理的效果,电能浪费明显。

2用电节能模型的建立

通过以上分析可知,空调系统的恒温控制方案符合国家节能减排的规划,因此不需要修正。主要存在的问题是空调的投入时间问题,因此本文对空调的投入时间重新进行设计,其投入的计算关系如下:

上式的关系表示,当工区员工人数超过应出勤人数10%,且距离下班时间超过30min时,开启空调,否则空调系统关闭,有效解决了午餐时间的资源浪费,并充分利用了空调系统的余温。

对于照明系统,由于不存在人员多少的问题,只与是否工作和天气状况有关,所以照明系统的控制关系为:

分析上式可知,照明系统为分区自动控制系统,当此区域满足条件,则控制开关送电。当此区域有人工作且天气条件较差时,则开启照明:否则关闭照明系统。所以整个控制系统关系框图如图4所示。

在实际工作中,通过以上逻辑关系在单片机中实现两套系统的机电一体化控制,两套系统的开启和关闭完全不需要人为干预,有效避免了粗放式用电的问题。优化后的系统,在某一典型阴天工作日的下班时间空调系统和照明系统的开启情况如图5所示。

由图可知,由于无人在系统中申请加班,因此空调系统到17:00自动关闭,而各区域的照明系统由于各区域人员离开时间不一致,因此实现了差异化控制。

3结语

本文从电气系统机电控制的角度出发,分析了当前系统的用电弊端,针对此弊端提出了基于人员密度、工作时间安排和环境亮度的空调系统与照明系统控制方法,此自动控制方案实现了差异化电能管理的目的,在实际投运后有效节约了电能。