目前，PHC管樁在我國的生產(chǎn)工藝已基本成熟，行業(yè)的建設(shè)發(fā)展非常迅猛，市場競爭也更趨激烈，而影響企業(yè)競爭實力的重要因素之一就是成本。能耗費用在生產(chǎn)成本中占居相當(dāng)大的比例，據(jù)統(tǒng)計，平均每生產(chǎn)1mФ400管樁就要耗電1?1.5度。近年來，建設(shè)投產(chǎn)的PHC管樁生產(chǎn)線產(chǎn)能都達(dá)到上百萬m，因此，節(jié)能增效對增強(qiáng)行業(yè)的競爭力具有重要意義，而其中電氣的節(jié)能設(shè)計有著巨大的空間。

一、供配電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)是電氣節(jié)能設(shè)計中的一個重要內(nèi)容，其能耗涉及到配電變壓器、配電線路和各用電設(shè)備的功率損耗以及系統(tǒng)的運行電壓、功率因數(shù)等引起的損耗。在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及分布、用電設(shè)備特點等因素全面合理地設(shè)計供配電系統(tǒng)，使其盡可能達(dá)到節(jié)能要求。

1. 負(fù)荷計算

負(fù)荷計算確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。計算得過大，將造成投資的浪費；計算得過小，會使電器和電線電纜處于過負(fù)荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至引起火災(zāi)。由此可見，正確確定計算負(fù)荷意義重大。負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計算負(fù)荷的因素很多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定的規(guī)律可循，但仍難準(zhǔn)確確定計算負(fù)荷的大小。因此，負(fù)荷計算只能力求接近實際。

表1 列出了PHC管樁車間主要設(shè)備的需要系數(shù)值。

表1 PHC管樁車間主要設(shè)備的需要系數(shù)

2. 變壓器的選型

變壓器是管樁生產(chǎn)線上的重要電力輸送設(shè)備，對其采取的節(jié)能措施是整個生產(chǎn)效率提高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，變壓器電能損耗占總發(fā)電量的2%?3%。變壓器的節(jié)能主要依靠降低損耗、提高運行效率。其節(jié)能措施與降低變壓器的空載損 耗、負(fù)載損耗和合理選擇變壓器的負(fù)載率密切相關(guān)。為此，選擇節(jié)能型的變壓器主要從三個方面考慮：①選擇空載損耗小的變壓器。變壓器的空載損耗（稱鐵損）包括鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗，其損耗決定于鐵芯矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝。常用的變壓器類型主要有油浸式變壓器、氣體絕緣變壓器和干式變壓器。其中屬節(jié)能型的是油浸變壓器和干式變壓器。目前，國內(nèi)推薦的節(jié)能型油浸變壓器系列產(chǎn)品有S11、S9型等。節(jié)能型干式變壓器的系列產(chǎn)品有SCll、SC1O、SC9 型等。管樁廠項目設(shè)計中，應(yīng)選擇節(jié)能型變壓器。②選擇負(fù)載損耗小的變壓器。變壓器的負(fù)載損耗（又稱線損）是由變壓器繞組上的電阻和電流引起的損耗。為降低線損應(yīng)選用阻值較小的繞組，銅芯繞組的阻值小于鋁芯繞組，可盡量采用銅芯變壓器。③合理選擇變壓器的負(fù)載率。在選擇變壓器容量時應(yīng)從使用、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等方面進(jìn)行綜合考慮，實踐表明，變壓器的負(fù)載率設(shè)計在75%?85%范圍較為適宜。

3. 配電線路的設(shè)計

配電線路是電能傳輸?shù)妮d體，由于線路本身具有阻抗，勢必會產(chǎn)生電能損耗，線損是衡量供配電線路經(jīng)濟(jì)運行的重要指標(biāo)。

（1）減少配電線路的阻抗，盡可能選用電阻率小的導(dǎo)線，通常首選銅芯線?？s短線纜長度也能降低電路的阻抗值，廠區(qū)變電所進(jìn)入負(fù)荷中心是最有效的節(jié)能措施。但因PHC管樁車間內(nèi)有橋式起重機(jī)、離心機(jī)和空壓機(jī)的運行，震動影響較大，并且在高壓釜和蒸養(yǎng)坑區(qū)域有水蒸氣散發(fā)，環(huán)境較惡劣，因此，變電所設(shè)在車間內(nèi)有一定困難，但通過建筑、結(jié)構(gòu)及工藝專業(yè)的統(tǒng)籌考慮和配合，在車間內(nèi)設(shè)置變電所的供電方案是可以實現(xiàn)的。

（2）減少線路傳輸?shù)臒o功損耗。無功損耗主要由供配電系統(tǒng)中某些用電設(shè)備因具有電感性而產(chǎn)生滯后的無功電流，使系統(tǒng)在經(jīng)過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備時，產(chǎn)生無功功率的線損。無功功率不但增加線損，使設(shè)備發(fā)熱，更主要的是會降低功率因數(shù)，導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。因此，減少電網(wǎng)中的無功損耗，便可確保有功功率的充分利用，提高系統(tǒng)的供電效率和電壓質(zhì)量，從而節(jié)約電能。減少無功損耗的主要措施：①提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。在滿足規(guī)范要求的情況下，應(yīng)盡量提高電壓等級和功率因數(shù)，以降低電流，減少線路及變壓器的損耗。②采取無功功率的補(bǔ)償。若設(shè)備自然功率因數(shù)達(dá)不到接入電網(wǎng)的要求，應(yīng)采取無功功率補(bǔ)償措施。在PHC管樁廠工程設(shè)計中，對于低壓供配電系統(tǒng)，可采取在低壓配電室內(nèi)設(shè)置電容器集中無功補(bǔ)償裝置，在提高系統(tǒng)的功率因數(shù)的同時，減少系統(tǒng)的無功損耗。

此外，還可通過合理選擇供電電壓、合理進(jìn)行諧波的預(yù)防和治理、盡量使三相負(fù)荷達(dá)到平衡等措施來獲得最大的節(jié)電效果。

二、電氣照明系統(tǒng)

企業(yè)在節(jié)能降耗的設(shè)計和管理中，往往只重視大型設(shè)備的節(jié)能效果而忽視非生產(chǎn)性的節(jié)能降耗。實際上，對于PHC管樁生產(chǎn)車間而言，非生產(chǎn)性用電（如照明系統(tǒng)），因布局分散、面廣量大，其用電量也很大。實際運作中可采取以下節(jié)能措施。

（1）充分利用自然光源。車間面積大、層高高，建筑上可采取在墻面和屋面上增加采光窗面積等措施，以充分利用自然光源。

（2）采用高效節(jié)能光源。高大空間常用的光源有氣體放電燈、大功率節(jié)能燈等。其中，氣體放電燈常用的有高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。金鹵燈由于功率和光通量大，燈具數(shù)量可以減少，安裝、運轉(zhuǎn)和維護(hù)都更為經(jīng)濟(jì)。

（3）采用節(jié)能型的啟動元件。選用節(jié)能型的電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器取代傳統(tǒng)的高能耗電感鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器具有功率因數(shù)高（cosφ≥0.9）、能耗小及起動快速可靠等優(yōu)點。

（4)采用多點、分區(qū)、按需的控制方式。PHC管樁生產(chǎn)逐步向工廠化、規(guī)?；l(fā)展，車間的占地面積也越來越大。如，天津某管樁車間占地面積接近4萬m2，燈具選用的是大功率金鹵燈，每個控制回路啟動電流便達(dá)20A左右，并且由于生產(chǎn)工藝的需要車間設(shè)有多個出入口，如采用常規(guī)的照明控制方式不僅不能適應(yīng)生產(chǎn)流程的各種變化，更達(dá)不到節(jié)能的要求，因此，設(shè)計時采用了多聯(lián)開關(guān)控制，即在多個出入口或主通道上設(shè)置控制按鈕箱，用于控制同一片區(qū)域的照明，達(dá)到隨走隨關(guān)，按需控制的節(jié)能目的。并根據(jù)管樁工藝生產(chǎn)線和生產(chǎn)流程，對車間內(nèi)的照明進(jìn)行分區(qū)、分片控制。

三、動力設(shè)備系統(tǒng)

管樁廠的動力設(shè)備主要是電動機(jī)，電動機(jī)的電能能耗是管樁生產(chǎn)中的能耗大戶，因此，做好電動機(jī)的降耗增效顯得極為重要。減少電動機(jī)能耗的主要途徑是提高電動機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。

1. 電動機(jī)的選型與設(shè)計

電動機(jī)的合理選型除了應(yīng)滿足拖動功能外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性。可采取以下措施合理選擇電機(jī)型號：①選用高效、節(jié)能的電動機(jī)。小型電機(jī)應(yīng)優(yōu)先選用Y系列節(jié)能電機(jī)，Y系列電動機(jī)是全國統(tǒng)一設(shè)計的新系列產(chǎn)品，也是我國目前較先進(jìn)的三相異步電動機(jī)，其優(yōu)點是高效、節(jié)能、啟動性好。對于年運行時間較長，負(fù)載率超過50%的電動機(jī)，可選用YX系列高效三相異步電動機(jī)。該系列電機(jī)與Y系列相比，效率提高3%，損耗降低20%?30%。大型電機(jī)可選用國際品牌的高效節(jié)能電機(jī)。②合理選擇電動機(jī)的額定容量。根據(jù)國家規(guī)定，對三相異步電動機(jī)的運行區(qū)域，負(fù)載率在70%?100%之間為經(jīng)濟(jì)運行區(qū)；負(fù)載率在40%?70%之間為一般運行區(qū)；負(fù)載率在40%以下為非經(jīng)濟(jì)運行區(qū)。在選擇電動機(jī)額定容量時，為確保既能滿足設(shè)備運行需要，又能提高電機(jī)運行效率，應(yīng)盡可能使電機(jī)的負(fù)載率保持在70%?100%的經(jīng)濟(jì)運行區(qū)范圍內(nèi)。③合理設(shè)計電動機(jī)的 啟動方式。采用軟起動器是目前較多使用的一種節(jié)能方式，軟起動器是根據(jù)起動時間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角而控制電壓的變化，電壓連續(xù)可調(diào)，起動平穩(wěn)，常用于電機(jī)容量較大且起動頻繁的設(shè)備。對不同類型的電機(jī)應(yīng)采用不同的啟動方式，以達(dá)到節(jié)能效果。對于低壓籠型大中型電機(jī)可采用軟啟動器啟動，啟動電流能在額定電流的2.5?3.5倍之間可調(diào)，啟動轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)。

2. 電動機(jī)的調(diào)速與節(jié)能

在管樁生產(chǎn)中，各種設(shè)備如管樁離心成型設(shè)備、鍋爐房的風(fēng)機(jī)和水泵等正常運轉(zhuǎn)所需的電能消耗都相當(dāng)大，尤其是離心作業(yè)在管樁生產(chǎn)中是電能消耗的重點工序。目前，管樁生產(chǎn)中離心作業(yè)的調(diào)速普遍采用的是變頻調(diào)速。變頻調(diào)速是通過連續(xù)地改變供電電源頻率，平滑地調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、調(diào)速精度高、啟動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣、節(jié)能顯著等優(yōu)點。在管樁生產(chǎn)中的離心機(jī)、鍋爐鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)及水泵等設(shè)備上應(yīng)用變頻調(diào)速是行之有效的節(jié)能措施。

四、電能計量管理

電能消耗的多少是通過電能計量來評定的，設(shè)計中可選用多功能電力監(jiān)控儀表，采用RS485總線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對全廠電能消耗進(jìn)行實時監(jiān)控，使管理人員及時了解各機(jī)電設(shè)備的能耗狀況，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的能耗漏洞，并采取合理的生產(chǎn)調(diào)度措施。

五、結(jié)語

管樁業(yè)是近年來快速發(fā)展的一個新興行業(yè)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對電力的需求量越來越大，能耗與發(fā)展的矛盾日益突出，作為二次能源的電能在管樁廠有著很大的節(jié)能潛力。電氣節(jié)能是一項涉及到生產(chǎn)，管理，設(shè)計等多方面因素的系統(tǒng)工程，而電氣設(shè)計是電氣節(jié)能的源頭，涉及到諸多環(huán)節(jié)的節(jié)能技術(shù)和措施。針對管樁業(yè)的工程特點及要求，在電氣節(jié)能設(shè)計中要抓住重點、兼顧細(xì)節(jié)、注重近期、兼顧遠(yuǎn)期，采取有效的節(jié)能措施，挖掘最大的節(jié)能潛力，是有待進(jìn)一步探索和研究的課題。