制藥企業(yè)的用電負荷主要包括生產(chǎn)型和非生產(chǎn)型2種,其中,非生產(chǎn)型主要指生活區(qū)和辦公區(qū)用電所產(chǎn)生的負荷,與生產(chǎn)型用電負荷相比,非生產(chǎn)型用電負荷的功率因數(shù)長期趨于穩(wěn)定。生產(chǎn)型不僅包括照明設(shè)備、發(fā)酵設(shè)備產(chǎn)生的用電負荷,還包括空調(diào)設(shè)備以及灌裝設(shè)備產(chǎn)生的用電負荷(-)。由于上述設(shè)備的額定功率存在較大差異,使用頻次也不盡相同,加之淡旺季用電量差異較大,導(dǎo)致功率因數(shù)較低,進而導(dǎo)致電能的利用率降低,對用電質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
功率因數(shù)包括有功功率、無功功率及視在功率,采用cosφ表示。在交流電流中,功率因數(shù)可以用有功功率和視在功率的比值表示,公式為cosφ=P/S,其中,φ表示功率因數(shù)角。促進功率因數(shù)的根本目的在于提升有用功的占比,減少無用功過的消耗,提升電能質(zhì)量,節(jié)約企業(yè)成本。
制藥企業(yè)的生活區(qū)、辦公區(qū)和生產(chǎn)區(qū),存放著分裝機、灌裝機、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及凍干機等,為保障上述設(shè)備正常運行,還存放著電機系統(tǒng),這導(dǎo)致電力系統(tǒng)大多為感性負載(見圖1)。為促進上述設(shè)備功率因數(shù)的提升,實現(xiàn)對無用功的補償,常用的方法就是將電容器并聯(lián)到原有電路中。
通常情況下,為確保供電的穩(wěn)定性,制藥企業(yè)大多具有獨立的變電所,或者配置有單獨的配電室。盡管這樣做能夠提供相對平穩(wěn)的電流電壓,但由于用電負荷是實時變化的,低壓也會隨之而變化。為滿足生產(chǎn)需要,當(dāng)一個回路的用電負荷需要一定的有功功率,與此同時也會輸送一定的無功功率。若無功功率在總功率中的占比越大,則輸送至負荷端的電壓越低,用電線路會面臨較大的電壓損失。因此,制藥企業(yè)提升功率因數(shù)具有重要的意義。
3.1改善電能質(zhì)量
促進功率因數(shù)提升,能夠在一定程度上減少電壓的損失,確保電壓能夠滿足設(shè)備正常運行的需求。一旦電壓出現(xiàn)不穩(wěn)和過低的現(xiàn)象,會對設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品精度產(chǎn)生不良影響,嚴重的會導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮短,甚至引發(fā)設(shè)備燒毀。
3.2節(jié)省電力設(shè)備的投資
提升功率因數(shù),能夠降低變電設(shè)計總?cè)萘浚?jié)省制藥企業(yè)在變壓器上的資金投入,同時也會導(dǎo)致配套電器設(shè)備的容量降低,減少設(shè)備的維修和保養(yǎng)費用以及電能損耗。
3.3節(jié)約電費
為促進電能質(zhì)量提升,國家鼓勵企業(yè)提升電力系統(tǒng)功率因數(shù),標(biāo)準(zhǔn)基數(shù)為0.9。若功率因數(shù)處于0.9~0.95區(qū)間段,采取不獎不罰的措施;若功率因數(shù)在0.95之上,則依據(jù)相應(yīng)的比例,予以降低相應(yīng)電費的獎勵;當(dāng)功率因數(shù)在0.9之下,則需要依據(jù)不同檔次,施以增收電費的處罰。調(diào)查顯示,部分企業(yè)在淡季會進行停產(chǎn)維修,罰款電費較高。因此,提升功率因數(shù),是一勞永逸的事情,能夠降低淡季的罰款,節(jié)約電費開支。
3.4提升電能利用率
通過提升制藥企業(yè)功率因數(shù),能夠在一定程度上避免電能損失,節(jié)約制藥企業(yè)在購買設(shè)備和線路方面耗費的成本,促進電能利用率提升。
4.提升功率因數(shù)的方法
4.1提升功率因數(shù)
制藥企業(yè)管理者應(yīng)明確功率因數(shù)提升不僅能夠提升企業(yè)的經(jīng)濟效益,還有助于提升社會效益。在此基礎(chǔ)上,企業(yè)要加的方法。以下是2種常見的提高功率因數(shù)的方法提升設(shè)備自然功率因數(shù)綜合運用各種方法,提升變壓器的負載率,改善設(shè)備運行狀況,促進負荷功率因數(shù)提升。
(1)提升變壓器負載率
在變壓器型號選擇上,應(yīng)結(jié)合企業(yè)的總負荷,對變壓器容量進行合理選擇。通常企業(yè)會選擇一臺主變壓器,一臺輔變壓器,將實際運行負債率設(shè)定為80%較為合理。若制藥企業(yè)用電需求量恒定,提升功率因數(shù),能夠降低變壓器總?cè)萘浚蚴亲儔浩鬏敵鲇泄β蕰r,有功功率與變壓器功率因數(shù)屬于正相關(guān)關(guān)系,因此,提升功率因數(shù)也可作為減少變壓器容量的一種途徑。變壓器負載率降低,功率因數(shù)也會隨之降低,因此,制藥企業(yè)應(yīng)對變壓器運行方式進行合理調(diào)整,防止變壓器出現(xiàn)長時間低載運行的情況。
(2)合理選擇電動機
異步電機和伺服電機是大部分制藥企業(yè)選擇的主要動力負荷類型,即便這樣的電機處于空載狀態(tài),都會產(chǎn)生無功功率。因此,要從根本上促進電機功率因數(shù)提升,就要避免出現(xiàn)空載運行狀態(tài),大限度地提升電機的負載率,盡量使電機處于滿載狀態(tài)下運行。
(3)做好電機日常運維工作
定子和轉(zhuǎn)子決定異步電機的結(jié)構(gòu),電機消耗的無功功率隨著定子和轉(zhuǎn)子氣隙變大而變大。因此,在日常工作中,應(yīng)注重異步電機的保養(yǎng)工作。
4.2 人工補償法
人工補償又稱無功補償,是指借助于將集成電容器并聯(lián)進感性負載,就地補償電機設(shè)備的無功功率,實現(xiàn)對無功功率的補償,提升功率因數(shù)。這種補償方法又可劃分為以下3種類型。
(1)高壓集中補償
在制藥企業(yè)變電所的6kV/10kV母線上安裝電容器,實現(xiàn)對電源側(cè)無功功率的補償,通過這種方式,能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的集中管理,但這種方法無法補償?shù)截摵蓚?cè)的無功功率,存在局限性。
(2)低壓分組補償
在車間配電室的分路出線上并聯(lián)變?nèi)萜鹘M,結(jié)合局部回路的負荷變動情況,選擇運行或者斷開變?nèi)萜鳌U{(diào)查顯示,大部分制藥企業(yè)選用的是這種補償方法,不僅補償效果好,且能夠使電容器得到充分利用。
(3)低壓單獨補償
結(jié)合用電設(shè)備無功功率的需求量,將相應(yīng)數(shù)量的電容器組連接設(shè)備,這種補償方式適合低壓條件下容量大的設(shè)備,具有良好的補償效果,但由于利用率低,采用這種補償方法的并不多。
5.制藥企業(yè)運行維護無功補償設(shè)備的方法
制定并持續(xù)優(yōu)化無功補償設(shè)備的方法是促進制藥企業(yè)設(shè)備運行維護管理水平提升的重要途徑。為了提升維護效果,制藥企業(yè)應(yīng)以相應(yīng)的規(guī)章制度作為約束,科學(xué)設(shè)定考核方法,形成設(shè)備維護效果的保障。①制藥企業(yè)在管理變電所的過程中,應(yīng)重視編制正式的操作規(guī)程,制定應(yīng)急方案,重視對工作人員的考核。②變電所值班人員應(yīng)隨時查看無功補償設(shè)備運行情況,一旦發(fā)現(xiàn)異常,及時予以處理,并定期檢查,防止出現(xiàn)安全隱患。同時要記錄好故障發(fā)生時間、原因以及故障類型,為制定解決方案提供參考。③完善員工考核制度,定期舉辦針對功率因數(shù)相關(guān)知識的培訓(xùn),積極落實培訓(xùn)工作的執(zhí)行情況。
6.安科瑞在制藥企業(yè)的解決方案
6.1平臺概述
AcrelEMS-BP能效管理系統(tǒng),集電力監(jiān)控、能源管理、設(shè)備運維于一體。平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式,對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理,監(jiān)測企業(yè)電、水、氣、冷熱量及壓縮空氣等各類能源的消耗情況,通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析,為企業(yè)加強能源管理,提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。
安科瑞生物制藥能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺,它集成35KV/10KV 的10KV/O.4KV電力監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng),充電樁管理系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù),通過一個平臺即可對制藥廠區(qū)全局的用電和用電安全進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度,同時滿足用戶用電可靠、安全、穩(wěn)定、有序的要求。
6.2平臺拓撲圖
6.3平臺子系統(tǒng)
(1)電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所,對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控,對0.4kV出線配置多功能計量儀表,用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況,可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄
(2)能耗管理系統(tǒng)
建立的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng),對生物制藥各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便生物制藥用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況,同時能更快速的掌握點位的報警,并為生物制藥削峰填谷、調(diào)整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。
(3)馬達監(jiān)控
馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。
(4)智慧消防
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù),將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò),并對這些設(shè)備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位,實時動態(tài)采集消防信息,通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防,實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防,到火情報警,再到控制聯(lián)動,在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行,用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運行狀況,并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下,在幾秒時間內(nèi),相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段,就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。
(5)充電樁管理平臺
充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充"信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。
6.4相關(guān)平臺部署硬件選型清單
6.4.1電力監(jiān)控及馬達保護系統(tǒng)
7.結(jié)語
在探討功率因數(shù)提升對制藥企業(yè)的意義的基礎(chǔ)上,總結(jié)了常用的提升功率因數(shù)的方法。企業(yè)在實踐應(yīng)用中往往會建立在對自身情況進行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,綜合考慮設(shè)備、技術(shù)和經(jīng)濟投入等因素的影響,合理選擇無功補償方式,確保補償效果好。
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