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低劣的电能质量的代价

发布时间:2008-02-28 16:27   类型:基础知识   人浏览

  在当今全球竞争激烈的环境下,生产力是生存下来的关键因素。当您考虑到生产力的基本投入--时间、劳动力和原材料――时,您会发现并没有多大的优化空间。您每天只有24小时,劳动力也非常昂贵,在原材料上您也并没有多大的选择余地。所以,每个公司都必需使用自动化的生产设备,以相同的投入获得更多的产出,否则就必然被市场所淘汰。

  所以,我们依赖于自动化,而自动化又依赖于纯净的电力。电能质量问题会导致生产过程和设备的故障或停工,从而产生从能源浪费到彻底的停工的一系列问题。显而易见,电能质量是非常关键的。

  不同系统之间的相互依赖性又为这一问题增加了复杂性。您的计算机是完好的,但是网络却崩溃了――人们都不能预定机票或存档开支报告;操作过程没有错误,但是HVAC却停机了,必需停止生产产品。关键任务系统贯穿于设备和整个企业之中――电能质量问题随时都会造成这些设备的被迫停机。而且往往是在关键的时间出现问题。

  到底是什么原因造成的电能质量故障呢?最初起源于工厂内部。电能质量问题可能是由以下原因造成的:

l     安装――接地不当、配线不合适,或者配线较小。

l     运行――设备的工作范围超出其设计参数。

l     灾变――屏蔽不良,或者缺乏功率因数修正。

l     维护――电缆绝缘或接地连接状态恶化。

 

  即使在设计完美的工厂中,安装正确且维护良好的设备在老化时也会引起电能质量问题。

  电能质量问题还可能来自于工厂外部。我们经常会遭受到不可预知的断电、电压骤降和用电高峰等事件。显而易见,这里就存在费用问题。那么我们该如何量化呢?

测量电能质量的费用

  电能质量问题主要产生三个方面的影响:停工、设备故障和能源成本。

停工

  在量化系统停工费用时,您需要知道以下两件事情:

1.    系统在每个小时内的产出。

产品的成本。

  我们来看一个例子。工厂每小时生产1,000个小零件,每个零件产生$9的收入,则每小时的收入为$9,000;如果每小时的生产费用为$3,000,则正常生产时每小时的收益为$6,000;当停工时,不但每小时损失$6,000的收益,而且还要支付固定的成本(比如说日常开支和工资)。这是必需支付的费用。但是,停工还会造成相关的损失:

l     废料。如果生产过程停止,不得不废弃的原材料或工作量的价值是多少?

l     重新启动。在非计划的停工之后,进行整理并重新开始生产需要的费用是多少?

l     额外的劳动力。为了应付停工事故,是否需要支付加班费用或外部劳力的费用?

  另外,还要考虑到经营流程。流程是否为连续地、充分利用(比如说精炼长)?所生产的产品是否在生产出来后就必需马上被消耗掉(比如说发电厂)?如果产品不可用,用户是否可立即改用其它可选择的产品(比如说信用卡)?如果以上任一答案是确定的,则所造成的损失是很难挽回或是根本无法挽回的。

您是OEM制造商?如果您不能按时交付产品,您的客户就会选择其它可用的资源。

设备故障

  由于存在很多可变因素,所以很难量化确定精确的损失。马达故障到底确实是由于过多的谐波造成的呢,还是有其它原因?是否会因为电源的变化产生废料,从而影响机器的性能?为了获得正确的答案,您需要做两件事情:

1.    诊断最根本的原因。

确定实际的费用。

  这里有一个例子。有个生产塑料膜的工厂,其所生产的塑料膜的厚度必需均匀一致。操作手不断报告说,在傍晚的时候,废品率总是很高。通过检查,发现由于HVAC负载很大,引起电压偏低,从而导致了机器速度变化。营运主管通过计算得出每天的净废品损失为$3,000。这就是低电压带来的收入损失。但是,不要忘记还有其它费用,比如我们为了诊断而停工带来的损失。

能源费用

  为了降低能源支出,您需要记录消耗模式,并调节系统和负载定时,以降低以下一项或多项因素的不利影响。

1.    有效功率(kWh)利用率。

2.    功率因数损失。

3.    最大负荷费用的组成结构

  降低能源利用率上的损失:消除配电系统中影响效率的因素。影响效率的因素包括:

l     由于负载失衡和三重谐波造成的零线电流偏高。

l     大负载的变压器,尤其那些为非线性负载提供电力的变压器。

l     陈旧的马达、驱动,以及其它和马达相关的因素。

l     高度失真的电力信号,可能会导致电力系统的过热。

  避免功率因数上的损失:修正功率因数。在一般情况下就是安装修正电容。但是,用于修正系统失真的电容对谐波会呈现低阻,如果功率因数修正不合适的话会引起共振,或者烧坏电容。当有谐波出现时,如果要修正功率因数,请先咨询电能质量工程师。

  可以降低最大负荷:管理峰值负荷。不幸的是,很多人都忽视了费用浪费的主要成份――峰值负荷时不良的电能质量的影响,并低估了其所造成的支出费用。为了确定峰值负荷下的实际费用,您需要确定以下几项:

1.    “正常”的能源利用率。

2.    “清洁能源”的能源利用率。

3.    峰值负荷

  我们举个例子。在工作日,工厂/办公室合在一起的平均耗电量为570 kWh,但在很多情况下都达到了710 kWh的峰值。在整个月内,只要在15分钟的的峰值测量窗口之内超过600 kWh,公用电网就会对超过的部分收取10 kWh的费用。如果您修正功率因数,减小谐波,改良骤降,并安装负载管理系统,就会看到完全不同的能源利用率图片――您自己可以计算的。

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