摘要
本文介紹了水泥企業(yè)的供電特點，并根據(jù)其特點分析，提出相應的改進措施及建議，標明改進中的注意事項。介紹了技改后生產(chǎn)線的用電情況，達到了節(jié)電目的。
隨著水泥生產(chǎn)技術的日益成熟，生產(chǎn)過程中使用的設備裝機容量也越來越大。以我公司為例，水泥生產(chǎn)過程中，企業(yè)電費支出所占生產(chǎn)成本的比例一般要達到35％左右（有余熱發(fā)電系統(tǒng)時電費所占比例有可能小于此值），可見減少電費支出對控制水泥企業(yè)的生產(chǎn)成本有積極意義。
以某水泥廠為例，該水泥廠建有一條4?000 t/d生產(chǎn)線，配套使用的生料立磨電動機為10 kV/2?800 kW，水泥磨電動機10 kV/3?550 kW，輥壓機電動機10 kV/2?800（1?400×2）kW，窯尾高溫風機電動機10 kV/2?240 kW，生料立磨循環(huán)風機電動機為10 kV/2?240 kW，以上設備的裝機容量之和已經(jīng)達到13?630 kW，還有煤磨、煤磨風機、窯主傳、頭排風機、尾排風機，還要有水泥磨循環(huán)風機、石灰石破碎機、皮帶運輸設備和堆取料機等，一條4?000 t/d生產(chǎn)線總裝機容量往往要達到22?000 kW左右。廠區(qū)降壓站裝備有SZ11-12500/35變壓器2臺，并聯(lián)運行。無功補償裝備3×900 kvar電容器一套。
 
1　水泥企業(yè)的供電特點
要想通過加強對降壓站的管理，降低電費的支出，首先要對水泥廠的供電特點、線路布置進行分析。水泥生產(chǎn)企業(yè)的供電系統(tǒng)大多有以下特點：
（1）水泥廠由于生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生較多的粉塵、噪聲，廠址一般距離城鎮(zhèn)較遠，外部供電線路較長。
（2）現(xiàn)在水泥生產(chǎn)企業(yè)的廠區(qū)面積相對緊湊，設備布置密度大。供電以廠區(qū)內(nèi)的降壓站為中心，向四周呈輻射狀供電。供電距離短、半徑小，只有幾百米，一般不超過1?000 m。
（3）在初始設計時，出于安全系數(shù)的考慮，對供電電纜截面載流量的選型有一定的冗余，線路的電壓降比較小。
（4）主機設備的裝機容量較大，如示例中水泥磨電動機、輥壓機電動機、生料磨電動機和窯尾高溫風機電動機。其他設備的電動機容量一般不超過110 kW。
（5）所有設備中除回轉(zhuǎn)窯及周邊配套設備要24 h運轉(zhuǎn)，其他設備配合倉存可以充分利用分時電價進行避峰填谷，分時段開機。
（6）用電設備相對集中，便于在中壓電力室安裝電容器柜，對功率因數(shù)進行集中補償。
（7）現(xiàn)在的水泥生產(chǎn)企業(yè)大多使用集散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）。
（8）水泥生產(chǎn)企業(yè)的行業(yè)特點是夜班在崗人員相比白天要少。
 
2　采取的相應措施
（1）降壓站由于距離城鎮(zhèn)較遠，在設計初期，盡可能選用35 kV及以上電壓等級進廠。選用的供電電壓越高，線路的線損越小。在相同長度、相同截面的線路上輸送相同功耗的電能，電壓越高則電流越小，線路損耗也越小。
（2）對降壓站的主變壓器進行合理選型。在經(jīng)濟條件許可的前提下，優(yōu)先選用新型節(jié)能變壓器。例如我國生產(chǎn)的非晶合金鐵心的S11系列配電變壓器的空載損耗較S9系列要降低75%左右。
（3）運輸設備在停機時要徹底把物料排空，杜絕設備帶載啟動，以降低因啟動電流大、啟動時間長而造成的電能損失。
（4）在做好“避峰填谷”的同時，盡量避免頻繁地啟動大型設備，一方面可以減少啟動電流對線路的沖擊，另一方面由于設備從啟動到正常運行的時間段內(nèi)不能立刻加載，這段時間的電動機效率較低。
（5）水泥生產(chǎn)過程中，特別是熟料的制備需要較高的溫度，為了營造良好的工作環(huán)境，需要對車間的環(huán)境溫度和主要設備部件的運行溫度進行調(diào)控。應當針對設備的使用情況，加強對環(huán)境溫度的監(jiān)測，保證設備的溫升在允許范圍之內(nèi)即可，不宜過于追求降溫而產(chǎn)生不必要的電耗。
（6）充分利用變壓器的有載調(diào)壓功能，適當控制電動機的啟動電壓，可以降低損耗。根據(jù)文獻[1]，運行電壓+5％（399 V）左右下降到額定電壓（380 V）時，有功功率下降9.37％，無功功率下降17.5％；如運行電壓再下降5％（361 V）時，則有功功率下降2.83％，無功功率下降37.68％，綜合節(jié)電率達到15％左右?，F(xiàn)在很多電動機生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的電動機，可以在供電電壓偏離額定電壓±10％的情況下仍能良好地運行。
（7）廠區(qū)內(nèi)的水泵、風機等設備有條件要使用變頻器或軟啟動，對于10 kV中壓風機電動機選用高壓變頻器，磨機電動機選用水阻柜或進相機啟動，可以提高電動機的功率因數(shù)，補償無功功率，節(jié)約用電。
（8）降壓站要安裝電容器進行集中補償，并對使用變頻器多的電力室安裝諧波治理設備，克服傳統(tǒng)無功補償和諧波治理裝置的不足，為用電負荷提供快速、連續(xù)有源動態(tài)無功補償和諧波濾波，具有補償效果好、響應時間短的優(yōu)點。
（9）由于水泥企業(yè)的生產(chǎn)特點，夜班在崗人員相比白天要少?？梢酝ㄟ^DCS系統(tǒng)控制非必要地點照明，采取分時或分段式照明。同時，照明燈選用新型LED燈或其他節(jié)能型燈具，有條件的企業(yè)廠區(qū)內(nèi)道路照明可以選用太陽能燈具。
（10）降壓站的兩臺變壓器可以采取分段運行的方式。在原料線和水泥磨避峰或間歇停機時，水泥廠內(nèi)只有回轉(zhuǎn)窯、煤磨和高溫、頭排、尾排、循環(huán)風機、篦冷機及風機群等設備用電。如果一臺變壓器的容量能夠滿足上述設備的負荷需求，可以只用一臺變壓器進行供電，減少變壓器自身的損耗。
 
3　注意事項
（1）通過調(diào)節(jié)變壓器的有載調(diào)壓進行電壓調(diào)整時，調(diào)節(jié)頻次不宜過于頻繁，要根據(jù)電壓和負荷波動進行動態(tài)調(diào)節(jié)，現(xiàn)場實際操作中不宜過于頻繁，以＜10次/24 h為宜。
（2）利用變壓器的有載調(diào)壓功能調(diào)低電壓節(jié)約電能時，每次設備停機前要徹底開空，避免帶載啟動造成的悶車現(xiàn)象和啟動電流過大對電動機性能的不良影響。
（3）降壓站使用無功補償裝置時，由于設備的發(fā)熱量大，要做好設備的通風降溫和定期除塵。
（4）總降使用一臺變壓器時，兩臺主變壓器可以輪換投入運行。既有利于變壓器的散熱，又可以對停電的變壓器進行清塵檢修，還可以避免變壓器在夏季高溫潮濕天氣絕緣油的吸潮。
 
4　效果
2018年初，對某水泥廠降壓站的供電設備采取了一系列節(jié)電措施，2017年該廠用電量統(tǒng)計見表1，2018年用電量統(tǒng)計見表2。
表1　2017年用電統(tǒng)計 表2　2018年用電統(tǒng)計  
2018年的平均電價與2017年全年相比，在功率因數(shù)不變的情況下，單位電價下降了0.016元/kWh，2018年為企業(yè)節(jié)約電費支出99萬余元。
摘自《水泥》