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要想节约能源,首先要找到哪里使用能源
发布时间:2015-07-17     作者:Will Delsman NK科技
摘要:对于工业环境下的节约能源来说,一个重要的因素是要掌握关于运转设备的知识,以及设备的轴和滚轴运行的怎么样。即便工厂每天连续24小时开工,并不是每台设备都连续运转。有些设备连续工作,例如空气调节风扇,其他设备间歇的运行,有的按照固定的周期,有的在需要的时候启动。

 对于工业环境下的节约能源来说,一个重要的因素是要掌握关于运转设备的知识,以及设备的轴和滚轴运行的怎么样。即便工厂每天连续24小时开工,并不是每台设备都连续运转。有些设备连续工作,例如空气调节风扇,其他设备间歇的运行,有的按照固定的周期,有的在需要的时候启动。
  绝对有必要了解设备运行的时间长度,并且知道设备在一天之中的运行时间段,这会为你保证工厂使用更少的电能提供需要的信息,尤其是对于需求高峰时间段,因为高峰时段的电费会很贵。
  将新设备的功率与现有系统相加是最简单的测量耗电量的方式,这样可以监控能源消耗。要精确测量使用的天然气或其他石油化工燃料,则需要在管路系统中加装测量仪表,需要外装设备以及很精细的工作,相比之下,电能测量装置可以安装在外部而且安装成本相对较低且不需要切割或钻孔等操作。断开电网进线并加入合适的电流感应设备,将主电源连接到一个电压监控传感器上,这项任务很简单且很快就完成了。
  判断能源是否被使用可以仅通过监控所用电流来密切的测量,如果更精确的监控电能消耗(同时测量电流和电压,再考虑功率因数),如果进行一下初步的测量会更加简单。例如,一种可以从电能消耗监控中获益的工艺是塑料注塑成型机,它是三班连续运行的设备。
  有几个独立的部分会大量使用电能:螺旋钻驱动马达(有时候是电动的,不过通常为液压驱动),桶内辅助熔化塑料小球的加热器,以及将成品运离设备的传送带。由于不同的塑料的熔点有高有低,因此桶内的加热器和喷嘴通过热电偶或其他传感装置进行控制和测量,消耗的电能也经常因为使用的固态开关在每秒钟或每个周期内频繁的启停加热单元而波动。按照这种工艺,电能消耗会根据需要成型的材料不同、成品的大小以及优质产品需要额外的加热量的多少而变化。如果不连续监控电能消耗,很难在一段时间内估计出所使用的电能。(请见图1。)

北京pk10赛车图1:典型的塑料注塑成型机。图片来源:NK科技

 有些工厂可能决定只测量桶内的加热电能以及用来在料斗中装载小球并保持它们干净干燥的风扇或吸尘器。其他一些工厂可能选择监控每台成型机的能耗,还有一些别的工厂决定统一监控一个工厂内的所有成型机的能耗,觉得这样会为维护、运行排班或可能添加例如控制更加复杂的加热器的设备、控制在设定时间内运行的计时器或者风扇或吸尘器的可变速电机制定决策提供有价值的信息。
北京pk10赛车  关键是要启动能源节省计划,他必须首先要清楚能源用到哪里了。

 管理电机
  在北美地区,电机使用了工业用电总能耗的60%左右,而照明则同样占了商业总用电量的60%。与过去相比,降低光源能耗的开发和实施方面都有了巨大的进步,尤其是LED灯和其他固态光源的出现。
  尽管使用例如脉宽调制传动控制电机速度有了显著改善,但是降低电机能耗方面的进步仍然很小。可变速传动因为提高了可靠性并在逆变器的理想特性基础上还降低了例如轴承恶化、电机过热、谐波电流、震动以及噪音过大等问题,在这种可变速传动技术被接纳之前,风扇或泵的输出是通过部分气流调节器或阀门来控制的。传动电机还是以基本速度在运行,通过缩小尺寸的导管或管道送出的空气或液体的量更少了。
  节约能源且高度可靠的最佳结果是使用一个能够与设计的调速电机相匹配的传动设备,而不是仅仅给现有电机增加一台传动。将现有电机替换成具有最新高效能源模式的电机可以实现能耗节省,但是要根据运行的时间考虑并计算总的成本。
  两台电机的购买价格差别很小,不过用一台电机替换另一台的人工劳动才是最重要的。如果一台电机能连续而不是间歇性的运行,能源节省一定会做到最好。用电的成本为0.1美元/kWh,连续运行一台电机的成本为每天每马力2美元。
  对于一个100马力的电机:每年的运行费用是70,000.00美元(每天2.00美元x350天x100马力)。如果多花费大概30%购置一台高效电机,会将效率提高2.4%,年度费用会减少1800.00美元。电机越大,用百分比描述的所获得的效率越低。一台标准的5马力的电机的效率可以达到84.0%(负载为75%时),而对于高效电机,其效率为88.2%。标准的50马力的电机的效率可以达到91.6%, 而对于高效电机,其效率为93.9%。
  然而,标准5马力的电机每年耗电26,644 kWh,高效电机耗电25,374 kWh,总体节省4.76%。标准50马力电机每年耗电244,211 kWh,高效电机耗电238,027 kWh, 总体节省2.53%。
  使用相同的高效电机进行全新安装或者更换故障电机是明智的,但是在确定新设计能否工作(并达到预想的节省)之前,根据需要反复核对传动负载所需要的扭矩和速度。
  找出什么是“正常的”
  即便是一个每天完全运转的工厂也可以通过测量任何使用电力进行生产的设施的电流或功率来找到节能的机会。一旦确立了“正常的”能耗水平,当机器的旋转部分开始磨损时,所用的能耗会增加。增加的能耗会提醒人们定期检查轴承和润滑情况。
  作为生产中的一个额外受益,如果电流比“正常”值低(实际上会减少能源使用),其他的主要问题会立即得到缓解。打开泵出口或者阻塞的泵入口(或者其他让泵停转的状况)会导致很多小时的停机。
  全面查看电机的清单也可以帮助找到能源过度消耗的地方。将正常运行需要消耗的电流或功率与电机铭牌数据进行对比,通常可以看出哪些电机过大。有些情况下,可能是因为缺货或者时间紧迫,会用30马力的电机替换25马力的电机,而原来的25马力电机所带动的负载仅仅需要17马力就够了。最终的结果是:一个需要12.682 kW的负载由一台容量为22.38 kW的电机转动。
  尽管系统运行中从来没有过载或过热情况,但是对绞会使用更多的电能,使用过大传动电机的一个结果就是因为功率因数不良而被电力部门罚款。最好的设计是连续运转的传动电机的负载为铭牌额定值的75%到80%。对于周期性负载,比较明智的做法是采用的电机具有处理最坏负载情况的能力。
  采用手持式仪表或者电力监控设备连续测量供电电压,如果有任何不平衡超过1%的((平均电压-最大电压波动值)/平均电压x100)情况就应该引起注意。
  计算节省
  假设460Vac 100马力的电机满负载运行8,000小时/每年(小时/年),电压不平衡为2.5%。这会导致电机效率从94.4%(1%的不平衡)降到93.0%。如果电价为0.08美元/kWh,每年的耗电量和费用节省经过纠正措施以后是:
  每年耗电量:
  100马力x 0.746 kW/马力 x 8,000小时/年 x (100/93 – 100/94.4) = 9,517 kWh
  每年可能的费用节省:
  9,517 kWh x 0.08 美元/kWh = 760 美元
  再次强调,如果没有意识到这些状况的存在,不需要采取行动。经常会被忽视的一个原因是一个相位对地发生漏电流。增加一个接地故障检测器或接地故障传感器有助于这个问题的解决。
北京pk10赛车  当你测量、对比和发现你的生产工艺中存在能源“吸血鬼”部分时,你可以发现能耗减少并且可靠性提高。

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