淺談提高制藥企業(yè)電力系統(tǒng)功率因數(shù)的方法

摘

要：結(jié)合制藥企業(yè)用電負(fù)荷現(xiàn)狀以及功率因數(shù)的基本概念，探討了提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)對制藥企業(yè)的實際意義，重點介紹了制藥企業(yè)提高功率因數(shù)的常用方法及管理辦法。關(guān)鍵詞：制藥企業(yè)；電力系統(tǒng)；功率因數(shù)；意義；方法1

制藥企業(yè)用電負(fù)荷現(xiàn)狀生產(chǎn)型制藥企業(yè)的常見用電負(fù)荷包括生產(chǎn)與非生產(chǎn)兩大類。其中，非生產(chǎn)類用電負(fù)荷主要是指辦公區(qū)、生活區(qū)的用電負(fù)荷，此類用電負(fù)荷的功率因數(shù)相對穩(wěn)定；而生產(chǎn)類用電負(fù)荷情況復(fù)雜，包括水制備類設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、發(fā)酵類設(shè)備、灌裝類設(shè)備、藥品包裝類機(jī)械、凍干類設(shè)備、檢測類設(shè)備、污水處理類設(shè)備等的用電負(fù)荷以及照明類用電負(fù)荷。由于上述生產(chǎn)類設(shè)備的額定功率差別很大，使用頻率、使用周期也千差萬別，加上企業(yè)淡旺季用電量差距巨大等情況，導(dǎo)致很多時候企業(yè)用電系統(tǒng)總的功率因數(shù)很低，電能利用程度低，嚴(yán)重影響用電質(zhì)量，電力部門往往每月會對功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)的企業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰。2

功率因數(shù)的基本概念功率因數(shù)分為視在功率、有功功率和無功功率，企業(yè)功率因數(shù)通常也被稱為力率，用符號cosφ表示。在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因數(shù)，功率因數(shù)是有功功率P和視在功率S的比值，即cosφ=P/S，公式中的角度φ稱為功率因數(shù)角。提高功率因數(shù)其實就是減少線路中的無用功，提高有用功的占比，使電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量更高，企業(yè)用電更經(jīng)濟(jì)、更節(jié)約。3

提高功率因數(shù)對制藥企業(yè)的實際意義在制藥企業(yè)的車間、庫房、辦公區(qū)乃至生活區(qū)中，大部分的負(fù)載都是感性負(fù)載，例如分裝機(jī)、灌裝機(jī)、軋蓋機(jī)、全自動包裝一體機(jī)、凍干機(jī)、冷水機(jī)組、空調(diào)系統(tǒng)、水制備系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)、水泵等負(fù)載，可以說為滿足現(xiàn)代化制藥企業(yè)的生產(chǎn)、檢驗、研發(fā)、輔助設(shè)施設(shè)備等的正常運轉(zhuǎn)，無處不用電機(jī)，無處沒有感性負(fù)載。圖1是感性負(fù)載并聯(lián)電容器的等效電路圖。為了提高設(shè)備的功率因數(shù)，通常最經(jīng)濟(jì)實用的無功補償措施就是在原有的電路中并聯(lián)電容器。一般制藥企業(yè)都建有變電所，獨立生產(chǎn)廠房都配有配電室，整個工廠雖然由電力系統(tǒng)提供相對穩(wěn)定的電壓高壓，然而低壓是隨著工廠的負(fù)荷變化以及不同線路用電負(fù)荷的實時變化而變化的。當(dāng)一個回路中的用電負(fù)荷需要一定數(shù)量的有功功率滿足生產(chǎn)時，線路也會同時輸送一定數(shù)量的無功功率，而無功功率占比越多，線路的電壓損失就越大，即輸送至負(fù)荷端的電壓就越低，反之，提高功率因數(shù)對制藥企業(yè)來說具有重要的意義，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：3.1

改善電能質(zhì)量提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)，可以減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，使設(shè)備電壓更穩(wěn)定。否則，電壓不穩(wěn)或過低，會影響部分設(shè)備所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的精度，如溫度不均勻?qū)е碌陌b封口不嚴(yán)、漏氣，嚴(yán)重時還會造成設(shè)備不能正常啟動或是設(shè)備電動機(jī)持續(xù)過熱，縮短設(shè)備的使用壽命，乃至燒毀設(shè)備。3.2

減少企業(yè)電力設(shè)備投資通過改善企業(yè)用電系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以減少整個企業(yè)變電設(shè)計的總?cè)萘?，選擇更低容量的變壓器，直接節(jié)省變壓器投資，相應(yīng)地也會降低配套電器設(shè)備、輸送導(dǎo)線等的容量。因此，無論是新建廠房，還是藥廠改造車間，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，不但直接減少了設(shè)備投資費用，而且降低了設(shè)備本身的電能損耗、維修保養(yǎng)等費用。3.3

節(jié)約企業(yè)電費根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)定，為了提高供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，鼓勵企業(yè)用戶投資相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施，提高功率因數(shù)，以功率因數(shù)0.9為標(biāo)準(zhǔn)基數(shù)，企業(yè)用電的功率因數(shù)在0.9～0.95，不獎不罰。當(dāng)用戶的功率因數(shù)高于0.95時，可以按比例降低電費；當(dāng)用戶的功率因數(shù)低于0.9時，則要按不同檔次、不同比例增收當(dāng)月電費。在實際使用中，制藥企業(yè)停產(chǎn)維修的淡季月份往往罰款電費達(dá)數(shù)萬元。因此，對于用戶來說，提高功率因數(shù)是一次投資、長期受益的事情，不但可以減少每月數(shù)萬的罰款，當(dāng)功率因數(shù)提高到0.95以上時，還會減少電費開支，節(jié)約生產(chǎn)成本。3.4

提高設(shè)備、電能利用率通過改善企業(yè)功率因數(shù)，可以有效地降低制藥企業(yè)的電能損失，提高制藥企業(yè)設(shè)備的利用率，節(jié)約用于配套設(shè)備、電力線路方面的投資，增加經(jīng)濟(jì)效益。同時，也可以提高電能利用率，節(jié)能環(huán)保。4

提高功率因數(shù)的常用方法首先，制藥企業(yè)的管理層要充分認(rèn)識到，提高功率因數(shù)有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；再次，要普及專業(yè)知識，讓更多人員在選擇設(shè)備、運行設(shè)備、維護(hù)設(shè)備時，更清楚如何提高功率因數(shù)。下面介紹兩大類常見的提高功率因數(shù)的方法。4.1

提高設(shè)備的自然功率因數(shù)提高設(shè)備的自然功率因數(shù)是通過采用各種技術(shù)和措施，改進(jìn)用電設(shè)備本身的運行情況，以此提高負(fù)荷功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的方法有：4.1.1

提高變壓器的負(fù)載率在變電所變壓器的選型上，要依據(jù)企業(yè)總的計算負(fù)荷，合理選擇變壓器的容量。一般企業(yè)都會選擇兩臺變壓器，一臺主變，一臺輔變，實際運行中變壓器的負(fù)載率在80%較為合適。當(dāng)企業(yè)供電需求量不變時，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以減少變壓器的設(shè)計總?cè)萘浚@是因為在變壓器輸出一定量的有功功率時，它的有功功率與變壓器的功率因數(shù)成正比，所以提高功率因數(shù)，就能減少變壓器的需用容量。然而，變壓器的負(fù)載率越低，其功率因數(shù)就越低，當(dāng)?shù)椭磷儔浩鞔龣C(jī)時，除滿足自身運行外幾乎沒有做有用功，其功率因數(shù)近乎于零。所以，企業(yè)要適時調(diào)整變壓器的運行方式，避免變壓器空載運行或者長期低載運行。4.1.2

電動機(jī)的合理選擇和使用制藥企業(yè)的絕大部分動力負(fù)荷都是伺服電機(jī)、異步電機(jī)，在電機(jī)空載或低負(fù)載運行時就會產(chǎn)生大量的無功功率。所以，要改善電機(jī)的功率因數(shù)，就要防止電動機(jī)的低載和空載運行，并盡可能提高電機(jī)的負(fù)載率。因此，生產(chǎn)中要杜絕設(shè)備的空載運行，減少90%以下負(fù)載運行的概率，使其盡可能在滿載的情況下運行，提高設(shè)備的功率因數(shù)。4.1.3

做好電動機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，其兩者之間的氣隙越大，異步電動機(jī)就需要消耗越多的無功功率，從而使電動機(jī)的功率因數(shù)降低。因此，要加強電動機(jī)的日常維護(hù)與保養(yǎng)，保證電動機(jī)的良好運行。4.2

人工補償法人工補償又稱為無功補償，主流的做法就是采用集成的電容器補償無功功率，即在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器。其原理是將無功補償設(shè)備安裝在負(fù)載附近，近地補償設(shè)備的無功功率，從而有效地提高設(shè)備的功率因數(shù)。并聯(lián)電容器的補償方法又可分為：4.2.1

高壓集中補償把電容器組集中安裝在企業(yè)變電所6kV/10kV的母線上，它只能補償6kV/10kV母線的電源側(cè)無功功率。其優(yōu)點是便于集中管理，缺點是其補償范圍較小，負(fù)荷側(cè)的配電線路得不到無功補償。4.2.2

低壓分組補償將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，可隨工廠局部回路負(fù)荷的變動同時投入運行或斷開，也就是在實際中將電容器組分別安裝在各車間配電柜的母線上，制藥企業(yè)變電所多采用此種補償方法。其優(yōu)點是電容器的利用率較高，且補償效果也較為理想。4.2.3

低壓單獨補償在用電設(shè)備附近按其本身無功功率的需要量安裝電容器組，與用電設(shè)備同時投入運行和斷開，也就是在實際中將電容器組直接接在用電設(shè)備附近，適合用于低壓網(wǎng)絡(luò)中個別容量大的設(shè)備。其優(yōu)點是補償?shù)男Ч?，缺點是電容器組的利用率低。5

制藥企業(yè)運行維護(hù)無功補償設(shè)備的方法制定無功補償設(shè)備運行及維護(hù)的規(guī)章制度是提高企業(yè)設(shè)備管理水平與設(shè)備質(zhì)量的重要手段。為了保證制藥企業(yè)中無功補償設(shè)備的運行維護(hù)保養(yǎng)達(dá)到預(yù)期的效果，應(yīng)當(dāng)積極地制定和創(chuàng)新一些有效的規(guī)章制度、考核辦法，提高設(shè)備操作人員的工作效率和設(shè)備維護(hù)效果。以下幾點是我司在運行維護(hù)無功補償設(shè)備方面的一些經(jīng)驗：（1）在企業(yè)變電所的運行管理過程中，完善無功補償設(shè)備的運行維護(hù)管理制度，編制操作規(guī)程、應(yīng)急處理措施，加強對員工的培訓(xùn)與考核。（2）對變電所的值班工作人員提出專項要求，工作人員應(yīng)及時記錄無功補償設(shè)備的運行情況，并且做好定期檢查和特殊檢查工作，發(fā)現(xiàn)異常及時調(diào)整、處理，杜絕任何安全隱患的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)故障，及時處置，記錄好該