地铁电气节能设计的改进与创新

第一篇：地铁电气节能设计的改进与创新

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地铁电气节能设计的改进与创新

地铁电气节能设计的改进与创新

【摘要】当前国际国内在设计建设地铁线时已将节能纳入重要的考量环节，以适应当今社会节能低碳的环保主流。地铁节能的关键在于电气节能，而电气节能的根本在于电气设备系统的统一设计和协调规划。多重节能措施并举，最终统一于管理节能，通过对节能数据的分析整理，从中找到各用能环节的真正问题和有效的节能途径，是实现地铁电气节能的突破口与创新点所在。

【关键词】地铁节能；节能设计；管理节能

[Abstract] the current international and domestic in the design and construction of subway has energy conservation into consideration important link, in order to adapt to today's society energy-saving low carbon environmental mainstream.The key lies in the subway energy saving electrical energy, and the fundamental electrical energy saving of the electrical equipment system of unified design and planning.Simultaneously multiple energy-saving measures, finally unified in management of energy conservation, through analyzing the energy saving data, find the real problems can link and effective way of energy saving, is a breakthrough and innovation of electrical energy-saving in subway.[keyword] subway energy-saving;energy-saving design;energy-saving management

中图分类号：TU201.5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

尽管我们不断强调地铁电气的节能降耗，但目前国内地铁在电气节能方面所采取的种种措施成果显著。对比国际地铁协会统计的26家主要地铁运营公司能耗数据，北京地铁平均每名乘客每公里的总能

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耗最低，仅耗电0.046千瓦时。列车每公里的平均牵引能耗同样最低，只消耗1.764千瓦时。按照同等运力比较，轨道交通的能耗只相当于小汽车的1/9，公交车的1/2。尽管如此，在能源日益紧张的格局下，寻找电气节能设计上的改进和创新仍然是当今地铁设计的关键所在。

一、地铁电气节能设计现状分析

能源消耗总量过大是地铁运营所面临的棘手问题之一，这一问题直接影响到地铁的运营成本，实现地铁电气节能设计的改进与创新，意义重大。据统计，地铁电气消耗由高到低排序如下：列车牵引供电耗能（45%―50%），空调及通风系统（25%―35%），电梯扶梯（10%―14%），而照明及其他能耗约占10%。从中不难看出，机车的牵引是地铁系统中的用电大户，和通风空调系统分别占到轨道交通系统总能耗的一半和三分之一。因此在这两项上节能潜力也相对最大。打造绿色地铁，是地铁参与轨道交通及城市交通运营的一张新名片，也是基于改善交通运输条件、促进城市协同发展、以人为本理念的体现。目前，规划和正在建设的地铁线，已经综合考虑节能降耗措施，从机车、空调、供电、照明、扶梯等各系统设备采取了相关的节能措施。

二、地铁电气节能设计的改进与创新策略

（一）做好节能坡设计的改进

所谓地铁节能坡，即在列车运行区间设计适当角度的缓坡。当列车进站时上坡，从而达到减速的目的，这样一来对列车制动系统也有极好的保护作用。当列车出站时，通过下坡启动加速，进而保护列车牵引系统。这些在区间线路上精心设计的纵坡，正好使列车出站下坡、进站上坡，从而巧妙的利用自然加速和减速达到节能目的，最终达到节省牵引过程的耗电的目的。这一看似微小的设计改变，对节能及机车保护有着双重功效，势必将成为站台节能设计的风向标。据北京市轨道交通建设管理公司消息，地铁节能缓坡广泛应用在地铁9号线的线路设计中。目前一共设计有22个节能坡，占到全线总里程的46%。

地铁节能坡概念从引入到设计再到实施的时间较短，因此设计方法和模型上不健全。哈尔滨工业大学相关学者曾发表文章，基于机车

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动力和制动系统，建立了地铁节能缓坡的理论模型和计算方法。该模型将这个过程分为五个阶段：加速阶段、下坡节能、惰行、上坡节能以及制动。并通过动能和势能的变化计算了缓坡长度，作者认为节能缓坡长度约为228米到330米。

（二）处理好能量回收中的细节问题

高速行驶的列车一般采用电制动与空气制动相结合的模式，部分新型列车则主要依靠电制动（如北京地铁九号线）。在电制动过程中，根据能量转化和守恒原理，制动高速行驶的、具有较大动能的机车，势必消耗很多电能。在此过程中，机车消耗电能用以制动的同时，本身所具有的动能也被白白浪费。如果我们能够将后者所提及的动能转化并回收，即回收刹车能量，从一定程度上也能达到节能降耗的目的。其原理是当机车进站或紧急制动时，牵引电机将随之进入发电状态，将刹车产生的能量回传到电网。这部分能量通过逆变回馈装置输送电网系统后提供给机车，或者与车站机电设备协调使用。据测算，9号线列车牵引供电整体节电5%以上。

但是制动能量回收也存在着一些问题。如老的地铁线中，电网建设系统化不够，回传到电网的这部分能量往往只能提供给附近的机车所使用。然而，在列车行驶车隔大等情况下，这部分回收的能量不能被其他机车所吸收，而且这部分电能并不能直接并入总电网供地铁线其他用电设施所使用，最终仍然被浪费。

（三）加大对节能设备的改进及新能源的利用

国内各新建地铁线都很重视节能工作，从空调、供电、照明、扶梯等各系统设备采用了新型节能产品。再如北京地铁九号线在站台、站厅、出入口公共区照明选用T5系列荧光灯，同样照度的前提下，节约照明用电20%以上。空调通风系统在地铁运营中的能耗仅次于列车牵引。北京地铁九号线六里桥东站首次采用直接蒸发式空调系统。该系统是把制冷剂通过直接蒸发的方式输送到空调末端对空气降温除湿，以此省去空调冷冻水循环系统。该制冷系统将节省四分之一以上的能耗。

与传统交通工具相比，地铁使用相对清洁的电能作为动力源，然而电能的使用目前也间接地、较大程度的依赖着化石燃料。太阳每秒

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辐射到地球的能量则为499,400,00,000焦，它作为一种新兴的可再生能源，越来越受到各个国家的关注。北京地铁九号线所采用的热水系统为承压式二次换热系统。该系统高效，节能，安全稳定。在郭公庄车辆段，太阳能应用解决了集中热水系统的能源消耗，部分车站出入口广场也选用太阳能照明系统，白天蓄能，夜间为广场提供照明。北京地铁十四号线终点站则利用其高架的优势，在车站屋顶设计、安装了太阳能板发电。整个屋顶共安装有近1000块太阳能板，面积达2500平米。通过太阳能板所产生的电可供应车站内空调、扶梯以及照明等设备用电。这是全国地铁建设中首次将太阳能板用在地铁站建设中。

但是目前太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题。这是限制新能源在地铁系统广泛利用的主要问题。然而随着地球能源日益紧张的现状，太阳能灯清洁能源在未来必将成为地铁系统供电的主力之一。

（四）实现管理节能机制的优化和创新

通过对能源消耗进行准确监测和科学分析，从而采取相应的管理措施和技术措施、从而达到节能的目的而进行的工作叫做管理节能。节能管理要求定量化、标准化和手段多样化。在地铁电气节能中，管理节能概念的提出是基于当前诸多地铁运营单位常在节能监管中的职能缺失，地铁运营单位对地铁设备的运行和节能效果缺乏有效的统计和管理，具体表现在难以提供完整的分项电耗记录表和用电分析资料。因此统一的、全面的能源管理系统建设便迫在眉睫。能源管理系统基于计算机网络技术，集监测、控制、分析等功能于一体，全面发挥发挥其协调能力，合理调度，科学分配，实时监测，最终为地铁进一步实施节能降耗目标给出科学参考。能源管理系统结构设置为“一个中心，多级联动”，一个中心即中央级能源管理系统，负责整合各下级能源管理系统的监督、数据整合及分析功能。而基于各车站的下一级能源管理系统则具体负责各个能源消耗点的统一管理、能源分配、数据采集、故障报警等功能。这些数据最终将通过地铁骨干网上传到中央能源管理系统整合处理。这种系统的设计的意义在于统一协调，优化管理。通过对各项节能数据的整合，进而优化现有电气节能

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设计。

三、结论

总之，如上所述诸多节能措施最终将落实到定量描述能耗的具体状况，及归结于管理节能，这也是是地铁节能工作的重要基础和最重要的创新点，以此避免一些名为节能措施而实际效果不明显，却需要大量增加投资的行为。通过对节能数据的分析整理，从中找到各用能环节的真正问题和有效的节能途径。

参考文献：

[1] Hui Zhi Xu, Guo Zhu Cheng, Chong Wu.Study on the Design Method of Energy-Saving Slope in Subway [J].Applied Mechanics and Material，2012(204-208).[2] 孙钧.面向低碳经济城市地下空间/轨交地铁的节能减排与环保问题[C].地下交通工程与工程安全――第五届中国国际隧道工程研讨会文集，2011年.[3] 刘冬.地铁节能管理体系的研究[J].科技信息，2011(34).------------最新【精品】范文

第二篇：工作改进与创新

工作改进与创新

我认为工作改进就是在工作中使用新的工作方式、方法、工具，并能提高工作效率的改进措施。

首先来谈谈为什么要进行工作改进，只有持续不断的改进工作才能提升工作效率；才能促进业务的发展；才能合理的完成工作目标；才能是公司业绩蒸蒸日上；才能提高自己的收入。这里浅谈今年我们市场部的工作改进。客户管理工具的使用

在客户关系管理方面，我们一直沿用自己设计excel表格了进行记录，刚开始感觉比较实用，效率也很高，后来随着业务的发展，需要和保险公司、医院等接触进行业务沟通，这使我部门陷入大量的客户关系管理和沟通纪要整理的复杂工作中。后来通过在网络上的学习了解客户关系管理的相关知识，并在网络中找到一款符合市场部使用的一套客户关系管理软件，而且是免费的。我部门就将客户的相关信息及既往沟通纪要录入客户关系管理软件中，进行日常的管理和维护。

通过此工具的使用，改进了我们以往对客户的管理方式，主要体现在以下几点：

 提高了我们对客户关系管理的高效的处理；  方便记录与客户的沟通纪要；

 为市场部的同事方便的去查询客户的信息，了解客户的沟通情况，提供了一个支持平台，使我们对客户的情况掌握更加准确；  对客户进行分类管理；

 对部门内部人员分项目、权限，进行客户信息查询管理。驻院代表工作方式的改进

以往驻院代表的工作是促进上线医院的使用，提高医院的使用量，其实际工作就是自己在医院前台询问客户，操作前台软件，这样的工作方式就目前的人员配置和上线医院数量，都感觉很吃力，更不要说再增加新的上线医院，那将继续补充驻院代表，增加公司的人员成本。仔细分析，这样的模式，存在很多问题，成本高，工作效率低，重复低附加值的劳动，对促进医院的使用工作毫无意义。

通过与市场总监的沟通和协商，对驻院代表的工作职责进行简单分析：  驻院代表实际是我们公司与医院的关系维系人员，其工作的本质应该是通过与医院建立良好的业务管理，来使医院的操作人员自主的询问患者是否购买商业保险，自行为其提供实时报销服务；

 对实时报销过程中存在的问题和异常情况，协调医院、患者、保险公司三方的工作；

 发现医院的潜在需求，为医院提供更好的服务；

由此，我部门针对目前的驻院代表工作情况，提出如下改进措施的思路，让驻院代表自己寻求方式和方法来解决。

 解放自我，使医院自行进行业务的处理和操作；  协调医院中层领导对促进医院使用进行解决；

 对目前系统的操作和业务流程，需求医院操作人员的意见，优化系统和业务处理流程；  发散思维，寻求新的促进方式。

通过以上的指导思路，今年驻院代表的工作有了明显改观，改进方式和方法层出不穷，还有不少的小创新。工作改进与创新的关系

接下来谈谈工作改进与创新的关系，事业部去年就提出创新的公司文化理念，不论是在技术、业务，还是在工作方式等方面，都可以进行创新。总经理办对此也很重视，特别设置创新基金，以资鼓励那些在工作中有创新意识的同事。工作的改进，需要我们对工作进行定期的总结，从中找到问题的原因和症结，需求新的方法去解决，这时就需要我们具备创新意识。工作的持续改进，极大的促使我们在创新意识上，有更多的想法和更好的方式，去解决我们工作中的问题和困难，改善我们的工作方式，提高工作效率。所以工作的改进，必然有创新的方法、方式、工具等，改变我们以往形成的固有工作模式。打破常规，改进工作，需求创新是提高效率，降低成本，使企业利益最大化成为现实。

综上所述，工作的改进，必然有创新的方式和方法，这也促使我们每个人都具有创新的意识，从小事着手，增强我们的服务和创新意识，使我们不断改善工作的方式、方法，提高事业部的综合竞争力，使事业部与时俱进的发展。

第三篇：合成氨工艺的改进与节能

合成氨工艺条件的改进与节能

杨荣

安徽建筑工业学院材化学院应用化学专业 合肥 230601

摘要

本文从合成氨工艺中所存在的一些高能耗问题入手，主要分析了合成氨工艺的改进方法，以及从热力供给系统、反应催化剂及系统优化等方面采取措施从而达到节能降耗的目的。文中所给的针对性措施可实际应用到合成氨工厂中。

关键词

合成氨

工艺改进

节能降耗

生产流程

改进措施 前言

合成氨工业自1901年诞生以来，经历了发明阶段、技术推广阶段、原料结构变迁阶段、单系列大型化自动化阶段和节能降耗阶段，历史近一个世纪。目前正处于节能降耗阶段。

目前，由于世界范围内的能源紧缺，造成了世界能源价格不断上涨，而氮肥的价格却保持相对稳定，因此高能耗的合成氨厂面临着严峻的形势和挑战，这样，合成氨工艺的改进势在必行。

化学工业本来就是个能耗大户，而合成氨又是高能耗产品，目前国内的中小型化肥厂合成氨的能耗普遍高于国外先进制氨工艺厂。工厂的经济效益由工艺的能耗来决定，因此改进合成氨工艺是首要任务。合成氨的工业生产途径

合成工业是能耗较大的工业之一, 根据原料品种和技术先进程度的不同, 单位产品的能耗差别很大, 因此, 所采用的先进技术应以总体生产节能为目标, 也就是说, 合成工艺开发的总目标在于节能，因此要从能量的综合利用方面来考虑节能方案。

2.1 用余热来加热热水以供锅炉或其它工序用 2.2 直接利用余热副产高热值的蒸汽供其它工序用 2.3 利用副产蒸汽发电供全厂用 2.4 本系统内部自热平衡

天然气合成氨工业流程图 降低合成氨工厂能耗的措施

中小型工厂一般以天然气为原料制取氨，天然气用量的多少直接决定着工厂能耗，下面列出降低中小型合成氨厂能耗的一些措施： 3.1 合成氨工厂造气工序的节能措施 3.1.1 降低吹风系统的阻力 3.1.2 采用蒸汽自调系统 3.1.3 优化造气操作系统

3.2 合成氨工厂变换工序的节能措施 3.2.1 开发优质低温高效变换催化剂

3.2.2 变换炉合理分段并采用合适的降温措施 3.2.3 防止变换催化剂衰老、中毒与失活 3.2.4 加强保温、降低热损失 3.2.5 系统优化设计与优化操作

3.3 合成氨工厂合成工序的节能措施 3.3.1 开发优质低温高效合成催化剂 3.3.2 开发新型氨合成塔

3.3.3 防止合成催化剂衰老、中毒与失活 3.3.4 加强保温、降低热损失 3.3.5 用吸氨制冷代替压缩制冷 3.3.6 用吸收分氨代替深冷分氨 3.3.7 回收放空气中的氢气和氮气 3.3.8 系统优化设计与优化操作 综合考虑上述各方面所提及的节能措施总结出节能方法与具体实施操作

1．造气炉整体改造技术

该技术包括造气炉扩径、夹套加高、出口管的移位、适合不同煤种的专用炉篦、炉底转动装置采用变频器进行调速控制等整体配套改造。改造后可明显提高造气炉的制气强度，降低煤耗。2．合理选择高效造气鼓风机

要根据各种造气炉炉径、煤种、发气量要求、系统配套设备与管道阻力的不同，综合考虑合理选择风机，既要足够满足制气吹风的风量要求，又要防止风量过大而造成吹风气带出物增多。3．自动加焦（煤）机技术

使用该技术可节省停炉时间，连续制气、减少热量损失，缩短吹风时间，提高单炉发生量，并有利于稳定炉温与气体成份，降低吨氨煤耗，减轻操作工的劳动强度，减少事故发生。

4．油压微机控制、炉况监测与系统优化技术

使用该技术可合理调节控制造气循环分配时间、入炉蒸汽量、氢氮比和加煤、下灰等，能对造气炉的炉况全面监测并进行闭环调优，进而优化生产状态，达到造气系统高产、稳产、低耗的目的。5．采用高效除尘器

选用低阻的高效旋风除尘器，可提高煤气的除尘效率，减少飞屑的损失与设备管道的磨损。6．集中式回收上、下行煤气余热

采用一台集中式对应多台造气炉的热管型余热回收器回收上、下行煤气余热，有利于降低系统阻力及提高余热回收率。7．集中式高效洗气塔

采用一台集中式高效低阻填料洗气塔来取代常用的一台造气炉配一台的空塔喷淋式洗气塔，有利于降低系统阻力与提高洗涤冷却效果，并可减少15%～20%的冷却水与污水处理量。8．提高入炉蒸汽品质

入炉蒸汽采用过热蒸汽，有利于制气过程中炉温的稳定，提高蒸汽分解率与单炉发气量5%～8%，降低吨氨原料煤与蒸汽消耗量。9．吹风气余热回收

借助合成弛放气助燃，采用集中式燃烧炉吹风气回收技术，回收造气吹风气的显热与潜热，副产过热蒸汽。有条件的企业可采用三废流化混燃炉技术将吹风气与造气炉渣结合在一起，回收利用副产过热蒸汽，搞热电联产，有利进一步提高节能效果与经济效益。10．降低造气系统阻力

单炉发生量提高，对于配套的管道与阀门的口径也需相应放大，管道配置尽量减少弯头，配管流向要合理，对洗气塔的煤气管插入深度等需进行相应的调整，这样有利造气炉的制气与节约鼓风机电耗。11．回收利用冷凝水

现有使用蒸汽加热而冷凝下来的冷凝水被大量直接排至地沟，要尽可能改造为全部回收利用，既能回收其热量减少锅炉燃料的消耗，又能节省水费与水处理费，降低生产成本。

12．高效脱硫剂与防堵低阻脱硫塔

可采用888或888+栲胶等高效脱硫剂及不易堵塔的低阻脱硫塔，提高脱硫效率，减少脱硫液循环量，降低电耗。13．节能型全低变与中低低变换工艺

在采用宽温钴钼低变催化剂的前提下，根据企业生产条件的情况不同，可采用节能型全低变或中低低变换工艺。该工艺变换率高、流程简单、阻力小、蒸汽消耗少，吨氨蒸汽消耗分别达到≤250kg与≤350kg。

14．采用改进型的丙碳法、NHD法与变压吸附法（PSA）脱除CO2工艺

这3种工艺均系当前各企业所采用的低能耗脱碳技术，具体选择要从净化气要求，前后工艺条件及技术经济指标结合企业具体情况而定。15．采用经济合理的合成压力

对于氨合成催化剂生产强度，根据低空速、高净值、低阻力与节能的角度衡量及技术经济分析，建议按18～20t氨/m3·d生产强度选择合成塔与催化剂，使其操作压降低至22M～24MPa（初期还要低2MPa左右），这样可使吨氨节电50kWh左右，还可增加2%～3%的氨产量。

16．采用活性好、宽温、高强度氨催化剂及其相匹配的高效节能型合成塔

可提高氨净值，从而减少循环气的循环量，降低循环机电耗，减少冷冻能耗。17．塔外提温型合成工艺与二级余热回收技术

对氨合成反应热的回收利用采用该工艺技术，可使合成气工艺余热按位能高低获多级利用，废热锅炉副产蒸汽，软水加热器加热软水，可充分提高余热回收率，减少循环冷却水用量。18．氨气、氢气回收技术

在合成氨生产过程中，由于生产负荷的变化，为保持合成系统的适宜操作压力，会造成合成系统中的放空气和氨槽弛放气量增加，而这部分气体中均含有大量的氨和氢随之放空，导致合成氨各项消耗增多，成本加大。根据这两种气源的不同组分和特性可分别采用膜分离技术回收放空气中的氢气以及采用无动力氨回收技术回收氨槽弛放中的氨气。19．制冷系统蒸发式冷凝器

该设备是采用热力学、传热学等工程学的先进技术，对交叉式冷却塔和传统蒸发式冷凝器进行优化组合，具有结构紧凑、占地少、质量轻、安装简便等优点，使用了高效传热元件，提高了换热效率与冷却冷凝效果，达到运转功率小、耗电量少、冷却水消耗少的效果，是取代传统的立式水冷冷凝器的有效节能设备。20．利用低位能余热采用溴化锂吸收制冷技术

利用尿素、合成氨生产过程的低位能余热（热水、冷凝液等）采用热水型溴化锂吸收式冷水机组制取低温冷水，用于冷却氮氢压缩机一级入口煤气、三级、六七级入口煤气，脱碳吸收液与氨合成循环气等，可充分利用低位能热量提高压缩机打气量，减少脱碳吸收液循环量、降低氨冷、冷冻机负荷，达到增产、降低电耗的效果，在夏天等高温季节效果尤为明显。21．机泵电机采用变频调速技术

对有负荷变化、经常造成机泵电机“大马拉小车”的转动设备如造气的炉条机、锅炉给煤机、给水泵、空气鼓风机、罗茨鼓风机、甲胺泵、液氨泵等，采用变频调速，实现平滑的无级调速，在生产过程中能获得较佳调速，从而可取得明显的节电效果。对于高压大中容量交流电机的调速，可采用内馈载波调速技术，与高压变频相比，具有效率高、价格低、功率高等优点。22．氮氢压缩机的节电

氮氢压缩机的耗电占合成氨电耗的70%左右，因此合理选择与使用压缩机对吨氨电耗关系密切。要逐步淘汰落后、高耗的L3.3-

17、4M8、4H8等陈旧压缩机，结合节能技改选择单机能力≥2万t/a合成氨的大中型机组，使吨氨电耗明显降低。选用可靠的气阀，延长机组无故障运行时间，确保循环油冷却效果，提高一进压力，降低一进温度，提高段间冷却与分离设备效率等技术措施。尽量不采用不同压缩机机型的并机使用，防止由并机不和谐而造成的无效功损失与影响运行故障周期。

23．企业电网系统节电

该节电产品是通过对半导体瞬流控制技术，复合式实时滤波技术和远程跟踪与诊断技术的重大突破，以10-12秒的反应速度对瞬流和高次谐波进行及时的测试和有效的控制，同时能消除设备开关启合引起的高能量突变引起的瞬流，提高电源质量，减少电损，提高系统用电设备的效率。24．蒸汽管道系统节能

从锅炉房输送至各用汽点的蒸汽管道系统应遵循高压输送、低压使用的原则，可减少管道建设费用、减少散热损失。系统应合理选择与配置足够的疏水阀，疏水阀使用好坏直接影响到蒸汽的消耗，是节能潜力最大的地方。要做好蒸汽管道系统保温工程，减少管网的热损失。改进前生产工艺流程 改进后生产工艺流程

参考文献 《云南化工》1995年 第1期 合成氨工艺设计的改进与能耗分析李琦 角仕云 2 朱丙辰主编 无机化工反应工程 北京 化学工业出版社,1991 3 李绍芬主编 化学与催化反应工程 北京 化学工业出版社,1987 于遵宏等编 大型合成氨厂工艺过程分析 北京 中国石化出版社 1993 5 王建华主编 化学反应器设计 成都 成都科技大学出版社,1989

第四篇：电气自动化节能设计技术应用研究论文

随着科技的发展,越来越多的电气自动化电力设备被应用到各行各业,下面是小编收集整理的电气自动化节能设计技术应用研究论文，希望对你有所帮助！

摘要：电气自动化不仅关系着工业生产，和我们的生活也存在着紧密的关系，要了解电气自动化及节能设计，并遵守设计原则，加强对电气自动化节能设计技术应用研究。

关键词：电气自动化；节能设计；应用

前言

随着社会经济的发展，人们的生活和工业生产对能源的需求越来越大。但是，现今大规模的能源开发以及不合理地使用能源，导致能源短缺的问题越来越严重，并受到国家社会的普遍关注。在电力系统的能源消耗中，很多设备的选用对能源的耗损产生影响。所以，电力系统的节能设计逐步被人们纳入关注的视野。

一、电气自动化及节能设计概述

在电气信息发展领域，电气自动化是一门新兴的科学性学科，对我国的工业生产和人民群众的日常生活起到很大的作用。电气自动化不仅可以提高工业领域的工作效率和运作成本，还可以促进劳动生产率的提高和改善工业发展的劳动条件。近年来，随着我国工业生产技术的提高和人们环保意识的增强，提出了“绿色工业革命”的发展理念，因而工业节能和环保成为当前经济建设的重要目标，所以先进的自动化技术的出现为相关行业的节能减排提供了有力的保障。由此可知，未来的经济发展状况就是谁掌握先进的节能科技，就可以获得掌控经济的主导权。

随着城市化的不断推进，城市电网的供电需求逐步加大，电力系统不断增容。原有的操控技术主要是变频器和整流器的应用，然而这些设备的使用对电网的危害很严重。所以，电气自动化通过在变压器和无功补偿等技术领域进行突破，减少电路的传输损耗，优选变压器和使用有源滤波器等方式，使电气系统在运行中达到节能的目的。

二、电气自动化节能的设计原则

以实际经济效益为电气节能效益的设计基础，不盲目的增加相关投资金额，对节能设备和材料进行选择时应该遵循科学合理的经济原则，从而使得节能增加的投资数目能够在较短的时间内通过节能运行而使得经济效益有所保障。为建筑物内良好人工环境的创设或维持提供必要的能源基础，例如一些建筑设备动力的提供以及符合用电设备对电能质量、负荷容量的要求的优化用电设计，实现其电能的合理利用。节能重点要放在电气设备的电能损耗上，如变压器的功率损耗、输电线路的额外损耗等等。对其采取有效的节能措施，尽量减少或杜绝与建筑使用功效无关的电能损耗。

三、电气自动化节能设计技术应用

1、配电节能设计

电气自动化工程的一大关键工作职能就在于：面向电力自动化工程设备提供必要的动力支持。因此，需要设计人员充分考虑到电力工程的实用性，以及电力工程与用电器械设备可靠性水平、负荷容量需求之间的充分契合。在配电作业的实施过程当中，不但需要确保用电设施的标准型，同时还需要在可靠性、灵活性、可操作性、以及安全性方面做出相应的优化。从这一角度上来说，需要确保配电网运行系统导线线路绝缘水平的良好与可靠。在进行布线的过程当中，需要选择合理的导线绝缘距离，确保导线动态稳定，以及防雷接地的安全性。

2、无功补偿

在电力系统中，无功功率占有供配电设备的很大一部分容量，因此增大了线路的损耗，从而造成电网的电压下降，也因此影响了电能质量和电网的经济运行。而对于用户而言，无功功率的直观表现为功率因数偏低，而当功率因数小于0.9时，用户就会向供电部门缴纳一定比率的罚款，因此用户用电的成本也增高，经济效益就会下降。但是我们若选用恰当的无功补偿设备的话就可以实现无功就地平衡，提高功率因数，从而实现节能减耗、提高电能质量、稳定系统电压的目的，而且能够提高经济效益和社会效益。比如，在受导电抗的作用下，电机发出的交流电流和交流电压的相位角不为零，因此电机发出的电能不能完全被用电器吸收，不能被吸收的部分则在电机和用电器之间往返变化而不会释放出来。又因为电容器产生的是超前的无功，因此采用电容器补偿可以与无功率的电能进行抵消，即Q=QL-QC。

在采用无功补偿设备对电力系统进行无功补偿时，对于无功补偿设备的要求有以下几点：

（1）在使用电容器补偿时，电容器容量的确定应该根据配电电压的容量、负荷、三相电压的平衡度、自然功率因素、目标功率因数等参数经过计算来确定。而若是在补偿处产生了谐波的话就要串联一定量的电抗器，滤除线路上的谐波。

（2）为了有效的防止投切振荡、过补偿和无功倒送，在电容器的功率参数、无功电流、无功功率这些投切物理量中最好选择无功功率作为投切参数物理量。

（3）在很早以前的补偿电容组中电容器的分担方式和投切开关的方式普遍采用等容量分组和循环投切；后来又采用了按比例分配、按编码配置、投切开关按级投切。但是这些方式都不能达到我们想要的补偿效果。因此，现在所采用的是模糊投切，其适应面广、调节平滑、跟踪准确而且效果很好。在使用过程中，低压的时候投切开关则选择投切复合开关，而高压补偿柜中选真空接触器作为投切开关。

3、变压器节能

我们可以通过选择合理的变压器起到节能的作用，这是一个节能设计的关键。具体的工作中所采取的促使有：减小功率损害，实现节能目的。通过使用三相四线制以及合单相自动补偿设备等来确保电流负荷平衡性，降低变压器能源损耗。这里以平衡三相电负荷为例进行分析：在电力系统中，三相电不平衡属于一个比较常见的现象，它既将导致线路上一级变压器铜损加大，也会是变压器上的铁损变大，进而导致供电质量不符合要求以及电表失灵或者电气设备损坏的那个问题。因此我们在设计的过程中，要尽最大可能保证三相电负荷的平衡性，这有利于三相间电流值平衡，降低不必要的铜损及铁损，起到节约电能、保证供电质量的效果。

4、降低传输线路的损耗

传输线路自身的电阻在短距离传输时可以忽略不计，消耗电能非常的少。但是对于一些行业，比如说石油或者采矿，因为环境比较特殊，电力设备在工作现场，离电力供应处非常远，这就需要传输线路长距离传输。而如果电流不变，传输线路越长的话，传输电阻总值会越大，这样就导致耗能越大。因此，需要降低传输线路的损耗。具体可以在传输时提高电压数值，这样就使得电流变低，继而使得线路电阻耗能降低，除此之外还可以通过增大线截面或者选用电阻率偏小的电线，达到降低传输线路损耗的目的。

5、电力电缆节能技术

电力电缆线路作为电气自动化工程中的关键组成部分，同样是输配电系统中不可或缺的部分之一。由于电力电缆线路的投资成本以及后期运行开支水平均比较大，因此更需要在选型中谨慎仔细。一般来说，在对电力电缆线路截面大小进行选取的过程当中，从节能的角度上来考虑，要求综合对以下两个方面指标的研究：其一为电流密度曲线；其二为可通过电流强度水平。在此基础之上，从电力电缆线路材质的选择角度上来说，现阶段技术条件支持下常见的电力电缆线路主要有铝线、以及铜线这两种类型。从成本的角度上来说，铝线线路的经济性优于铜线线路。但，从节能的角度上来说，考虑到导线截面以及耐久性等方面的问题，仍然需要以铜线线路作为首选方案，以确保其综合效益水平的优势。

结束语

随着科技的发展,越来越多的电气自动化电力设备被应用到各行各业,在工业领域、农业领域以及国防事业中,电气自动化电力设备都发挥了重要的角色,随着电力设备的发展,电能需求量开始大增,这样就需要提高电气自动化设备的节能技术,降低能量的损耗只有提高电气自动化节能技术,才可以应对电能紧张等问题,更好的发展电气自动化设备发展,更好的促进社会发展,提高人们的生活水平。

参考文献

[1]陈福琴，冀建平.浅谈智能建筑与电气自动化的设计和技术[J].科技与生活，2013，5（1）：178-179.[2]卢明阳.浅谈电气自动化控制系统的设计[J].科技促进发展(应用版).2011(02)

[3]陈放平，焦振功.电气自动化与信息追溯方案设计和实施[C].//2011第九届全国数控装备使用、维修与改造经验交流会论文集.2011：31-37.

第五篇：广州地铁的新技术应用与创新

广州地铁的新技术应用与创新

卢光霖(广州地铁总公司总经理 广州 510030)

摘 要 阐述了广州地铁关于技术创新的思考和实践；简要介绍了广州地铁刚性接触网、地铁站台屏蔽门、车站集中供冷、全非接触式IC卡自动售检票、移动闭塞、线性电机等新技术应用成果及应用前景；表达了以技术创新促进行业技术进步，以技术创新促进企业可持续发展的基本观点。关键词 城市轨道交通 技术创新 理念 新技术 应用 技术进步 可持续发展

随着我国改革开放的不断深化和社会经济的持续发展，进入到上个世纪90年代，以北京、上海和广州为代表的国内大城市，从改善城市交通状况、促进城市协调发展的目的出发，分别修建了城市轨道交通线路。此后，国内其他一些大城市也相继制定了各自的城市轨道交通规划，并开始筹建城市轨道交通系统。时至今日，城市轨道交通已成为我国城市基础设施建设领域的一个热点。城市轨道交通是社会效益、经济效益、环境效益都十分突出的项目。经济效益是基础，社会效益是目的，环境效益是条件。只有处理好三者的关系，才能使城市轨道交通具有长久的生命力。

城市轨道交通建设为什么要应用新技术、新设备，为什么要走技术创新之路？我认为，这是由城市轨道交通必须实现人性化、高效率、低成本的投入与运营方能显现其生命力的特性所决定的。人性化，也就是设计与建设必须遵循以人为本的原则。建设轨道交通的目的是为人服务的，为人们出行迅速、便捷、舒适服务。同时还要注重减少对他人居住与活动的影响，改善环境质量；高效率，就是通过新技术、新设备的应用，提高系统运行可靠性，达到运输的最佳效应，并满足不同时段的运输需要，实现效率优先的目的；三是降低成本。技术永远是为经济服务的，不为经济服务的技术没有丝毫生命力。我们所讲的成本，首先是运营成本，其次是建设成本。必须从提升运营服务水平的角度、从维持企业竞争力和可持续发展的角度来考虑新技术、新设备的应用。通过技术的升级与综合自动化水平的提高，可有效提升服务水平、在设备生命周期的范围内降低运营成本。

通过新技术的应用与创新，使安全、舒适、方便、快捷、环保的轨道交通成为可能，事实上，只有满足乘客需求的城市轨道交通系统，才能赢得乘客的满意并乐于乘坐，而它也因此获得持久的生命力。同时，轨道交通的发展，必定会促进城市的发展，城市发展了必然会增大对轨道交通的需求，从而使轨道交通建设步入与城市发展互相促进、互相带动的良性发展循环。

创新，是广州地铁工程建设的精髓。这几年，广州地铁积极探索，进行了制度创新、管理创新、技术创新，为城市创造环境、为社会创造效益，不断开拓地铁前进发展的道路。就技术创新而言，在各级领导与社会各界的关心、支持下，广州地铁作了一些尝试，取得了一些成绩。当然，我们的创新不是单纯地追求最完美和最卓越，而是追求技术上的先进性与工程实际相结合以及技术上的先进性与以人为本的服务理念、高效率低成本的运营理念相结合。

技术创新是有风险的，广州地铁为什么敢冒风险？中国过去有一句“行话”：中国的轨道交通要用中国成熟的交通设备。但是我们要看到与西欧、北美等发达国家的城市轨道交通水平相比，中国的差距很大。为缩短差距，我们不能等待，不能“从猿到人”，必须冲破狭隘的地域、国别观念，放眼世界、放眼未来，通过外引内联，尽快利用外国先进的技术来武装自己，加快我们的发展。为拥有中国知识产权的先进技术设备，为满足安全、可靠、舒适，同时战略成本又是合理、最低的新技术的应用，广州地铁愿意第一个吃螃蟹。

在此，我愿意就广州地铁在新技术应用与创新上所做的一些工作与各位一起交流和分享，由于时间有限，这里仅举其中几例，以资借鉴。

一、广州地铁二号线技术创新的简要情况

广州地铁二号线用3年的时间建成，3年半时间实现开通运营，这在全国可能是一个创造。在一体化的经营模式下，我们利用丰富的运营经验、指导设计和建设行为，引导和审视各类先进、可靠、成熟的新技术、新工艺在二号线的应用，通过技术创新，全面提升了线路的设计水平,节约了工程投资，大幅度缩短了建设工期，全面提升工程质量，有效地降低运营成本，使广州地铁二号线工程总体技术水平达到了一个新的高度，并在技术上为广州地铁的可持续发展奠定了基础，也在客观上促进了全国轨道交通行业的技术进步。

二号线工程实施的技术创新之路可概括为：保证地铁(电气铁路)“弓网、车、轨”等核心系统的技术先进性，供电、信号、通信、机电设备监控等主要机电系统关键技术瞄准国际先进水平，在已建成运营的地铁一号线的基础上，在保证线路总体技术水平有所提高的前提下，实现国家要求的70％的机电设备国产化率；合理选用和综合应用施工方法，在保证施工安全的前提下，积极稳妥地采用新工法新工艺，提前实现隧道通、轨道通、电通，创造了提前开通的前提条件。

我们注重工程前期工作，在设计阶段，采用先进的设计理念，优化建筑设计，改善线路和周边的建筑和环境之间的关系。在施工阶段，积极稳妥地采用先进施工方法，保证顺利穿越珠江，顺利穿越五个地质断裂和溶洞地区；并注意及时解决在十分复杂的工程地质和水文地质条件下修建地铁隧道、车站遇到的重大技术问题；在设备采购阶段，积极稳妥地采用技术含量高、安全节能、环保的成熟设备，保证各机电系统的安全性、可靠性，降低运营成本；在机电安装阶段，注重解决各机电系统内和系统间接口技术问题，保证单机设备、单个系统的先进性和整个系统整合后，整条线路的技术先进性的统一。

1、成功研制和应用刚性接触网，填补国内空白

我们自主组织进行科技攻关，成功研制刚性接触网。和传统的柔性接触网相比，刚性接触网不仅大大改善了二号线地铁列车不间断供电系统的安全性、可靠性，可维护性，而且国产化率达到90％以上，填补了该项技术的国内空白，有力地推动了中国轨道交通的技术进步，这不仅对于国内地铁建设，而且对中国电气化铁路的建设都具有划时代的意义。

广州地铁二号线地下区段全部采用刚性接触网供电方式，并一举取得圆满成功，使这种具有结构简单、安全可靠、占用空间小、受力条件好，无断线之虞、维修工作量小、弓网受流特性好、国产化率高等诸多优点的供电方式，在此后国内地铁新线的设计中被广泛的采用，已经取得了重大的经济效益和社会效益。刚性接触网造价比传统的柔性接触网降低15%，由于国产化研制成功，实际造价比进口同类刚性接触网节省近60%。同时，维修人员的配备可比柔性接触网减少50%以上，刚性接触网每年维修费用仅为传统柔性接触网的1/9。

2、国内首次成功应用站台屏蔽门技术，做到安全、节能、环保、美观

地铁二号线采用了世界最先进的第三代屏蔽门系统，这也是国内第一条采用屏蔽门系统的地铁线路。站台屏蔽门系统安装在站台边缘，将站台区域与隧道轨行区完全隔离，减少了站台区与轨行区之间冷热气流的交换，减小了车站供冷系统的负荷，降低环控系统的空调能耗（约20％）；屏蔽门系统的设置防止了乘客掉下站台，节省了车站管理人员；屏障了列车运行时的噪音对车站的影响，消除列车活塞风对站台的影响，改善了地铁车站的空气质量，保证了乘客候车的舒适度；此外，设计精美且具有时代感的站台屏蔽门，不仅可以增加乘客在站台候车时的安全感，而且给车站也增添了明快的色彩，美化了车站的装饰效果。

3、在国内地铁首次应用集中供冷系统新技术，节约投资、节能、环保

根据广州地铁二号线线路特征和线路周边的环境条件，有效解决车站供冷设施布置难、对地铁车站周边影响大的问题，将集中供冷技术成功应用于二号线地铁车站供冷系统中，因地制宜，设立集中冷冻站和利用自然冷源，并攻克长距离高效率冷冻水输送等技术难题，避免了在闹市区地铁车站设冷却塔给周边景观带来的不利影响，美化了环境；同时减少了车站环控机房的面积，降低了车站的规模，减少了土建成本，较大幅度地降低了能耗。

另外，广州地铁二号线集中供冷系统还具有以下优点：采用变频节能技术，降低了系统运行成本；设备集中管理，便于运营维护；利用自然冷源，体现节能和环保意识。

4、自动售检票系统成功应用非接触式全IC卡技术，引领专业发展方向

为实现多条地铁线路之间旅客的不检票换乘，并达到快速输散旅客的设计要求，降低运营成本，并配合政府要求的城市公交“一卡通”工程建设，地铁二号线采用了非接触式IC卡自动售检票系统，与广州公交“一卡通”系统兼容，并且在国际上首次采用了非接触式IC卡单程票代币（Token）模式，代表了本专业的发展方向。同时对已投入一号线运营使用的磁卡系统进行了IC卡技术改造，实现了一、二号线之间的不检票换乘，并且为今后轨道交通新线之间的不检票换乘创造了最基本的条件。

此项新技术，是世界上首次在地铁自动售检票系统中成功应用，堪称自动售检票技术进步的一个里程碑。

5、复合地层盾构施工技术成功地应用

在全面总结一号线盾构隧道施工经验的基础上，我们突破传统思路，在广州地区复杂的地质条件下采用盾构技术成功穿越珠江；国内首次成功应用了宽度1.5米的盾构管片；隧道管片接缝防水设计采用了性能优越的进口EPDM弹性止水条，进一步提高了地铁盾构隧道的防水效果；施工中采用了德国VMT公司研制的同步激光自动导向系统SLS-T进行施工测量，免去了测量对施工的干扰，提高了隧道施工精度；研制出新型盾尾同步注浆配合比，成功应用胶结材料盾尾同步注浆技术，进一步提高了在复合地层用盾构技术修建的地铁隧道的质量。

我们已总结出一套适应于广州地区复合地层的盾构机选型方法，为盾构法作为未来新线建设中修建隧道主导工法地位的确立，不仅从概念上，而且从实践上提供了依据。

6、车辆模块化生产

在实现70％国产化率的前提下，广州地铁二号线车辆的总体技术水平不低于从德国进口的一号线车辆水平，并有不同程度的改进和提高，代表了国产化车辆的最高水平。我们首次采用模块化车体，结构优化，车厢美观，维修方便；整车设计考虑了各部件的降噪和隔噪措施，使整车噪音降低；采用新型转向架，改善受力条件，强度提高，提高安全性；主逆变器采用先进的IGBT开关单元，使设备体积下降，噪音降低；车辆控制和监视采用总线方式，容量大，传输控制方便。

二、移动闭塞技术在三号线的应用

广州地铁三号线是全国第一条最高时速达120公里的快线，采用小编组、高密度的行车组织方式。与之相匹配，我们在三号线采用了代表着世界先进列车控制技术发展方向的移动闭塞信号系统，它提供比传统的固定闭塞系统更为安全、更加高效、灵活的列车运行。该系统不仅能提高列车运行速度，增加列车运行密度从而提高线路通过能力，而且能够辅助列车司机驾驶并能实现列车定点停车和节能，并能安全地处理系统信息从而实现中央系统计划的自动列车控制。移动闭塞技术集安全、灵活、经济节能于一身，既能满足轨道交通大运量、高频率、可靠运行的要求，又延长了设备的生命周期，具有优越的性能价格比，其采用将大大提升地铁三号线的运营效率，并将为广大市民的出行提供更快捷、更舒适的服务。

三、线性电机在四号线的应用

广州市地质条件复杂，建成区建筑物密集，加上珠江水系的影响，线路必须多次穿越珠江，从整个路网规划的情况来看，目前所采用的传统的轨道交通系统已经不能很好地满足工程建设和运营的需要了，必须探索新的途径。直线电机运载系统就是根据这一需要而提出的。

四号线采用线性电机，开创了国内地铁的先河。线性电机在国外已是成熟产品、但在国内尚属空白。该系统爬坡能力强，特别适用于在老城区为避开拆迁及多次穿越珠江而造成的大坡度、小转弯半径的地域条件，使选线更具灵活性，减少隧道埋深。有利于线路由地下至地面、高架的过渡，并具有节能、低噪的优点；而且，由于线性电机具有免维修的特点，可大幅度减少检修人员，降低维修成本。由于车辆转弯半径小，可大大缩减车辆段及综合维修基地的用地面积，四号线车辆段面积因此由30公顷降为11公顷。

通过地铁二、三、四号线建设过程中技术创新的实践，我们深刻体会到，广州地铁的先进性能够带来巨大的经济效益，能够取得技术进步与降低成本的双重效果。应当说，更安全、更可靠、造价更合理、技术更先进是一项工程建设的成功标志。同时，我们充分认识到，单个设备的先进不等于整条线路的先进，例如，我们着眼于未来的发展，在三号线增设了全线的主控系统，实现从追求单个设备和单个系统的先进性到追求整条线的先进性的历史跨越。随着广州城市轨道交通事业的快速发展，我们更认识到仅仅实现一条线的先进性还远远不够，从建设为运营，运营为经营，经营为效益的理念出发，既要考虑建设阶段造价的合理性，更要考虑系统在整个寿命周期的服务水平和经济效益的最优化，因此我们始终树立全局与可持续发展的观念，将实现广州地铁整个路网的先进性作为我们追求的真正目标。