我國力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體。

工業(yè)爐電加熱
關(guān)于能源成本增加的爭論已經(jīng)引起了金屬生產(chǎn)和熱處理行業(yè)的供應(yīng)商考慮對爐子加熱系統(tǒng)的控制改進。

降低能源成本仍然是一個重點領(lǐng)域，成功的公司正設(shè)法通過集中投資這一業(yè)務(wù)領(lǐng)域來提高競爭力。本文旨在強調(diào)更大程度上的節(jié)約，這可以通過重視能源在熱處理設(shè)備周圍的使用和分配方式來實現(xiàn)。

能量監(jiān)測
由于大多數(shù)金屬供應(yīng)和熱處理過程行業(yè)都被審查，因此需要記錄和存儲批次和過程數(shù)據(jù)。隨著簡單通信電能計量設(shè)備的出現(xiàn)，將電廠用電量嵌入存儲記錄是控制系統(tǒng)的自然延伸。通過訪問實時和歷史格式的能源數(shù)據(jù)，用戶可以評估以下內(nèi)容：
◆瞬時總車間電力需求
◆單個熔爐的瞬時功率需求
◆針對爐料的能源使用
◆能源使用與電廠利用
◆針對客戶批次的財務(wù)成本計算
◆電廠甩負荷優(yōu)先級

將使用無線技術(shù)作為的一種經(jīng)濟高效的方式，通過以太網(wǎng)獲取和分發(fā)能源信息可以在內(nèi)部管理和工程客戶群實時共享數(shù)據(jù)。經(jīng)驗表明，在用戶能夠獲得能源數(shù)據(jù)的地方，總是可以確定節(jié)約的領(lǐng)域。

電能轉(zhuǎn)換方法
除了最復(fù)雜的加熱器負載(例如那些內(nèi)置隨溫度或復(fù)雜變壓器耦合負載而變化的電阻的元件材料)，建議采用簡單的全周期轉(zhuǎn)換方法來控制晶閘管的電能。

對于包括現(xiàn)代碳化硅在內(nèi)的簡單加熱器，相角(周期斬波)的持續(xù)使用通過低功率因數(shù)、對電源的諧波干擾和裝置周圍的射頻干擾對用戶造成不利影響。



圖1顯示了與單相和三相負載的相位角觸發(fā)相關(guān)的典型諧波干擾。從圖中可以看出，當以90度角切換正弦波時，高比例的奇次諧波電流將被反射到電源中。

與相位角觸發(fā)相關(guān)的低功率因數(shù)是能源成本的主要考慮因素。由于大多數(shù)電氣裝置設(shè)計為在額定運行設(shè)定點下以50%左右的輸出功率運行，在PA模式下運行時，電源循環(huán)將在90度的最壞情況被切斷，在這些條件下，合成功率因數(shù)可低至0.72，而不是高于0.95的所需水平?；谟嬃款愋秃凸╇娮杩?，這可能會對計費值產(chǎn)生非常不利的影響，增加7-10%的成本，但對過程沒有好處。

兩種簡單的解決方案可以減少或克服與相角晶閘管控制相關(guān)的缺點：
①對于無法避免相位角控制的裝置，使用電子電源分接開關(guān)將自動將功率因數(shù)和電源干擾降至最低。


圖2顯示了4抽頭切換控制系統(tǒng)的典型響應(yīng)。請注意，與基本曲線(50%需求為0.72)相比，大多數(shù)分接頭在臨界50%需求水平下的功率因數(shù)高于0.9。

②對于非復(fù)雜的加熱器負載，可以使用任何全循環(huán)點火模式，包括單循環(huán)和高級單循環(huán)切換方法，以滿足大多數(shù)常見加熱器的瓦特密度負載和熱質(zhì)量特性，同時消除低功率因數(shù)和諧波問題。

先進的單循環(huán)對于短波紅外負載或希望將長脈沖電源對元件的影響降至最低的負載尤其有效。

對于電阻/溫度系數(shù)為正的元件材料，也可以使用智能晶閘管在元件電阻增加時從相角點火切換到全周期點火，以允許整個負載施加全電源電壓。

最小化鍋爐能量使用的算法和程序
人們早就認識到，對鍋爐功率特性的分析可以指示爐子的性能。用戶正在使用功率模式識別來確定其處理設(shè)備上針對批量處理類型的操作變化。間歇熱處理循環(huán)在線功率監(jiān)測的最新進展為均勻化、退火、正火和類似熱處理過程提供了鍋爐功率優(yōu)化解決方案。

在該應(yīng)用中，通過一種基于功耗導(dǎo)數(shù)的穩(wěn)態(tài)控制算法來識別庫存內(nèi)溫度已變得均勻的點?？蛻粽谑褂么丝刂葡到y(tǒng)智能來識別達到平衡點，以縮短工藝時間，提高設(shè)備利用率，為客戶節(jié)省成本，而無需包括額外的工件監(jiān)視器傳感器。

非工作時間熔爐設(shè)定點控制
利用現(xiàn)代控制系統(tǒng)的智能化，可以自動控制熱處理設(shè)備的非工作時間設(shè)定點。在下面所示的例子中，控制系統(tǒng)了解鍋爐的動態(tài)，并能識別維持備用設(shè)定點所需的功率和達到運行設(shè)定點所需的功率。

溫控器有一個用戶屏幕，允許操作人員輸入所需的工作設(shè)定值和爐溫恢復(fù)所需的時間。溫控器使用鍋爐調(diào)諧信息和內(nèi)部實時鐘表，以確保鍋爐恢復(fù)到工作所需的工作設(shè)定點。

優(yōu)點是通過使用非工作時間的鍋爐調(diào)低，可以實現(xiàn)更加一致和可重復(fù)的節(jié)能。


均載減載技術(shù)
如果熱處理車間安裝了大量電熱熱處理設(shè)備，則通常需要對單個爐區(qū)或獨立爐按照順序燃燒，以將供應(yīng)波動降至最低。通過使用智能晶閘管點火方法，可以通過可選擇的點火模式組合來限制與任何裝置相關(guān)的電涌和瞬時電源負載。在這種模式下，沒有一個區(qū)域同時打開，單個熔爐或區(qū)域的電力需求同步，以給工廠供電提供非常均勻的負荷。



左圖顯示了區(qū)域排序模式以及電廠負荷對供電的總體影響。這些優(yōu)點使客戶能夠在現(xiàn)有供應(yīng)的基礎(chǔ)上運行更高的安裝設(shè)備。

通過在平滑功率水平上設(shè)置閾值來捕獲通過站點最大需求點的能量使用偏移，可以從該解決方案中獲得進一步的好處。在閾值級別設(shè)置警報可以觸發(fā)優(yōu)先減載，從而避免代價高昂的超額電價懲罰。

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