电气工程中机械设备自动化供配电的节能控制探究

一、引言

机械设备自动化供配电系统的节能控制，是指通过技术优化、设备升级、智能管理等手段，在保证机械设备正常运行的前提下，减少能源损耗，提高能源利用效率。然而，当前部分电气工程中，自动化供配电系统的节能潜力尚未得到充分挖掘，存在系统设计不合理、设备能效偏低、控制策略滞后等问题，导致能源浪费现象较为突出。因此，深入探究机械设备自动化供配电的节能控制策略，对于推动电气工程的绿色转型具有重要的现实意义。

二、电气工程中机械设备自动化供配电节能控制存在的问题

2.1 供配电系统与设备匹配性不足

供配电系统与机械设备的匹配程度直接影响能源利用效率。部分电气工程在设计自动化供配电系统时，未充分考虑机械设备的实际负荷特性，导致系统容量与设备需求不匹配。例如，供配电系统的变压器容量选择过大，而机械设备的实际负荷较小，造成 “大马拉小车” 的现象，变压器长期处于低负荷运行状态，空载损耗和负载损耗增加，能源利用效率低下[1]。

此外，供配电线路的设计也存在不合理之处。线路导线截面选择不当，或线路敷设路径过长，会导致线路电阻增大，在输电过程中产生较大的线路损耗。同时，不同机械设备的用电特性存在差异，如有的设备属于感性负载，有的属于容性负载，若供配电系统未针对这些特性进行合理的无功补偿设计，会导致功率因数偏低，增加电网的无功损耗，影响供配电系统的整体能效。

2.2 节能技术应用不充分

尽管当前节能技术在电气工程领域已有一定应用，但在机械设备自动化供配电系统中，节能技术的应用仍存在不充分、不系统的问题。一方面，部分企业对节能技术的认知不足，仍沿用传统的供配电模式，未能引入变频调速、无功补偿、有源滤波等先进的节能技术，导致设备运行过程中能耗较高。另一方面，节能技术的集成应用水平较低。单一的节能技术往往只能解决某一环节的能耗问题，而自动化供配电系统是一个复杂的整体，需要多种节能技术协同作用才能实现最佳的节能效果。然而，部分电气工程中，节能技术的应用缺乏系统性规划，不同技术之间未能有效衔接，导致节能效果不理想[2]。

2.3 能源管理体系不完善

完善的能源管理体系是实现自动化供配电节能控制的重要保障，但目前部分企业的能源管理体系存在诸多漏洞。一是缺乏专业的能源管理团队，能源管理人员多由电气维护人员兼任，缺乏系统的节能知识和管理技能，难以制定科学合理的节能控制策略。二是能源监测体系不健全，未能对机械设备自动化供配电系统的能耗数据进行实时、全面的采集和分析，无法及时发现能源浪费的环节和原因，导致节能控制缺乏针对性。

三、电气工程中机械设备自动化供配电的节能控制策略

3.1 优化供配电系统设计

优化供配电系统设计是实现节能控制的基础。在系统设计阶段，应充分调研机械设备的负荷特性，包括负荷大小、负荷变化规律、功率因数等，根据实际需求合理选择变压器容量和型号[3]。对于负荷波动较大的机械设备，可采用多台变压器并列运行的方式，根据负荷变化投切变压器，提高变压器的运行效率，避免 “大马拉小车” 的现象。在供配电线路设计方面，应合理选择导线截面和敷设路径，缩短输电距离，降低线路电阻。对于大功率设备，应采用专用线路供电，减少线路损耗。同时，针对机械设备的无功负荷特性，设计合理的无功补偿方案，采用集中补偿与分散补偿相结合的方式，提高系统的功率因数。例如，在变压器低压侧安装集中无功补偿装置，在大型感性负载设备附近安装就地补偿装置，确保系统功率因数维持在 0.9 以上，减少无功损耗。

3.2 推广高效节能设备

推广使用高效节能设备是降低能耗的关键手段。在机械设备选型时，优先选用能效等级高的设备，如高效节能电机、节能变压器等。高效节能电机的效率比普通电机高 3%-5% ，在长期运行中可节省大量电能；非晶合金变压器的空载损耗比传统变压器低 70%80% ，适用于负荷波动较大的场合。对于风机、水泵等需要调节流量的设备，推广应用变频调速技术。变频调速技术通过改变电机的供电频率来调节转速，使设备输出功率与负荷需求相匹配，避免 “大流量小温差”“高压力小流量” 等现象，节能率可达20%50% 。

3.3 应用智能控制技术

智能控制技术为自动化供配电系统的节能控制提供了技术支撑。通过引入 PLC（可编程逻辑控制器）、SCADA（监控与数据采集系统）等自动化控制设备，实现对机械设备供配电系统的实时监测和智能调控。例如，利用 SCADA 系统采集各设备的电流、电压、功率、温度等运行参数，通过数据分析判断设备的运行状态，当设备处于轻负荷状态时，自动调节供配电参数，降低能耗。采用智能无功补偿控制器，根据系统功率因数的实时变化，自动投切无功补偿电容，确保补偿容量与无功需求动态匹配，提高无功补偿效率。对于多台机械设备共用的供配电系统，采用负荷优化分配算法，通过智能控制平台合理调度各设备的运行时间和负荷分配，避免峰谷负荷差过大，提高系统的整体能效。

3.4 建立完善的能源管理体系

建立完善的能源管理体系是确保节能控制措施有效实施的重要保障。企业应成立专业的能源管理团队，配备具备节能知识和管理经验的专业人员，负责制定节能规划、监督节能措施的执行、开展节能培训等工作。定期组织员工进行节能知识培训，提高员工的节能意识和操作技能，使节能理念深入人心。健全能源监测网络，在供配电系统的关键节点安装智能电表、电流表、功率因数表等监测设备，实时采集能耗数据，并通过通信网络传输至能源管理平台。利用大数据分析技术对能耗数据进行深度挖掘，分析能耗变化趋势、设备能效水平等，为节能决策提供数据支持。

完善能源管理制度，制定设备运行、维护、节能考核等方面的规章制度，明确各部门和人员的节能职责。建立节能考核机制，将节能指标纳入员工的绩效考核体系，对在节能工作中表现突出的部门和个人给予奖励，激发员工的节能积极性。同时，加强设备的维护保养，制定科学的维护计划，定期对变压器、电机、开关设备等进行检修和维护，确保设备处于良好的运行状态，减少因设备故障导致的能耗增加。

四、结论

电气工程中机械设备自动化供配电的节能控制是实现行业绿色可持续发展的必然要求，也是企业降本增效的重要途径。当前，该领域存在供配电系统与设备匹配性不足、节能技术应用不充分、能源管理体系不完善、设备老化与维护不当等问题，制约了能源利用效率的提升。为解决上述问题，应从优化供配电系统设计入手，确保系统与设备负荷特性相匹配，减少线路损耗和无功损耗；推广高效节能设备和变频调速、有源滤波等先进节能技术，提高设备能效；应用智能控制技术，实现供配电系统的实时监测和智能调控；建立完善的能源管理体系，加强能源监测、员工培训和设备维护，形成全员参与的节能氛围。

参考文献：