1、第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 11級電力電子與電力傳動專業級電力電子與電力傳動專業電氣節能技術電氣節能技術學學 時時 20+10任課教師任課教師 王世榮王世榮聯系電話聯系電話第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 一、電動設備節能原則一、電動設備節能原則二、電動設備節能方法二、電動設備節能方法三、節能原理三、節能原理第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 一一電動設備節能原則電動設備節能原則 電是經過精煉的二次能源。目前的電力，主要

2、是由水電是經過精煉的二次能源。目前的電力，主要是由水力或煤、石油等資源轉化而成，轉化效率很低。即使現代力或煤、石油等資源轉化而成，轉化效率很低。即使現代化火力發電廠的轉化效率也只有化火力發電廠的轉化效率也只有40%40%，若把輸電損耗考慮在，若把輸電損耗考慮在內，則只有內，則只有35%35%左右。與其他能源相比，可以說電是高價的左右。與其他能源相比，可以說電是高價的貴重能源。貴重能源。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 就應用來說，與其他能源相比，電就應用來說，與其他能源相比，電具有穩定、無公害、具有穩定、無公害、高效率、便于輸送、便于控制、準確度高高效率、便于輸送、便于控制、

3、準確度高等優點。因此，電等優點。因此，電的使用范圍很廣，從家庭到采光、動力、產熱、化學、電子的使用范圍很廣，從家庭到采光、動力、產熱、化學、電子等工礦企業，需要電就如同需要空氣和水一樣重要。其中，等工礦企業，需要電就如同需要空氣和水一樣重要。其中，在采光和動力在采光和動力( (汽車等除外汽車等除外) )方面，電的應用獨占鰲頭，其用方面，電的應用獨占鰲頭，其用電量占總用電量的電量占總用電量的70708080；在基礎工業中，除電爐、電解；在基礎工業中，除電爐、電解用電外，在普通工廠的總用電量中，動力用電占用電外，在普通工廠的總用電量中，動力用電占70708080；以電燈為主的商店或辦公樓，因為用電

4、采暖制冷，動力耗電以電燈為主的商店或辦公樓，因為用電采暖制冷，動力耗電也在也在5050以上。因此，電動設備的節能占電氣節能的一大半。以上。因此，電動設備的節能占電氣節能的一大半。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 1 1 全面改進電動設備全面改進電動設備 提起電動設備，往往就會想到電動機，但電動設備不提起電動設備，往往就會想到電動機，但電動設備不僅是電動機本身，而是以電動機作動力的全部機械設備，電僅是電動機本身，而是以電動機作動力的全部機械設備，電動機只是設備的動力源。因此，改進電動設備，除改進電動動機只是設備的動力源。因此，改進電動設備，除改進電動機這重要的一項以外，還要改進

5、整個設備，使之合理化。機這重要的一項以外，還要改進整個設備，使之合理化。 電動設備包括的范圍非常廣泛，形式各種各樣，難以電動設備包括的范圍非常廣泛，形式各種各樣，難以一一說明。因此，可根據工作性質和目的不同進行分類，一一說明。因此，可根據工作性質和目的不同進行分類，如表如表2-12-1所示。所示。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 電動設備的工作機理如圖電動設備的工作機理如圖2-1所示：所示： 物質由電動設備做功，物質由電動設備做功，即輸送和加工。為了達即輸送和加工。為了達到生產目的，投入的主到生產目的，投入的主要能量是動力要能

6、量是動力(電氣電氣)和和勞力，要盡可能地將勞勞力，要盡可能地將勞力轉換成動力力轉換成動力(電氣電氣)，以節省勞力。以節省勞力。 在做功過程中，還可加入各種形式的自然能在做功過程中，還可加入各種形式的自然能(包括熱、重力、包括熱、重力、氣體等氣體等)。由于加入能量的方法不同，所得效果也不同。由于加入能量的方法不同，所得效果也不同。例如，例如，有的將促進做功增加能的效率，也有的為達到做功目的還要加有的將促進做功增加能的效率，也有的為達到做功目的還要加入能量而減低能的效率，此外，還有加入的能量沒有做功反而入能量而減低能的效率，此外，還有加入的能量沒有做功反而損耗掉的。損耗掉的。 第第2章章 節能原則

7、與節能方法節能原則與節能方法 損耗有下列幾方面：損耗有下列幾方面：電動機損耗；電動機損耗；動力傳遞損耗動力傳遞損耗(打滑、摩擦等打滑、摩擦等)；多余做功損耗多余做功損耗(過量、修正過量、修正)；控制損耗。控制損耗。 因此，電動設備的節能就是要減少損耗，而且要使包因此，電動設備的節能就是要減少損耗，而且要使包括自然能在內的能量有效地做功。括自然能在內的能量有效地做功。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （1）改進電動設備的重點）改進電動設備的重點 以上述內容為標準，改進電動設備的重點可舉出下列幾以上述內容為標準，改進電動設備的重點可舉出下列幾方面：方面：關于省力和節能方面的勞力和

8、動力的配置是否良好；關于省力和節能方面的勞力和動力的配置是否良好；設備容量是否適合所需的工作量；設備容量是否適合所需的工作量；自然能是否有效地得到利用；自然能是否有效地得到利用；主要能量的動力源是否合適；主要能量的動力源是否合適；控制損耗是否少；控制損耗是否少；動力傳遞方法是否合適。動力傳遞方法是否合適。 為了達到做功目的，要對以上各條進行研究。為了達到做功目的，要對以上各條進行研究。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （2）性能分析（對上述各項的看法）性能分析（對上述各項的看法） 對節能的研究不是籠統的，而應看其效果如何。為此，用對節能的研究不是籠統的，而應看其效果如何。為此

9、，用數字表示節能的效果是很必要的。數字表示節能的效果是很必要的。對于電動設備來說對于電動設備來說，電力輸，電力輸入是比較容易測定的，并可準確地進行計算，但還要把它轉換入是比較容易測定的，并可準確地進行計算，但還要把它轉換成機械功。這種情況，做功量可用成機械功。這種情況，做功量可用W(瓦瓦)或或kW(千瓦千瓦)表示。圖表示。圖2-1中中“達到目的達到目的”不是簡單的機械做功量，而是要以各種不不是簡單的機械做功量，而是要以各種不同的形式表現出來。因此，作為標準要求用單位用電量、電能同的形式表現出來。因此，作為標準要求用單位用電量、電能成本進行比較是合適的，即成本進行比較是合適的，即標準標準生產量總

10、用電量單位用電量 電能單價單位用電量電能成本總用電量支付電費電能單價 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 關于省力和節能方面的動力和勞力配置關于省力和節能方面的動力和勞力配置 在機械工業發展以前，做功都以勞力為主。由于機械工在機械工業發展以前，做功都以勞力為主。由于機械工業的迅速發展以及計算機的出現，不僅減輕了體力勞動的強業的迅速發展以及計算機的出現，不僅減輕了體力勞動的強度，而且在某種程度上也減輕了腦力勞動的強度，出現了勞度，而且在某種程度上也減輕了腦力勞動的強度，出現了勞力向動力轉化的省力化局面。由于用動力代替勞力可減輕勞力向動力轉化的省力化局面。由于用動力代替勞力可減輕勞動

11、強度，所以動力用量隨之增加了。但適當地、正確地管理動強度，所以動力用量隨之增加了。但適當地、正確地管理機械運轉所需的勞力是必要的，管理的好壞，會使電動設備機械運轉所需的勞力是必要的，管理的好壞，會使電動設備的能力和效率大不相同。的能力和效率大不相同。 設備容量是否適合于工作量設備容量是否適合于工作量 設備容量不足，產量馬上會減小；設備容量過大，往往設備容量不足，產量馬上會減小；設備容量過大，往往會造成意想不到的、巨大的浪費。設備過大，效率低下；若會造成意想不到的、巨大的浪費。設備過大，效率低下；若一部分設備容量過大，總設備容量也要增大，還會增加電能一部分設備容量過大，總設備容量也要增大，還會增

12、加電能成本。成本。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 自然能的有效利用自然能的有效利用 自然能，即太陽能、風力、勢能自然能，即太陽能、風力、勢能( (落差落差) )等。其中，有的可以等。其中，有的可以利用，達到節能的目的；但有的卻會起反作用，造成很大的能利用，達到節能的目的；但有的卻會起反作用，造成很大的能量損失。有效利用自然能與發生相反作用的自然能之間，效果量損失。有效利用自然能與發生相反作用的自然能之間，效果相差二倍。相差二倍。例如例如，勢能，勢能( (落差落差)mgh)mgh為為9.89.8質量質量高度。有效地利用勢能，高度。有效地利用勢能，即從高處向低處輸送物體時，幾乎

13、不需要動力；相反，當從低即從高處向低處輸送物體時，幾乎不需要動力；相反，當從低處向高處輸送時，則處向高處輸送時，則 所需動力輸送動力十勢能所需動力輸送動力十勢能這是誰都明白的。但是，因為這是司空見慣的事，往往引不起這是誰都明白的。但是，因為這是司空見慣的事，往往引不起注意，不難設想這可能是節能的一個方面。注意，不難設想這可能是節能的一個方面。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 動力源的電動機是否適當動力源的電動機是否適當 電動設備的主要動力源是電動機，電動機種類很多，各電動設備的主要動力源是電動機，電動機種類很多，各有各的特性。表有各的特性。表2-22-2列出了電動機的分類。列

14、出了電動機的分類。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 關于選擇的電動機是否合適，可以從下列幾方面考慮：關于選擇的電動機是否合適，可以從下列幾方面考慮：(i)(i) 對于特定機械和作業特性是否是最合適的；對于特定機械和作業特性是否是最合適的；(ii)(ii) 容量是否適合于容量是否適合于60%60%100%100%負荷；負荷；(iii)(iii)轉速是否適當；轉速是否適當；(iv)(iv) 形式及安裝方法是否合適；形式及安裝方法是否合適；(v)(v) 動力傳遞方法、負載控制是否適當。動力傳遞方法、負載控制是否適當。在最佳狀態下，使用對特定作業最合適的電動機是很重要的。在最佳狀態下

15、，使用對特定作業最合適的電動機是很重要的。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 適當的控制萬法適當的控制萬法 電動設備需要控制的情況有下列兩種：電動設備需要控制的情況有下列兩種：(i)(i) 負載性質的變化，常常需要改變速度時的控制；負載性質的變化，常常需要改變速度時的控制；(ii)(ii)平常以一定速度運轉，由于負載狀態的變化為了調整輸平常以一定速度運轉，由于負載狀態的變化為了調整輸出功率而進行的控制。出功率而進行的控制。對于第對于第(i)(i)種情況，可根據調速范圍，采用各種控制方法；種情況，可根據調速范圍，采用各種控制方法；對于第對于第(ii)(ii)種情況，一般使用應用范

16、圍最廣的三相感應電動種情況，一般使用應用范圍最廣的三相感應電動機，因為這種電動機速度一定，變速困難，所以常常在負載機，因為這種電動機速度一定，變速困難，所以常常在負載側對負載進行調整，這樣往往把能量浪費在進行負載調整上。側對負載進行調整，這樣往往把能量浪費在進行負載調整上。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 在這種場合，如果進行的是最佳設計，則第在這種場合，如果進行的是最佳設計，則第(ii)(ii)種控制就種控制就不需要了，但實際上因下述理由，一定要改變負載。不需要了，但實際上因下述理由，一定要改變負載。(i)(i) 因生產變化使負載變化；因生產變化使負載變化；(ii)(ii)

17、 因氣溫、季節變化使負載變化；因氣溫、季節變化使負載變化；(iii)(iii)因原材料變化使負載變化；因原材料變化使負載變化；(iv)(iv) 因時間分段使負載變化。因時間分段使負載變化。 因此，不改變負載是不可能的。因此，不改變負載是不可能的。 從而，對于在這種負載變化時輸出功率的調整，需要由從而，對于在這種負載變化時輸出功率的調整，需要由負載變化的頻度和變化量而定，要盡可能考慮經濟的調整方負載變化的頻度和變化量而定，要盡可能考慮經濟的調整方法。法。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 關于電動機的調速方法，如表關于電動機的調速方法，如表2-32-3所示所示: : 第第2章章

18、節能原則與節能方法節能原則與節能方法 動力傳遞方法動力傳遞方法 以電氣為動力源的設備傳遞動力的方法有以下幾種：以電氣為動力源的設備傳遞動力的方法有以下幾種：(i)(i)由皮帶傳遞：其特點是由皮帶傳遞：其特點是 A A 皮帶因打滑、摩擦等損耗多，效率低；皮帶因打滑、摩擦等損耗多，效率低； B B 改變皮帶輪直徑，容易改變速度；改變皮帶輪直徑，容易改變速度； C C 負載急劇變化時，因轉差可緩和振動。負載急劇變化時，因轉差可緩和振動。(ii)(ii)直接連接：電動機的旋轉可直接傳遞出去，效率高。直接連接：電動機的旋轉可直接傳遞出去，效率高。(iii)(iii)電磁耦聯：能控制速度，聯接器大，設備費

19、高。電磁耦聯：能控制速度，聯接器大，設備費高。(iv)(iv)齒輪連接：其特點是齒輪連接：其特點是A A 電動機轉矩可不變地傳遞，沖擊小；電動機轉矩可不變地傳遞，沖擊小；B B 改變齒輪可以改變速度。改變齒輪可以改變速度。第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 (v)(v)離合器連接：其特點是離合器連接：其特點是A A 有轉差損耗，效率低；有轉差損耗，效率低；B B 由于轉差可緩和沖擊；由于轉差可緩和沖擊；C C 動力可自由接脫。動力可自由接脫。(vi)(vi)油壓、氣壓傳遞：其特點是油壓、氣壓傳遞：其特點是A A 因為把動力變成油壓和氣壓傳遞，需要轉換裝置；因為把動力變成油壓和氣壓

20、傳遞，需要轉換裝置；B B 在細小復雜的部分，用軟管傳遞比較容易；在細小復雜的部分，用軟管傳遞比較容易；C C 可用小型裝置輸出較大的轉矩；可用小型裝置輸出較大的轉矩；D D 有漏損，要認真管理。有漏損，要認真管理。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 如上所述，傳遞方法種類繁多、各有優缺點，需如上所述，傳遞方法種類繁多、各有優缺點，需要由最適合設備的方法傳遞。用油壓和氣壓傳遞動力，要由最適合設備的方法傳遞。用油壓和氣壓傳遞動力，其優點很多，新開發的機種也多。但對改成油壓、氣其優點很多，新開發的機種也多。但對改成油壓、氣壓的理由，以及其優點和轉換損耗等要加以認真考慮，壓的理由，以

21、及其優點和轉換損耗等要加以認真考慮，這一點也很重要。這一點也很重要。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 2 2制定改造設備的方針制定改造設備的方針 以上從節能觀點出發，對改進電動設備和存在問題分別以上從節能觀點出發，對改進電動設備和存在問題分別作了說明。接著，應制定改造方針，然后再進行改造。在作了說明。接著，應制定改造方針，然后再進行改造。在這種情況下，雖然找出了存在的問題，但還要考慮從哪方這種情況下，雖然找出了存在的問題，但還要考慮從哪方面、采用什么方法進行改造等問題，如：面、采用什么方法進行改造等問題，如：由于需要設備投資，預算上的問題；由于需要設備投資，預算上的問題；改造

22、后效果確實提高了，但還存在技術上的問題；改造后效果確實提高了，但還存在技術上的問題；不停產進行改造，與何時進行的問題等。不停產進行改造，與何時進行的問題等。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 對于這些問題的決定要有自信和勇氣，因此，把存在的對于這些問題的決定要有自信和勇氣，因此，把存在的許多問題加以清理是必要的。許多問題加以清理是必要的。(1)(1)確定重點改造項目的方法確定重點改造項目的方法 檢修設備，可找出存在的許多問題，為了解決這些問檢修設備，可找出存在的許多問題，為了解決這些問題，應考慮如何進行改造。若要全部改造，就要考慮效果題，應考慮如何進行改造。若要全部改造，就要考

23、慮效果以及是否會半途而廢。對存在的問題中，要確定這次改什以及是否會半途而廢。對存在的問題中，要確定這次改什么、進行到什么程度等問題，制定重點集中的目標，需要么、進行到什么程度等問題，制定重點集中的目標，需要做出改造計劃。做出改造計劃。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 關于確定重點的方法，可考慮以下幾個方面：關于確定重點的方法，可考慮以下幾個方面：(a)(a)要從現存問題最大的部分、生產上關鍵部分、認為效果要從現存問題最大的部分、生產上關鍵部分、認為效果較大的部分進行改造較大的部分進行改造 這種場合，要從企業整體的目的出發，不能有任何差錯，這種場合，要從企業整體的目的出發，不能

24、有任何差錯，如果弄錯了，就成為不符合要求的改造，也就成為沒有效果如果弄錯了，就成為不符合要求的改造，也就成為沒有效果的改造。的改造。(b)(b)從容易著手的設備進行改造從容易著手的設備進行改造 雖然問題弄清楚了，但要進行改造，還需要設備投資雖然問題弄清楚了，但要進行改造，還需要設備投資, ,其結果能否取得投資效果，還有各種擔心；另外，在技術上其結果能否取得投資效果，還有各種擔心；另外，在技術上也要充分慎重的研究。因此，作出決定要有很大勇氣，而且，也要充分慎重的研究。因此，作出決定要有很大勇氣，而且，過分考慮結果也會什么都決定不下來。如果從容易著手的設過分考慮結果也會什么都決定不下來。如果從容易

25、著手的設備開始，循序漸進地改造，再根據積累的經驗還可提出下一備開始，循序漸進地改造，再根據積累的經驗還可提出下一步的改造措施，最后往往能達到預期的目的。步的改造措施，最后往往能達到預期的目的。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 (c)(c)在研究經濟效益的基礎上，實施有效的改造計劃在研究經濟效益的基礎上，實施有效的改造計劃 對于改造的效果，要研究需要多少改造資金以及能在幾年對于改造的效果，要研究需要多少改造資金以及能在幾年內回收投資，一定要進行有經濟效益的改造。內回收投資，一定要進行有經濟效益的改造。 在這種情況下，計算投資效果是很重要的。如果得不到效在這種情況下，計算投資效果

26、是很重要的。如果得不到效果，可以停止改造；若計劃不能一次完成，就把目標放低一果，可以停止改造；若計劃不能一次完成，就把目標放低一點，再次研究經濟效益，直到能得到效益的時候再修改計劃。點，再次研究經濟效益，直到能得到效益的時候再修改計劃。因此在這個范圍實施計劃是很重要的。因此在這個范圍實施計劃是很重要的。 設備改造一旦完成，與新設備時相比，改造費用總是比設備改造一旦完成，與新設備時相比，改造費用總是比較高的，然而，按當初想象的形式改造是相當困難的。但如較高的，然而，按當初想象的形式改造是相當困難的。但如果完成第一階段后，再循序漸進地研究第二階段的改造，最果完成第一階段后，再循序漸進地研究第二階段

27、的改造，最后往往能夠實現當初的目標。后往往能夠實現當初的目標。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 (2)(2)改造時間改造時間改造項目決定后，就要計劃何時進行改造。改造項目決定后，就要計劃何時進行改造。關于改造時間可從長期和短期兩方而考慮：關于改造時間可從長期和短期兩方而考慮：(i)(i)長期考慮：長期考慮：損耗量和改造效果的大小；損耗量和改造效果的大小；設備使用年限和折舊年限；設備使用年限和折舊年限；生產情況；生產情況；年投資預算的估算。年投資預算的估算。(ii)(ii)短期考慮：短期考慮：工廠作業情況和改造停機時間；工廠作業情況和改造停機時間；季節變化；季節變化；機器交付期

28、。機器交付期。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 下面對上述各項作如下說明：下面對上述各項作如下說明：(a)(a)損耗量與改造效果的大小損耗量與改造效果的大小 每天每小時都會發生損耗，其量很大。每天都有巨額資每天每小時都會發生損耗，其量很大。每天都有巨額資金的東西損耗掉，希望能早一天采取改變這種狀態取得巨大金的東西損耗掉，希望能早一天采取改變這種狀態取得巨大效果的措施。如果投資金額和利息能在一年內回收，就應該效果的措施。如果投資金額和利息能在一年內回收，就應該盡快進行改造。盡快進行改造。 (b)(b)設備使用年限和折舊年限設備使用年限和折舊年限 設備都是有壽命的，使用一定時間后

29、，效率也會下降，設備都是有壽命的，使用一定時間后，效率也會下降，若用圖表示，就如圖若用圖表示，就如圖2-2(a)2-2(a)所示。所示。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 圖圖2-2 2-2 設備改造的時間設備改造的時間（a a）設備效率與折舊年限的關系；（）設備效率與折舊年限的關系；（b b）損失的金額與折舊年限的關系）損失的金額與折舊年限的關系1-1-改造時間改造時間P P；2-2-由于效率下降造成的損耗；由于效率下降造成的損耗；3-3-改造時，一年的費用改造時，一年的費用 假定設備的使用壽命為假定設備的使用壽命為1010年，年，1010年后當然要更新，這年后當然要更新，這

30、1010年是設備改造的最長時期；此外，由于損耗，損失的金額隨年是設備改造的最長時期；此外，由于損耗，損失的金額隨效率降低而增大，如圖效率降低而增大，如圖2-2(b)2-2(b)的曲線所示。的曲線所示。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 圖圖2-2 2-2 設備改造的時間設備改造的時間（a a）設備效率與折舊年限的關系；（）設備效率與折舊年限的關系；（b b）損失的金額與折舊年限的關系）損失的金額與折舊年限的關系1-1-改造時間改造時間P P；2-2-由于效率下降造成的損耗；由于效率下降造成的損耗；3-3-改造時，一年的費用改造時，一年的費用 另一方面，設備改造的每年費用另一方面

31、，設備改造的每年費用( (設備投資金額的折舊費十投設備投資金額的折舊費十投資金額的利息資金額的利息- -改造效果的效益改造效果的效益) )，如圖，如圖2-2(b)2-2(b)的虛線所示。因的虛線所示。因此，若現有設備效率下降的損耗金額，大于設備改造每年費用，此，若現有設備效率下降的損耗金額，大于設備改造每年費用，則在這時進行改造設備費用小，這是有利的；改造設備時間就則在這時進行改造設備費用小，這是有利的；改造設備時間就是圖是圖2-2(b)2-2(b)的損耗曲線和改造費用曲線的交點，即圖中的損耗曲線和改造費用曲線的交點，即圖中P P點。點。只要改造效果大，設備改造費用就小，其交點就越來越短只要改

32、造效果大，設備改造費用就小，其交點就越來越短 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 (c)(c)生產情況生產情況 從長期生產設想來看，假定設備能力不足，就需要增加設備從長期生產設想來看，假定設備能力不足，就需要增加設備能力，增加設備的時刻就是改造時間。能力，增加設備的時刻就是改造時間。常有這樣的例子，由于改造設備，增大了設備能力，因此，常有這樣的例子，由于改造設備，增大了設備能力，因此，就不需要增加設備了。就不需要增加設備了。(d)(d)每年投資預算的估算每年投資預算的估算 任何企業設備投資所需的費用，不是沒有限制的。因此，要任何企業設備投資所需的費用，不是沒有限制的。因此，要根據

33、企業年度預算的多少，估計能在哪些方面進行改造，確根據企業年度預算的多少，估計能在哪些方面進行改造，確定輕重緩急，有必要逐年依次按計劃進行。定輕重緩急，有必要逐年依次按計劃進行。 以上是從長期考慮的。其次，對于在年預定計劃中，應以上是從長期考慮的。其次，對于在年預定計劃中，應確定今年哪些設備需要改造，以及什么時候進行改造，并應確定今年哪些設備需要改造，以及什么時候進行改造，并應對一年的短期改造想法加以說明。對一年的短期改造想法加以說明。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 (e)(e)工廠作業情況和停產改造時間工廠作業情況和停產改造時間 工廠是靠經常運轉而提高生產的，停止作業，損失

34、是非常大的。工廠是靠經常運轉而提高生產的，停止作業，損失是非常大的。例如，每月產值為例如，每月產值為P P的工廠，如果停產的工廠，如果停產l l天，就損失天，就損失P P3030。此外，。此外，停產期間的耗費加上勞務費、日常經費等，損失就更大，這些停產期間的耗費加上勞務費、日常經費等，損失就更大，這些就成為改造所需的費用。因此，要盡可能減小損失，仔細研究就成為改造所需的費用。因此，要盡可能減小損失，仔細研究年生產計劃，并進行定期檢查。另外，還要調查作業區的停產年生產計劃，并進行定期檢查。另外，還要調查作業區的停產時間，充分研究符合計劃步調的改造項目、交付日期和改造程時間，充分研究符合計劃步調的

35、改造項目、交付日期和改造程序等。序等。(f)(f)季節變化季節變化 例如對制冷設備的改造，如果在制冷期結束的例如對制冷設備的改造，如果在制冷期結束的9 9月進行，此設備月進行，此設備在來年在來年7 7月使用。因此，在使用前月使用。因此，在使用前9 9個月改造完了，改造效果要個月改造完了，改造效果要到來年到來年7 7月才能表現出來。這樣，月才能表現出來。這樣，9 9個月的投資就白白浪費掉了，個月的投資就白白浪費掉了，設備投資償還費和利息設備投資償還費和利息( (即成本即成本) )提高了，改造的效果就減小了。提高了，改造的效果就減小了。所以，在即將使用之前，盡可能實施改造計劃也是很重要的。所以，在

36、即將使用之前，盡可能實施改造計劃也是很重要的。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 (g)(g)機器交付日期機器交付日期 設備改造時，改造設備所需的機器，有的進貨時間要花一年以設備改造時，改造設備所需的機器，有的進貨時間要花一年以上。為此，對何時進行工程改造、在何時訂貨以及何時完成設上。為此，對何時進行工程改造、在何時訂貨以及何時完成設計等，需要作出完成改造目標的周密的進度表，并使之符合改計等，需要作出完成改造目標的周密的進度表，并使之符合改造進度的計劃。造進度的計劃。以上是以上是關于改造時間的說明，但改造最佳時間是新建或增加設關于改造時間的說明，但改造最佳時間是新建或增加設備的

37、時候。因為舊設備改造花費大，即使有相當大的改造效果，備的時候。因為舊設備改造花費大，即使有相當大的改造效果，經濟上也不合算。而新建和增加設備是從零開始，怎么改造都經濟上也不合算。而新建和增加設備是從零開始，怎么改造都行，只要不失去改造時機就能實現設備合理化。但若到了改造行，只要不失去改造時機就能實現設備合理化。但若到了改造時機，再急急忙忙籌劃，即使好方案也不易實現，因此，要經時機，再急急忙忙籌劃，即使好方案也不易實現，因此，要經常掌握問題的發展，有意識地進行研究是很重要的。常掌握問題的發展，有意識地進行研究是很重要的。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 3 3設備改造的經濟效益

38、設備改造的經濟效益 改選方案出來后，應進行經濟核算，作為決定改造意改選方案出來后，應進行經濟核算，作為決定改造意向的資料。其最簡單的方法是計算幾年能回收改造的費用，向的資料。其最簡單的方法是計算幾年能回收改造的費用，可用式子表示為可用式子表示為 個月的收益改造后改造投資金額工程費回收期限1具體的經濟效益研究如下：具體的經濟效益研究如下：（1 1）改造效果）改造效果合計改造效果其他效果換算金額改造后減少的勞務費改造后增產金額電費單價改造后減小的電費 ckWh 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （2 2）改造的投資金額）改造的投資金額 改造所需的投資總額改造時停產損失直接改造的設備

39、投資額 （3 3）改造工程增加的年費用）改造工程增加的年費用 改造工程增加的總經費約稅率投資金額稅加附約利率投資金額費理修約利率投資金額息利年約折舊年限改造工程投資金額改造工程折舊費 0.1 0.1 0.1 10 （4 4）改造效益）改造效益 改造工程增加的經費年元改造效果年元改造效益/第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （5 5）改造工程實施的起點）改造工程實施的起點改造效果改造效果改造工程用經費增加額改造工程用經費增加額（6 6）計算改造效果用的電能和石油等單價的確定方法）計算改造效果用的電能和石油等單價的確定方法由于石油和電能單價由于石油和電能單價逐年上漲。在這種情逐年上漲

40、。在這種情況下，用現在的單價況下，用現在的單價也行，但為了更精確也行，但為了更精確的計算，可延長過去的計算，可延長過去單價上升曲線，算出單價上升曲線，算出估計單價，就比較精估計單價，就比較精確確( (參見圖參見圖2-3)2-3)。2BA平均估計單價第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 二、電動設備節電方法二、電動設備節電方法 作為動力源的電動機，從家用電器到鋼鐵、汽車、化學、作為動力源的電動機，從家用電器到鋼鐵、汽車、化學、造紙以及生產設備等工礦企業中使用得非常廣泛，將來會使造紙以及生產設備等工礦企業中使用得非常廣泛，將來會使用得更廣泛。用得更廣泛。 電是由水力、石油、煤炭、鈾等一

41、次能源轉變而成的二電是由水力、石油、煤炭、鈾等一次能源轉變而成的二次能源，約占能源總需要量的次能源，約占能源總需要量的30%30%。因此，合理用電是企業經。因此，合理用電是企業經營上對付電費上漲及供電不穩定局面的非常重要的措施。營上對付電費上漲及供電不穩定局面的非常重要的措施。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 電動設備節電的具體做法有以下幾方面：電動設備節電的具體做法有以下幾方面：(1)(1)采用高效機器減小耗電量；采用高效機器減小耗電量；(2)(2)改進控制方式，提高運轉效率；改進控制方式，提高運轉效率；(3)(3)提高功率因數，節省電費；提高功率因數，節省電費；(4)(4

42、)改變驅動容量，達到最佳運轉狀態；改變驅動容量，達到最佳運轉狀態；(5)(5)防止空轉，減小不必要的耗電量；防止空轉，減小不必要的耗電量；(6)(6)改善動力傳遞方式，提高運轉效率。改善動力傳遞方式，提高運轉效率。 應對以上這些方面進行綜合分析研究，決定實施方法。關于應對以上這些方面進行綜合分析研究，決定實施方法。關于(3)(3)(5)(5)項，項，往往要由各用戶充分研究后實施。在往往要由各用戶充分研究后實施。在(1)(1)項中，就電動機來說，與標準電動項中，就電動機來說，與標準電動機相比，效率高的電動機就相當于節電型電動機。機相比，效率高的電動機就相當于節電型電動機。(2)(2)項指電動機變

43、速運轉，項指電動機變速運轉，有改變定子頻率調速、調節定子電壓調速等等方法。有改變定子頻率調速、調節定子電壓調速等等方法。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 三、節電原理三、節電原理 由于電力供需矛盾的日益突出，嚴重束縛和制約了經濟的由于電力供需矛盾的日益突出，嚴重束縛和制約了經濟的快速增長，國家發改委、國家電監會聯合下發了快速增長，國家發改委、國家電監會聯合下發了加強電力需加強電力需求側管理工作的指導意見求側管理工作的指導意見的通知，明確要求電力用戶增強節的通知，明確要求電力用戶增強節能意識，積極采用先進的節電技術與產品，優化用電方式，提能意識，積極采用先進的節電技術與產品，優

44、化用電方式，提高電源使用效率，減小電力消耗。電價的不斷上漲，導致電費高電源使用效率，減小電力消耗。電價的不斷上漲，導致電費開支占各企事業單位總費用的比重越來越大，在有的單位甚至開支占各企事業單位總費用的比重越來越大，在有的單位甚至成了沉重的經濟負擔，也是困擾已久的管理難題。在這種形勢成了沉重的經濟負擔，也是困擾已久的管理難題。在這種形勢下，及時采用先進的節電技術和產品，以降低費用，獲取長期下，及時采用先進的節電技術和產品，以降低費用，獲取長期收益便勢在必行，也是落實科學發展觀，建立節約型和諧社會收益便勢在必行，也是落實科學發展觀，建立節約型和諧社會的必由之路。的必由之路。 第第2章章 節能原則

45、與節能方法節能原則與節能方法 1 1系統節電技術概述系統節電技術概述 隨著科學技術的發展，在需求側電力系統中用電設備的隨著科學技術的發展，在需求側電力系統中用電設備的多樣化，產生的浪涌、諧波導致了用電環境的惡化，這些浪多樣化，產生的浪涌、諧波導致了用電環境的惡化，這些浪涌、諧波不但危害用電設備本身的使用安全和使用壽命，同涌、諧波不但危害用電設備本身的使用安全和使用壽命，同時也導致用電量上升，增加了用戶的經濟負擔。中國在很早時也導致用電量上升，增加了用戶的經濟負擔。中國在很早以前就有了一些節電技術，但這些技術是基于當時供電電壓以前就有了一些節電技術，但這些技術是基于當時供電電壓不穩的基礎上開發的

46、，主要的功能局限在變頻、調整電壓以不穩的基礎上開發的，主要的功能局限在變頻、調整電壓以及無源濾波上，在中國的應用已經很多年，但一直沒有得到及無源濾波上，在中國的應用已經很多年，但一直沒有得到大面積的推廣，主要原因如下：大面積的推廣，主要原因如下： （1）變頻技術產生大量的奇次諧波，雖然在單臺設備上節約變頻技術產生大量的奇次諧波，雖然在單臺設備上節約電能，但嚴重影響了其它設備的使用壽命和使用效率；電能，但嚴重影響了其它設備的使用壽命和使用效率； （2）變頻器只針對可調速電機，應用環境有限；變頻器只針對可調速電機，應用環境有限； （3）變頻器串聯接入客戶的低壓電力系統，對客戶的供電變頻器串聯接入客

47、戶的低壓電力系統，對客戶的供電安全存在隱患。安全存在隱患。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 由系統節電技術和專用節電技術組成的新型節電技術以其由系統節電技術和專用節電技術組成的新型節電技術以其安全、經濟、有效的特點逐漸取代了變頻器等傳統節電產品，安全、經濟、有效的特點逐漸取代了變頻器等傳統節電產品，經過幾年在全國的應用，產生了巨大的經濟效益和社會效益，經過幾年在全國的應用，產生了巨大的經濟效益和社會效益，得到了大量客戶的認可，顯示出了系統節電技術的技術優勢和得到了大量客戶的認可，顯示出了系統節電技術的技術優勢和成本優勢，其產品價格只有傳統節電產品的成本優勢，其產品價格只有傳統

48、節電產品的50，對于客戶來，對于客戶來說有更好的經濟效應，而且能適應客戶電力系統的增容和負荷說有更好的經濟效應，而且能適應客戶電力系統的增容和負荷特點變化，主要來說，系統節電技術具有以下特點：特點變化，主要來說，系統節電技術具有以下特點： （1）系統節電技術的價值：節省系統節電技術的價值：節省10%以上的電費開支；保護以上的電費開支；保護用電設備，降低維護費用；延長設備的使用壽命。用電設備，降低維護費用；延長設備的使用壽命。 （2）節電率高于節電率高于10。 （3）安全性：系統節電器并聯接入，對原電力系統無任何負安全性：系統節電器并聯接入，對原電力系統無任何負面影響；產品內置高靈敏度電子保護器

49、、外裝空氣開關雙保面影響；產品內置高靈敏度電子保護器、外裝空氣開關雙保險；專用串聯產品設有自動旁路功能，安全性高。險；專用串聯產品設有自動旁路功能，安全性高。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （4）投資總額相當于以下兩種表述方式之一：年用電總量投資總額相當于以下兩種表述方式之一：年用電總量(萬度萬度)的的1/8(萬元萬元)；年平均實際運行功率的；年平均實際運行功率的1/25（萬元）。（萬元）。（5）二年左右收回全部投資。二年左右收回全部投資。（6）產品使用壽命產品使用壽命10年以上，投資回收比為年以上，投資回收比為1 5。 2系統節電技術原理系統節電技術原理 在討論系統節電技

50、術原理之前，我們先了解什么是瞬變、在討論系統節電技術原理之前，我們先了解什么是瞬變、浪涌和諧波。浪涌和諧波。（1）什么是瞬變？）什么是瞬變？ 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （1）什么是瞬變？）什么是瞬變？ 瞬變是一種瞬間的高爆發的電能，無論是民用電還是工瞬變是一種瞬間的高爆發的電能，無論是民用電還是工業用電，它們存在于幾乎所有的電力系統中。這些瞬變、浪業用電，它們存在于幾乎所有的電力系統中。這些瞬變、浪涌從發生到消失的過程非常之快，屬于微秒到皮秒級，而其涌從發生到消失的過程非常之快，屬于微秒到皮秒級，而其電壓幅值可以高出正常電壓的幾十、幾百甚至幾千倍。據實電壓幅值可以高出正

51、常電壓的幾十、幾百甚至幾千倍。據實驗證明：在驗證明：在120V的電路中，電流為的電路中，電流為15A/小時，瞬變、浪涌發小時，瞬變、浪涌發生的頻率為生的頻率為40000個個/小時，持續時間為小時，持續時間為100微秒。微秒。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （2）瞬變是如何產生的？）瞬變是如何產生的？ 瞬變產生的來源主要有兩個方面：瞬變產生的來源主要有兩個方面：一是環境的一是環境的。雷電感應。雷電感應電壓、輸變電站大型開關的閉合、鄰居大型負載的起停，都會電壓、輸變電站大型開關的閉合、鄰居大型負載的起停，都會伴隨有瞬變進入到用電系統。環境因素產生的瞬變占一個系統伴隨有瞬變進入到

52、用電系統。環境因素產生的瞬變占一個系統瞬變總量的瞬變總量的20%-30%；二是用電系統內部產生的二是用電系統內部產生的，它占一個，它占一個系統瞬變總量的系統瞬變總量的70%-80%。任何負載的起停和運行都會產生。任何負載的起停和運行都會產生大量的瞬變，再反饋到本身的用電系統中。電弧放電也是瞬變大量的瞬變，再反饋到本身的用電系統中。電弧放電也是瞬變的一個主要來源。它可能是由不良和松動的電氣連接引起，或的一個主要來源。它可能是由不良和松動的電氣連接引起，或由老舊的不干凈的電刷引起。由老舊的不干凈的電刷引起。 隨著科技的迅速發展，與信息產業相關的電子設備如激光隨著科技的迅速發展，與信息產業相關的電子

53、設備如激光打印機、電腦工作站、各種服務器、調制解調器、路由器、掃打印機、電腦工作站、各種服務器、調制解調器、路由器、掃描器、傳真機、網絡接入商工作站等設備，由于體積越來越小描器、傳真機、網絡接入商工作站等設備，由于體積越來越小的電子集成線路板及芯片對系統過電壓的防護非常脆弱，而整的電子集成線路板及芯片對系統過電壓的防護非常脆弱，而整個系統產生出的大量的、無時不在的瞬變，通過設備線路擴散，個系統產生出的大量的、無時不在的瞬變，通過設備線路擴散，反饋到電網中，影響到整個系統。反饋到電網中，影響到整個系統。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （3）瞬變與增加電耗的直接和間接的關系）瞬

54、變與增加電耗的直接和間接的關系瞬變使一個用電系統的電耗增加的方式有三種：瞬變使一個用電系統的電耗增加的方式有三種：系統效率下降系統效率下降 瞬變對所有的開關裝置、接觸元件、線包繞組、半導體瞬變對所有的開關裝置、接觸元件、線包繞組、半導體元件等，都有沖擊作用，使電機、燈光及系統中所有的用電元件等，都有沖擊作用，使電機、燈光及系統中所有的用電裝置的用電效率下降。研究發現，瞬變使線路電耗增加裝置的用電效率下降。研究發現，瞬變使線路電耗增加8.05%。由于經年累月的沖擊，瞬變會在開關裝置及其它接。由于經年累月的沖擊，瞬變會在開關裝置及其它接觸性器件上造成氧化性碳膜層。在電機接觸器上，每觸性器件上造成氧

55、化性碳膜層。在電機接觸器上，每1歐姆阻歐姆阻抗的氧化性碳膜層的生成和存在，可使電機的效率損失抗的氧化性碳膜層的生成和存在，可使電機的效率損失13%。對于變壓器而言，瞬變將使變壓器效率降低對于變壓器而言，瞬變將使變壓器效率降低10%-30%。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 電機溫度升高電機溫度升高電機的溫升是由于瞬變使電感性負載電流損失增加和銅損提高電機的溫升是由于瞬變使電感性負載電流損失增加和銅損提高而造成，由于瞬變高壓的沖擊，多余的電能轉換成熱能，因而而造成，由于瞬變高壓的沖擊，多余的電能轉換成熱能，因而使電機的溫度上升。電機溫度每上升使電機的溫度上升。電機溫度每上升1度

56、，大約增加度，大約增加4%的電耗。的電耗。電表轉速加快電表轉速加快驅動電度表表盤的同時性力矩的大小，取決于電路中同時性電驅動電度表表盤的同時性力矩的大小，取決于電路中同時性電壓與電流的大小。由于瞬變是突發式的過壓，因此會嚴重地影壓與電流的大小。由于瞬變是突發式的過壓，因此會嚴重地影響感性電度表表盤的作用力矩和轉速，使表盤發生階躍式的轉響感性電度表表盤的作用力矩和轉速，使表盤發生階躍式的轉快，其結果會導致電度表對一個系統總的用電量的過度計量，快，其結果會導致電度表對一個系統總的用電量的過度計量，此種過度計量，最高幅度可達此種過度計量，最高幅度可達30%。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與

57、節能方法 通過以上的闡述，可以得出以下結論：通過以上的闡述，可以得出以下結論： 瞬變的危害不僅會使一個系統的電耗增加、用戶多付電瞬變的危害不僅會使一個系統的電耗增加、用戶多付電費，而且嚴重影響到設備的安全。赫氏菲爾得先生持續了費，而且嚴重影響到設備的安全。赫氏菲爾得先生持續了7年的時間的一系列研究還發現，當電機線包繞組的耐壓從年的時間的一系列研究還發現，當電機線包繞組的耐壓從2000V提高到提高到6000V以上的耐壓水平時，電機被燒毀的機會以上的耐壓水平時，電機被燒毀的機會減低減低80%。該項研究不但證明了瞬變對電機安全性的影響，。該項研究不但證明了瞬變對電機安全性的影響，還說明還說明2000

58、V6000V之間的瞬變對電機安全性的影響最大。之間的瞬變對電機安全性的影響最大。但問題是提高了線包繞組的耐壓水平意味著電機的制造成本但問題是提高了線包繞組的耐壓水平意味著電機的制造成本提高，故不是一個解決問題的切實可行的方法。除電機外，提高，故不是一個解決問題的切實可行的方法。除電機外，瞬變還影響到所有的電子設備、電腦系統、燈光系統、配電瞬變還影響到所有的電子設備、電腦系統、燈光系統、配電設備，使它們蕩機、損壞、壽命縮短、發生火災等。設備，使它們蕩機、損壞、壽命縮短、發生火災等。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 （4）節電原理）節電原理系統節電器經由緩沖、降溫、潔凈三大綜合作

59、用，而最終達到系統節電器經由緩沖、降溫、潔凈三大綜合作用，而最終達到節電的作用。節電的作用。緩沖節電緩沖節電系統節電器的應用將從兩個方面切斷瞬變對電表的階躍式沖擊：系統節電器的應用將從兩個方面切斷瞬變對電表的階躍式沖擊：一是堵截外部的來路一是堵截外部的來路；二是切斷內部的回路二是切斷內部的回路。系統節電器可使。系統節電器可使電表的計量復歸正常，用多少電，電表就正常計量多少。電表的計量復歸正常，用多少電，電表就正常計量多少。 降溫節電降溫節電前面已經提到，由于瞬變的影響，鐵芯材料由于過度的磁滯而使前面已經提到，由于瞬變的影響，鐵芯材料由于過度的磁滯而使電流損失增加，結果使感性負載，尤其是電機、變

60、壓器的溫度上電流損失增加，結果使感性負載，尤其是電機、變壓器的溫度上升，用電效率下降。系統節電器的箝位電壓在火線與零線間的箝升，用電效率下降。系統節電器的箝位電壓在火線與零線間的箝位值為位值為250V，所有高于，所有高于250V的電壓均被迅速抑制，從而抑制了的電壓均被迅速抑制，從而抑制了過壓，使其對末端負載和整個系統的影響減少到最輕的程度。過壓，使其對末端負載和整個系統的影響減少到最輕的程度。 第第2章章 節能原則與節能方法節能原則與節能方法 清潔節電清潔節電 系統節電器在正確安裝之后，會使接觸器及電路中的氧系統節電器在正確安裝之后，會使接觸器及電路中的氧化性碳膜層不再生成，甚至使接觸器觸頭表