机务电气系统节能优化策略在实际应用中的探讨

引言：

在全球提倡节能减排的背景下，机务领域也在响应这一潮流。机务电气系统是保障各种机务设备正常运行的重要部分，其能耗所占比例很大。实现机务电气系统的节能优化，可以削减运营开支，提升经济效益，而且对于缩减能源耗费，减轻能源危机，削减环境污染有着重大意义。如今，科技不断发展，各种节能优化策略持续出现，并被逐步运用到实际中，在使用时仍然存在许多难点。因此，研究机务电气系统节能优化策略在实际应用状况，有着非常重要的现实意义。

一、机务电气系统能耗面临的挑战

1.1 技术更新换代困难

机务电气系统中很多设备的使用时间较长，技术较为落后。要想对这些设备实施节能技术更新，会遭遇高昂的成本，技术相容等难题。以一些较早安装的电气控制系统为例，如果想要升级为智能控制系统，就要对整个系统的硬件和软件执行改造，既要采购新的设备，又要做许多调试和适配工作，这对很多企业来说都是笔不小的开销。

1.2 运行管理复杂

机务电气系统的运行环境复杂多变，包含许多设备的共同工作。要实现节能优化，就要对整个运行过程实施细致管理，不过当前的运行管理模式往往不能立即准确地监测设备的运行状态和能耗情况，从而无法马上察觉能耗异常现象并采取相应举措。如铁路机务段里，列车运行线路，载重，运行时间等持续改变，要想依照这些变动因素来改良机车的运行速度和牵引策略，给运行管理赋予了很大的难度。

二、机务电气系统节能优化策略及实际应用

2.1 设备升级改造策略

将传统的低效率电机换成高效节能电机，这是缩减能耗的有效办法。高效电机用到先进的电磁设计和制造工艺，效率更高，功率因数也更好。以某机务段为例，他们对部分电力机车的牵引电机做了升级改进，选用了一种新的永磁同步牵引电机。改造以后，电机的效率大约提高了 5%-8% ，电力机车运行时，每百公里的耗电量有所下降。通过实际运行数据监测，这个机务段在换上新电机后的第一个季度里，电力机车总的耗电量比之前缩减了大概 10% 。

变压器在机务电气系统当中有着重要的电压变换和电能传输作用，其能耗也并不可轻视。采用节能型变压器，如非晶合金变压器，可以有效降低空载损耗，非晶合金变压器的铁芯采用非晶态合金材料，磁导率高、矫顽力低，使变压器在空载运行时的能耗大幅度降低。某工厂对机务电气系统的变压器进行升级更换为非晶合金变压器后，经计算每年可节约电费开支约 15% 。

2.2 智能控制系统应用策略

机务电气系统里，许多设备如风机，水泵等，其负载需求存在动态改变的情况。采用变频调速技术，可以依照实际负载情形随时调整电机转速，进而缩减能耗。以某机务段的通风系统为例，以前风机采用定速运转，不论通风需求大小，风机都会以恒定转速工作，造成很多能源浪费。在采用变频调速技术之后，风道里装有传感器，能对风压，风量展开实时监测，控制系统会按照监测得到的数据自行调节风机电机转速。经过实际运行证实，该通风系统能耗削减了大约 30%-40% 。

用物联网技术来创建智能监控体系，可以及时搜集机务电气体系当中各类设备的运行数值，像电压，电流，温度，功率等，并且通过数据分析去准确把握设备的运行情况，预知可能出现的故障。某个铁路机务段就安装了依靠物联网的智能监控体系，针对电力机车的电气设备展开全天候的实时检测。系统会将收集到的数据加以分析，从而预先察觉到设备潜藏的故障隐患，比如电机绕组的温度忽然上升，变流器功率模块过热等事情，而且立刻发出警报消息。这样一来不但增强了设备的可靠性和安全性，还防止了因为设备故障而导致的额外能耗增多。同时，经过长时间对设备运作数据实施分析，机务段就能改进设备的保养计划和运行策略，从而达成节能目的。

2.3 运行管理优化策略

针对铁路机务系统中的电力机车等设备而言，合理的规划运行速度曲线对于节能有着重要意义。通过结合线路坡度、弯道、限速区段、列车载重等多方面因素，利用计算机模拟技术来制定出最合适的运行速度曲线。比如在一段铁路线路上，通过对线路情况的分析与模拟计算，为电力机车制定出新的运行速度曲线。在实际运行过程中，机车司机按照新的速度曲线驾驶，在爬坡时合理降低速度，充分利用动能，避免不必要的牵引能耗；在下坡时适当提高速度，合理利用电制动，将部分动能转化为电能回馈电网。经过统计，采用新的运行速度曲线后，该线路上电力机车的平均能耗降低约 8%-10% 。

按照机务工作实际需求来制定设备启停计划，防止设备长时间空载运行。比如工厂的机务电气系统当中，有一些非连续工作的设备，像检修设备的照明系统，临时使用的通风设备等，通过设置定时启停装置或者依照工作区域人员活动情况来完成智能控制。工作结束以后自动关闭这些设备，不让它们在没有人使用时仍然耗费电量，经过合理的设备启停计划，工厂机务电气系统的整体能耗下降了大约 5%-8% 。

三、结论

机务电气系统节能优化策略在实际运用时有巨大的潜力，通过设备升级，智能控制以及管理改良，可以大幅削减能耗，改善能效，从而产生经济和环境效益。实际案例显示其有效，不过执行过程中遭遇技术更新困难，管理繁杂等难题。将来，节能优化会朝着新技术融合，系统整合和新能源结合的方向发展。要实现这一目标，就要企业，科研机构和政府共同努力，加强研发投资，改善人员培训，改善政策扶持，助力机务领域可持续发展和节能减排目标的完成。

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