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　　1.1　變配電設(shè)備　　

　　紡織車間電氣設(shè)備數(shù)量多、安裝功率大，需長時間不間斷運行，在企業(yè)總能耗中占有的比例最大，車間根據(jù)負荷的分布情況需設(shè)置多個變配電所。合理選擇變壓器容量、變壓器負載率，使各臺變壓器能較好地適應(yīng)負荷變化，工作于最佳狀態(tài)十分重要。根據(jù)當?shù)仉娏?yīng)和受電設(shè)備電壓，進線電壓宜采用10 kV，低壓配電采用220 V/380 V；有條件時也可采用35 kV/0.4 kV直變方式供配電。為節(jié)約變壓器空載損耗、降低空載電流和噪聲，變壓器負載率宜為60%~80%，有月基本電費的地區(qū)可略高，但仍不宜高于85%。變配電所應(yīng)深入負荷中心，縮短低壓配電線路。紡紗車間大部分負荷集中在細紗車間，車間變電所宜設(shè)置在附房靠近細紗機機頭動力箱位置附近，可顯著減小主要用電負荷供電距離，既減少了電纜投資，也減少了線路損耗和線路電壓降。織造車間的主要負荷為織機和空壓站，變配電所則應(yīng)靠近上述位置。規(guī)模較大的車間應(yīng)分別設(shè)置多個變電所，并分散設(shè)置在各車間負荷中心附近。制冷站、空調(diào)等季節(jié)性負荷、工藝負荷卸載時，為其單獨設(shè)置的變壓器應(yīng)具有退出運行的措施?！　?/span>

　　為降低變壓器的空載損耗和負載損耗，GB 20052—2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》對變壓器空載損耗和負載損耗限值提出了更高的要求，創(chuàng)建綠色紡織工廠，則要求10 kV和35 kV配電變壓器空載損耗和負載損耗限值，均應(yīng)達到該標準中2級及以上能效等級。以紡織車間常用的SCB?1600/10?NX2干式變壓器為例，要求其空載損耗和最大負載損耗分別不大于0.645 kW和1.132 kW。車間變電所變壓器的接線組別宜選用D，Yn11?！　?/span>

　　1.2　無功補償　　

　　提高功率因數(shù)可減少線路損耗、減少變壓器的銅損、減少線路及變壓器的電壓損失，也增加了發(fā)配電設(shè)備的供電能力。紡織車間設(shè)備由于工藝調(diào)整的需要，設(shè)備負荷變化幅度較大，致使運行中供電系統(tǒng)功率因數(shù)經(jīng)常會發(fā)生變化。宜通過在供配電系統(tǒng)增加電容器柜進行集中無功補償，補償裝置安裝在變電所內(nèi)低壓母線側(cè)，電容器采用自動投切方式。不僅可補償主變壓器或配電變壓器的無功功率損失和變電所以上輸配電線路的功率損耗，還可以利用無功補償裝置的調(diào)壓功能，改善電壓質(zhì)量；并進行自動追蹤無功功率變化，避免過補償。

　　對容量較大、負荷平穩(wěn)、經(jīng)常使用、在現(xiàn)場存在無功功率因數(shù)較低的設(shè)備時，如空壓機、制冷機、水泵站等，可在設(shè)備端進行就地補償。在車間動力柜處安裝補償裝置，就近補償主要用電設(shè)備所消耗的無功功率，減少廠區(qū)或車間內(nèi)部線路損耗。通過集中補償、就地補償?shù)确绞剑蛊髽I(yè)的功率因數(shù)達到0.90以上。

　 1.3　電機和電器

　　工藝設(shè)備主電機是車間消耗電能的主要設(shè)備，也是節(jié)能提效的關(guān)鍵設(shè)備。針對紡織車間面大量廣、長時間高負荷率運行的主機設(shè)備，采用高效電機、提高電機能效水平是創(chuàng)建綠色制造的首選。紡織車間采用的電機能效限定值及能效等級，均應(yīng)達到GB 18613—2020《電動機能效限定值及能效等級》的2級及以上等級。以細紗機常用電機45 kW為例，要求效率達到95.4%以上。

　　永磁電機的定子電流和阻抗損耗小、無轉(zhuǎn)子阻抗損耗、總損耗低效率高、功率因數(shù)高、節(jié)能效果明顯，并具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速性能好、啟動轉(zhuǎn)矩大、溫升低等特點，能效水平可達到1級的水平，適合用在細紗機等長期運行、需要調(diào)速的場合。經(jīng)紡織企業(yè)在同車間進行多機臺試驗，在細紗機1 008錠長車上，分別采用XY225M?4（45 kW）永磁電機和主機配套的F2VP225M?4（45 kW）異步電機，以紡制同種產(chǎn)品相比較，永磁電機可實現(xiàn)節(jié)能4%以上。對傳統(tǒng)機型FA506系列細紗機的JF02電機進行改造，可實現(xiàn)降低機身溫度8 ℃、節(jié)約用電10%、電機噪聲降低10%的效果。

　　工藝設(shè)備采用變頻調(diào)速，可以根據(jù)生產(chǎn)的工藝要求、通過人機對話自動調(diào)整變換工藝參數(shù)，實現(xiàn)方便調(diào)速，節(jié)約用能的要求。對冷凍站、空壓站、水泵站等用能大戶，采用同型號、較小規(guī)格設(shè)備進行變頻調(diào)速控制，在負荷變化時實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)功能的同時，可節(jié)約動力站房綜合用電11.2%的效果?？照{(diào)設(shè)備采用溫濕度自動控制系統(tǒng)，對主風機變頻調(diào)速，除塵設(shè)備根據(jù)車間生產(chǎn)情況，采用恒壓變流量控制除塵風機轉(zhuǎn)速，在滿足車間生產(chǎn)要求的情況下，可實現(xiàn)節(jié)能25%以上的效果。　　

　　紡織車間的電機一般都需要連續(xù)調(diào)速運行，在采用變頻調(diào)速裝置時，變頻器的能效等級應(yīng)符合NB/T 10463—2020《變頻調(diào)速設(shè)備的能效限定值及能效等級》規(guī)定的2級以上等級要求?！　?/span>

　　1.4　配電線路　　

　　配電線路導體通過電流時，將產(chǎn)生電能損耗，其值與導體材料、導體截面積和線路長度等因素有關(guān)。因此降低紡織車間的線路損耗應(yīng)采取以下措施。一是變電所靠近負荷中心，以縮短低壓配電線路距離；二是應(yīng)采用電導率高的銅電纜和導線；三是在滿足導體載流量和線路壓降等技術(shù)條件下，導體截面積宜適當加大，以降低線損。用于電流較大且長期穩(wěn)定的供電回路的電纜，宜按經(jīng)濟電流密度校驗導體截面。

　　2 系統(tǒng)優(yōu)化提升供電質(zhì)量　　

　　2.1　電壓偏差　　

　　電壓偏差會給電氣系統(tǒng)和設(shè)備的安全、高效運行帶來影響。電壓降低，變壓器繞組損耗將增大；電壓升高會使變壓器勵磁電流增大，鐵芯溫升增加，加快絕緣老化，安全性降低。變壓器鐵損也和運行電壓超過額定電壓差值密切相關(guān)，例如當變壓器超過額定電壓5%運行時，鐵損將增加15%以上。紡織車間設(shè)備需要24 h不間斷運行，存在低谷時電壓偏高的現(xiàn)象。設(shè)計時可采用有載調(diào)壓變壓器、自動投切無功補償裝置等措施，使供電電壓偏差符合GB/T 12325—2008《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》的要求，達到變壓器三相電壓偏差為標稱電壓的±7%以內(nèi)。　　

　　2.2　三相電壓不平衡　　

　　三相電壓不平衡會使變壓器嚴重發(fā)熱，造成附加損耗，引起電網(wǎng)損耗增加；影響設(shè)備正常工作，縮短其使用壽命。不對稱負荷常導致三相電壓的不平衡，故在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計時，單相用電設(shè)備接入220 V/380 V系統(tǒng)時（如照明系統(tǒng)等），各相負荷宜分配平衡，供配電系統(tǒng)中，在公共節(jié)點三相電壓不平衡度允許限值應(yīng)符合GB/T 15543—2008《電能質(zhì)量 三相電壓不平衡》規(guī)定的限定值，達到負序電壓不平衡度不超過2%、短時不超過4%的要求?！　?/span>

　　2.3　諧波治理　　

　　新型紡織車間以設(shè)備采用清梳聯(lián)、粗細聯(lián)、細絡(luò)聯(lián)，設(shè)備高速化、自動化、智能化為代表。生產(chǎn)線設(shè)備中變頻調(diào)速裝置、軟啟動器等設(shè)備增多。這些設(shè)備在逆變和拖動負載過程中，會產(chǎn)生諧波，影響電網(wǎng)質(zhì)量。并在電力系統(tǒng)和用戶的電氣設(shè)備上會造成附加損耗，還可能造成無功補償電容器發(fā)熱嚴重并起火，低壓斷路器出現(xiàn)不明原因跳閘等。多機臺產(chǎn)生諧波后通過低壓回路互相串聯(lián)，多次疊加，當達到一定數(shù)值后，就會出現(xiàn)生產(chǎn)線偶發(fā)停車事故。諧波電流還會使配電系統(tǒng)低壓側(cè)電流有效值增大，電能質(zhì)量下降，無用能耗增多，造成電能利用效率降低等。　　

　　針對紡織車間諧波形成的原因和造成危害的特點，設(shè)計時在低壓變配電室母線側(cè)預(yù)留諧波治理設(shè)備位置，采用無源諧波動態(tài)治理、重諧濾波補償?shù)燃兄卫矸椒?，可有效吸收諧波、補償基波，降低母線側(cè)有效電流值。在治理諧波、優(yōu)化電網(wǎng)質(zhì)量的同時，實現(xiàn)車間綜合節(jié)能。對諧波電流比例較大的機臺，如粗紗機、絡(luò)筒機等，也可采用諧波電流就地治理方案，在低壓動力柜安裝就地治理裝置，減少諧波電流在低壓配電回路中串動和疊加，降低供電線路中的損耗。通過諧波治理，使電力系統(tǒng)的質(zhì)量符合GB/T 14549—1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的限值和允許值?！　?/span>

　　3 新型照明系統(tǒng)　　

　　3.1　照明方式　　

　　新型紡織車間多為封閉式廠房，需要全天照明方式，由于工作的需要，照度要求高，照明用電負荷較大。在滿足眩光值限制和配光要求、顯色性要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先采用三基色熒光燈配電子鎮(zhèn)流器、LED等高效光源，并應(yīng)結(jié)合車間設(shè)備布置情況，合理布置燈具，滿足操作面的照度要求。近年來紡織設(shè)備集成了自動接頭技術(shù)、單錠檢測技術(shù)、斷頭指示報警技術(shù)、主機設(shè)備自調(diào)勻整技術(shù)、空調(diào)自動控制技術(shù)等，使設(shè)備斷頭、故障率不斷下降，操作工作量減少，用工減少。為黑燈工廠、個性照明、感應(yīng)照明等提供了條件。應(yīng)根據(jù)車間生產(chǎn)情況，采用一般照明、局部照明、一般和局部混合的照明方式。如清梳聯(lián)、漿紗、驗布、穿筘等工序宜采用局部照明，并粗工序采用一般照明和局部照明相結(jié)合的混合照明，細紗、絡(luò)筒、織造等工序采用一般照明的方式。并采用隨人體移動的感應(yīng)式智能照明系統(tǒng)，可大大節(jié)省車間照明用電?！　?/span>

　　廠區(qū)照明采用光敏探測及時鐘控制技術(shù)，根據(jù)自然光強及時間自動開關(guān)照明燈具。車間事故照明應(yīng)采用自帶電源，集中控制的應(yīng)急照明和疏散指示標志系統(tǒng)由消防聯(lián)動控制器聯(lián)動消防應(yīng)急箱實現(xiàn)?！　　?/span>

　　3.2　照明質(zhì)量　　

　　根據(jù)紡織車間工作需要，良好的照明不僅可以提高員工的操作效率，也可以減少因視覺影響產(chǎn)生的事故。工作場所照度、統(tǒng)一眩光值、一般顯色指數(shù)等指標應(yīng)滿足GB/T 50481—2019《棉紡織工廠設(shè)計標準》要求的各工序照度及質(zhì)量標準?！　?/span>

　　4 光伏發(fā)電　

　　紡織廠房具有屋頂面積大、屋面平整、遮擋物少、自身用電量大、電價高等特點，非常適合安裝既可自發(fā)自用也可并網(wǎng)發(fā)電的光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏電站不受資源分布地域的限制，利用建筑屋面閑置資源，無噪聲、無污染。采用就近用戶側(cè)接入，不必遠距離運輸，避免長距離輸電線路的損失。太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，長期收益，可高效穩(wěn)定運行25年以上。既為企業(yè)節(jié)省電力支出，又能改善屋面的隔熱狀況，讓廠房更加節(jié)能，從而為企業(yè)帶來長期穩(wěn)定的資金流?！　?/span>

　　以陜西省某紡織廠為例，其兩棟主廠房為單層排架結(jié)構(gòu)廠房，屋面總面積約12萬m2，屋面平整無遮擋。主廠房屋面裝設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，總裝機容量為8 000 kWp，該系統(tǒng)2018年建成投產(chǎn)，每年發(fā)電量約為1 500萬kW·h，折合標準煤（當量值）1 843.5 t，減少二氧化碳排放約11 775 t。截止目前，該項目已投產(chǎn)運行5年，已收回該系統(tǒng)投資成本，進入盈利階段?！　?/span>

　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組件支架設(shè)計采用固定安裝，支架安裝光伏組件與水平屋面成固定傾角的形式。由并網(wǎng)逆變器將太陽電池組件所發(fā)的直流電逆變成三相交流電，再通過交流配電箱連接到低壓電網(wǎng)側(cè)上，白天根據(jù)廠區(qū)用電情況光伏發(fā)電在低壓側(cè)即時消耗電能?！　?/span>

　　太陽能系統(tǒng)與構(gòu)件及其安裝應(yīng)滿足建筑、結(jié)構(gòu)、電氣及防火安全的要求。由太陽能集熱器或光伏電池板構(gòu)成的圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件，滿足相應(yīng)圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性及功能性要求?！　?/span>

　　5 管理信息化　　

　　紡織企業(yè)具有車間運行設(shè)備型號多、機臺多，單機設(shè)備中的信號數(shù)量多，整個系統(tǒng)的信息量大，單機設(shè)備中控制器種類復(fù)雜，通信能力差異大，聯(lián)網(wǎng)和信息集成等困難，還具有需要管理信息系統(tǒng)多的特點。管理信息化需要打通各系統(tǒng)、各設(shè)備間數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)全廠生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、環(huán)境管理、動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)管理的信息互聯(lián)互通，及時方便統(tǒng)計工藝主機、生產(chǎn)輔機、環(huán)境控制、安全生產(chǎn)等設(shè)備的運行情況，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程管理、能源計量、環(huán)境控制、安全生產(chǎn)保障等信息化管理，便于查找問題，進行生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)量、效率、能耗指標分析等。針對紡織車間的生產(chǎn)情況，紡織車間管理信息化系統(tǒng)包括以下幾個方面?！　?/span>

　　5.1　生產(chǎn)過程管理信息化系統(tǒng)　　

　　紡織車間生產(chǎn)過程管理設(shè)備臺數(shù)多、工藝參數(shù)多，需要對不同品種質(zhì)量要求的產(chǎn)品進行多種原料適配、設(shè)備參數(shù)調(diào)整、工藝優(yōu)化等過程管理；需要收集的工藝數(shù)據(jù)信號多，設(shè)備接口信號差異大，對數(shù)據(jù)的輸出要求也比較復(fù)雜。利用制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）實現(xiàn)對整個紡織生產(chǎn)過程的集中監(jiān)控和管理以及遠程瀏覽、數(shù)據(jù)處理和報表查詢功能，對生產(chǎn)車間各工序生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)運行情況進行數(shù)據(jù)采集和處理，實時了解各工序、各班次設(shè)備工藝參數(shù)和質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)從原料投入到成品產(chǎn)出整個生產(chǎn)過程的數(shù)字化監(jiān)控和管理。該系統(tǒng)具有信號采集管理模式適應(yīng)性強、信息反饋敏捷、數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定、信息互聯(lián)互通性好的特點。為進行車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和管理水平提供依據(jù)?！　?/span>

　　5.2　能源計量管理信息化系統(tǒng)　　

　　紡織企業(yè)安裝設(shè)備機臺多、運行時間長、運行參數(shù)差別大。能源計量管理信息化需要分車間、分工序、分機臺、分班次計量統(tǒng)計，智慧化管理。合理、準確、完整、有效的能源信息和合理的能源管理制度可方便企業(yè)管理者及時掌握企業(yè)的用能狀況和能源管理水平，考核不同品質(zhì)的單位產(chǎn)品能耗情況、企業(yè)的總用能情況，便于總結(jié)節(jié)能經(jīng)驗，挖掘節(jié)能潛力，降低能源消耗和生產(chǎn)成本，提高能源利用效率?！　?/span>

　　利用基于PROFIBUS總線技術(shù)，實現(xiàn)對紡織各車間各工序工藝主機、輔機、環(huán)境控制（空調(diào)除塵）、動力供應(yīng)（鍋爐、空壓站、水泵房）等系統(tǒng)設(shè)備能耗實時計量和記錄，以充分掌握工藝設(shè)備、公用設(shè)備和設(shè)施的能耗現(xiàn)狀，便于按產(chǎn)品核算生產(chǎn)成本，提高成本核算的準確性和精細化。　　

　　5.3　生產(chǎn)環(huán)境控制信息系統(tǒng)　　

　　生產(chǎn)環(huán)境控制信息系統(tǒng)主要管理紡織車間空調(diào)、除塵、冷凍等設(shè)備運行情況。用室內(nèi)外焓值計算和比較功能進行空調(diào)運行全年多工況自動分區(qū)，采用分季節(jié)浮動露點送風、新風冷量優(yōu)先的控制原則，對新回風閥進行智能控制，合理利用新回風冷量和熱量。然后通過專家PID算法對送、回風機和循環(huán)水泵輸出頻率進行調(diào)節(jié)，并根據(jù)室內(nèi)對冷熱量、潔凈度的要求，對除塵系統(tǒng)和冷凍系統(tǒng)進行調(diào)控，最終實現(xiàn)紡織車間溫濕度的精確控制。通過對各工序車間環(huán)境進行智能化控制，數(shù)據(jù)的記錄和查詢，滿足各工序不同溫濕度、潔凈度的控制，生產(chǎn)環(huán)境能耗的核算和記錄要求，減少了人工抄表、手動調(diào)節(jié)的過程?！　?/span>

　　5.4　安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)　　

　　根據(jù)紡織車間生產(chǎn)性質(zhì)、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)特點，依據(jù)GB 50016—2022《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB 50565—2010《紡織工程設(shè)計防火規(guī)范》和GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等，確定設(shè)置防排煙、火災(zāi)自動報警、消防滅火等安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)。依據(jù)技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的原則設(shè)置系統(tǒng)形式和選擇產(chǎn)品?！　?/span>

　　安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)由煙感探測器和光束煙感探測器組成的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、車間手動報警按鈕和消防栓按鈕組成的手動報警系統(tǒng)、自動消防排煙系統(tǒng)、消防栓滅火系統(tǒng)、自動噴淋系統(tǒng)、非消防電源自動切換系統(tǒng)、消防應(yīng)急廣播對講系統(tǒng)等組成。鑒于紡織車間長期有人值班的特點，安全生產(chǎn)管理應(yīng)強化培訓操作人員的消防滅火常識，定期維護火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，保證車間火災(zāi)事故做到早發(fā)現(xiàn)、快處理，撲滅初期火災(zāi)，把火災(zāi)造成的損失降為最小。并按照建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)、火災(zāi)危險場所的防雷類別設(shè)計防雷接地系統(tǒng)，車間設(shè)置完善的電氣接地系統(tǒng)等。確保生產(chǎn)安全，火災(zāi)報警與消防、人員安全疏散等。

　　智能化發(fā)展是棉紡行業(yè)產(chǎn)生革命性變革的關(guān)鍵。經(jīng)過長期探索，目前行業(yè)內(nèi)部分企業(yè)在管理信息化、生產(chǎn)智能化改造方面已經(jīng)取得了明顯效果，但總體來看，實現(xiàn)紡織車間全流程智能化還屬于起步階段。企業(yè)可以在生產(chǎn)連續(xù)化、自動化、信息化管理過程中，對采集到的不同來源、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，采用機器學習的方法進行融合分析，做出調(diào)控。在逐步實現(xiàn)各系統(tǒng)自動化控制、信息化管理的過程中進行企業(yè)數(shù)字化、智能化的改造和提升，實現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

　　6 結(jié)束語

　　雙碳目標下，電氣節(jié)能及信息化是實現(xiàn)綠色制造和管理信息化的關(guān)鍵。在紡織行業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，工廠的電氣節(jié)能水平提升和信息化改造是首要任務(wù)。通過優(yōu)化供配電系統(tǒng)，提高電氣設(shè)備能效等級，凈化電網(wǎng)質(zhì)量，提高用電效率，采用新型照明、管理信息化等技術(shù)，實現(xiàn)綠色低碳、安全高效生產(chǎn)。企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身的節(jié)能減排、信息化改造情況，在紡織生產(chǎn)全過程中，逐步進行企業(yè)信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)和智能化基礎(chǔ)改造，為企業(yè)實現(xiàn)雙碳目標，創(chuàng)建綠色工廠和智能化轉(zhuǎn)型升級提供保障。

　　資料來源：《棉紡織技術(shù)》