談高階段設(shè)計(jì)電力負(fù)荷計(jì)算

劉 亞 濤

(太原市熱力設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030002)

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談高階段設(shè)計(jì)電力負(fù)荷計(jì)算

劉 亞 濤

(太原市熱力設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030002)

介紹了高階段設(shè)計(jì)電力負(fù)荷計(jì)算的目的，闡述了用車間綜合需要系數(shù)法進(jìn)行車間用電負(fù)荷計(jì)算的方法，并對(duì)相關(guān)手冊(cè)計(jì)算系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，為今后開展工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

供配電，電力負(fù)荷，計(jì)算，系數(shù)

1 概述

電力負(fù)荷計(jì)算的目的：1)與供電部門商談供電協(xié)議的依據(jù)。2)確定供電變壓器容量。3)確定供電電壓等級(jí)。4)確定供電系統(tǒng)接線方式和系統(tǒng)運(yùn)行方式。5)確定供電線路導(dǎo)線截面。6)線路繼電保護(hù)的計(jì)算依據(jù)。7)計(jì)算負(fù)荷是確定供電開關(guān)電器、電流互感器和儀表量程等的額定參數(shù)。高階段設(shè)計(jì)包括：選廠址、項(xiàng)目建議書、規(guī)劃、預(yù)可研、可研。本文主要通過車間綜合需要系數(shù)法進(jìn)行分析，并對(duì)相關(guān)手冊(cè)計(jì)算系數(shù)根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，為今后開展工廠供配電系統(tǒng)高階段設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2 用“車間綜合需要系數(shù)法”進(jìn)行車間用電負(fù)荷計(jì)算

在鋼鐵行業(yè)的全廠規(guī)劃，可研以及新選廠址等高階段設(shè)計(jì)工作中，主要采用“車間綜合需要系數(shù)法”的計(jì)算方法?！败囬g綜合需要系數(shù)法”計(jì)算車間電力負(fù)荷，就是用車間工作(不含備用)用電設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘颗c該車間綜合需要系數(shù)值相乘得來(lái)。其計(jì)算公式可表示如下：Pj=K∑x·P∑e。其中，Pj為車間計(jì)算電力負(fù)荷，kW；P∑e為車間工作用電設(shè)備裝機(jī)容量總和(不含備用)，kW；K∑x為車間綜合需要系數(shù)。因?yàn)椤败囬g綜合需要系數(shù)法”比較粗，故不可用于工程的初步設(shè)計(jì)或施工圖設(shè)計(jì)階段的電力負(fù)荷計(jì)算。這里對(duì)P∑e和K∑x需要進(jìn)行一些討論，重點(diǎn)在車間綜合需要系數(shù)K∑x的研究。

2.1 車間工作用電設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘縋∑e

在現(xiàn)實(shí)情況下，“車間”的概念不大一致，如有的企業(yè)對(duì)外稱作“車間”“廠”“公司”或“總廠”，這樣就不大容易分辨。建議“車間”概念首先應(yīng)確定為是單獨(dú)廠房；或者廠房雖然不是一個(gè)，但生產(chǎn)流程是不可分割的同一個(gè)工藝生產(chǎn)流程，如焦化、球團(tuán)、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝生產(chǎn)“車間”。另外為主工藝生產(chǎn)線服務(wù)的如供水站、水處理站、壓縮空氣站、氧氣站等在生產(chǎn)流程上完全各自完整獨(dú)立的輔助生產(chǎn)“車間”，各自的建筑廠房大都分離，很少相互聯(lián)接，因此，建議其與主工藝系統(tǒng)的工作用電設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘縋∑e分開計(jì)算比較好，其計(jì)算結(jié)果可能會(huì)合理些。

2.2 車間綜合需要系數(shù)K∑x

“車間綜合需要系數(shù)”K∑x與車間生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備的配置是否合理，生產(chǎn)自動(dòng)化水平是否先進(jìn)以及生產(chǎn)管理是否科學(xué)等都有關(guān)系。也就是說(shuō)對(duì)各方面都是比較好的車間，其用電設(shè)備的綜合利用率就會(huì)高些，則“車間綜合需要系數(shù)”值也就大些，這個(gè)值隨著科學(xué)和社會(huì)的發(fā)展，還會(huì)大些。對(duì)于工藝流程落后、用電設(shè)備陳舊的生產(chǎn)車間，其用電設(shè)備的綜合利用率就會(huì)低些，則“車間綜合需要系數(shù)”值也就小些?！败囬g綜合需要系數(shù)”值的選用直接影響車間用電負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果。

2.3 各車間綜合需要系數(shù)(K∑x)選擇

1)綜合原料場(chǎng)。過去生產(chǎn)用原料存放處大都是簡(jiǎn)易堆放場(chǎng)，且多處存放，機(jī)械化程度低，用電設(shè)備也少。在所有設(shè)計(jì)參考資料中也未能列出有關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。目前，生產(chǎn)規(guī)模稍大一些的鋼鐵企業(yè)都考慮設(shè)置集中式的綜合原料場(chǎng)。配備有大型堆取料機(jī)、翻車機(jī)等，物料轉(zhuǎn)輸基本上都使用皮帶機(jī)。為此，根據(jù)工程設(shè)計(jì)的具體實(shí)踐綜合原料場(chǎng)的“車間綜合需要系數(shù)”建議選為0.4～0.50。

2)燒結(jié)車間。對(duì)于常規(guī)鏈帶式燒結(jié)機(jī)來(lái)說(shuō)，其基本生產(chǎn)工藝現(xiàn)在和過去相比變化不大。但是現(xiàn)在機(jī)械化及自動(dòng)化程度大大提高，增加了脫硫、除塵環(huán)保等先進(jìn)設(shè)備，生產(chǎn)效率得到提高，因環(huán)保污染影響生產(chǎn)的現(xiàn)象減少了。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，近年又推廣應(yīng)用一種叫球團(tuán)礦燒結(jié)新工藝，較常規(guī)燒結(jié)相比工藝流程發(fā)生了變化，但車間用電設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)差別不是很大。為此，對(duì)它們的“車間綜合需要系數(shù)”建議選取以下值：常規(guī)鏈?zhǔn)綗Y(jié)車間：0.7～0.76；球團(tuán)車間：0.7～0.76。

3)煉鐵車間。目前國(guó)家已宣布淘汰400 m3及其以下容積的小高爐，新建都是技術(shù)先進(jìn)高效的大型高爐。普遍采用所謂“大風(fēng)”“高溫”強(qiáng)化冶煉模式，選用高壓爐頂生產(chǎn)，設(shè)備先進(jìn)了，自動(dòng)化程度更高了。高爐鼓風(fēng)機(jī)形式選擇上不是汽動(dòng)式就是電動(dòng)式。每臺(tái)機(jī)組的主電機(jī)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其輔助設(shè)備容量的總和。盡管高爐鼓風(fēng)機(jī)容量隨高爐容積的增大而增大，但其輔助設(shè)備容量相差卻不是太大。因此，高爐鼓風(fēng)機(jī)站的用電負(fù)荷計(jì)算需要和高爐本體系統(tǒng)分開計(jì)算。也就是將鼓風(fēng)機(jī)主電機(jī)用電負(fù)荷采用“需要系數(shù)法”進(jìn)行計(jì)算，而高爐本體系統(tǒng)將采用“車間綜合需要系數(shù)法”計(jì)算。煉鐵車間的每部分車間綜合需要系數(shù)建議選取值如下：高爐本體部分：0.5～0.6；轉(zhuǎn)底爐本體部分：0.65～0.75；熔分爐輔助設(shè)備：0.7～0.75；鼓風(fēng)機(jī)站輔助設(shè)備：0.7～0.75；一般電動(dòng)軸流鼓風(fēng)機(jī)主電機(jī)：0.80～0.9(將配TRT)；BPRT型電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)主電機(jī)：0.6～0.63(不配TRT)。

4)煉鋼車間。a.轉(zhuǎn)爐煉鋼車間。煉鋼轉(zhuǎn)爐現(xiàn)在大都是采用氧氣頂?shù)讖?fù)合吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，代替氧氣頂吹、空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐，而且爐容在40 t以下的轉(zhuǎn)爐已被國(guó)家淘汰，整個(gè)生產(chǎn)線的用電負(fù)荷量也很大，建議將轉(zhuǎn)爐、LF鋼包精煉爐、CCM連鑄等幾部分用電負(fù)荷各自分開來(lái)計(jì)算，鋼包精煉爐采用“需要系數(shù)法”計(jì)算，連鑄及車間內(nèi)其他部分采用“車間綜合需要系數(shù)”進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)爐煉鋼車間綜合需要系數(shù)建議取值如下：轉(zhuǎn)爐及車間：0.6～0.76；連鑄部分：0.7～0.76；鋼包精煉爐變壓器(cosΦ=0.9)：0.8～0.90。b.電弧爐煉鋼車間。電弧爐煉鋼多年來(lái)生產(chǎn)工藝沒大改變，但在設(shè)備安裝方面有不少變化。目前，50 t以下的小容量電弧爐國(guó)家已宣布淘汰，新建的爐容都較大。在交流電爐變壓器容量配置上較過去變化更大。建議將電弧爐和鋼包精煉爐分別采用“需要系數(shù)法”計(jì)算，連鑄及車間內(nèi)其他部分采用“車間綜合需要系數(shù)”進(jìn)行計(jì)算，為此電弧爐煉鋼車間綜合需要系數(shù)建議值如下：煉鋼電弧爐變壓器(cosΦ=0.77)：0.85～0.92;礦熱爐、熔分爐變壓器(cosΦ=0.80)：0.86～0.92;電石爐變壓器(cosΦ=0.85)：0.86～0.92;鋼包精煉爐變壓器(cosΦ=0.90)：0.8～0.90;電爐車間輔助設(shè)備：0.52～0.6;礦熱爐、熔分爐車間輔助設(shè)備：0.5～0.6;電石爐車間輔助設(shè)備：0.5～0.6;連鑄部分：0.7～0.76。

5)軋鋼車間。由于鋼材品種繁多，因此軋機(jī)的形式和規(guī)格也就多種多樣。20世紀(jì)70年代前我國(guó)的軋鋼生產(chǎn)的大部分軋機(jī)規(guī)格小，生產(chǎn)效率低，能源消耗高等，連續(xù)軋制的軋機(jī)也少。20世紀(jì)70年代后國(guó)家才開始陸續(xù)引進(jìn)比較先進(jìn)的大型軋機(jī)。近年來(lái)一些比較先進(jìn)的連軋機(jī)組國(guó)內(nèi)也開始生產(chǎn)，使國(guó)內(nèi)軋鋼生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大提高。然而到目前為止，對(duì)于軋鋼車間的工程設(shè)計(jì)參考資料積累得還比較少，大部分軋鋼車間的“車間綜合需要系數(shù)”值還是30多年前使用的數(shù)值。現(xiàn)按軋機(jī)的大類型分別給出修改后的“車間綜合需要系數(shù)”參考值如下：熱連軋車間：0.50～0.65;冷連軋車間：0.48～0.58；寬厚板車間：0.50～0.60；型鋼車間：0.50～0.65；棒材車間：0.50～0.60；高速線材車間：0.60～0.70；無(wú)縫鋼管車間：0.47～0.58；冷軋硅鋼車間：0.50～0.55；棒材軋鋼車間：0.50～0.60；帶鋼車間：0.55～0.60。

6)輔助生產(chǎn)車間。鋼鐵企業(yè)的配套輔助設(shè)施，過去包括的范圍很廣，連設(shè)備維修，備品備件的加工制造，倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)榷及ㄔ趦?nèi)，現(xiàn)在企業(yè)把許多設(shè)施(如供水、供氧氣、維修、機(jī)加工、運(yùn)輸?shù)?都進(jìn)行分離并推向社會(huì)市場(chǎng)，當(dāng)然還有一部分設(shè)施暫時(shí)還不能夠分離，還必須與企業(yè)一同配套建設(shè)和統(tǒng)一管理。這里僅列出對(duì)供電方案影響較大的設(shè)施，其“車間綜合需要系數(shù)”的建議值如下：制氧站：0.75～0.82；壓縮空氣站：0.75～0.82；煤氣處理站：0.75～0.85；水泵站：0.65～0.75；鍋爐房：0.65～0.75；檢驗(yàn)中心：0.35～0.40;污水處理站：0.75～0.85。

3 結(jié)語(yǔ)

電力負(fù)荷計(jì)算作為工廠供配電設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到整個(gè)工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。本文主要通過車間綜合需要系數(shù)法進(jìn)行分析，并對(duì)相關(guān)手冊(cè)計(jì)算系數(shù)根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，為今后開展工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

[1]《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:冶金工業(yè)出版社，1996.

[2]周 瀛，李鴻儒.工業(yè)企業(yè)供電.第2版.北京:冶金工業(yè)出版社，2002.

[3]劉介才.工廠供電.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國(guó)電力出版社，2005.

Discussion on the calculation of electric load in high stage design

Liu Yatao

(TaiyuanHeatingDesignInstituteCo.,Ltd,Taiyuan030002,China)

This paper introduced purpose of power load calculation in high stage design, elaborated the method using workshop comprehensive coefficient method made workshop electricity load calculation, and made optimization design to related manual calculation coefficient, provided basis for future development of engineering power distribution system design.

power supply, power load, calculation, coefficient

1009-6825(2015)21-0121-02

2015-05-11

劉亞濤(1982- )，男，工程師

TM744

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