我國力爭2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和，是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策，事關中華民族永續發展和構建人類命運共同體。

工業爐電加熱
關于能源成本增加的爭論已經引起了金屬生產和熱處理行業的供應商考慮對爐子加熱系統的控制改進。

降低能源成本仍然是一個重點領域，成功的公司正設法通過集中投資這一業務領域來提高競爭力。本文旨在強調更大程度上的節約，這可以通過重視能源在熱處理設備周圍的使用和分配方式來實現。

能量監測
由于大多數金屬供應和熱處理過程行業都被審查，因此需要記錄和存儲批次和過程數據。隨著簡單通信電能計量設備的出現，將電廠用電量嵌入存儲記錄是控制系統的自然延伸。通過訪問實時和歷史格式的能源數據，用戶可以評估以下內容：
◆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成本計算
◆電廠甩負荷優先級

將使用無線技術作為的一種經濟高效的方式，通過以太網獲取和分發能源信息可以在內部管理和工程客戶群實時共享數據。經驗表明，在用戶能夠獲得能源數據的地方，總是可以確定節約的領域。

電能轉換方法
除了最復雜的加熱器負載(例如那些內置隨溫度或復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換方法來控制晶閘管的電能。

對于包括現代碳化硅在內的簡單加熱器，相角(周期斬波)的持續使用通過低功率因數、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相關的典型諧波干擾。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。

與相位角觸發相關的低功率因數是能源成本的主要考慮因素。由于大多數電氣裝置設計為在額定運行設定點下以50%左右的輸出功率運行，在PA模式下運行時，電源循環將在90度的最壞情況被切斷，在這些條件下，合成功率因數可低至0.72，而不是高于0.95的所需水平。基于計量類型和供電阻抗，這可能會對計費值產生非常不利的影響，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將自動將功率因數和電源干擾降至最低。


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

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

先進的單循環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備上針對批量處理類型的操作變化。間歇熱處理循環在線功率監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化解決方案。

在該應用中，通過一種基于功耗導數的穩態控制算法來識別庫存內溫度已變得均勻的點。客戶正在使用此控制系統智能來識別達到平衡點，以縮短工藝時間，提高設備利用率，為客戶節省成本，而無需包括額外的工件監視器傳感器。

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

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

優點是通過使用非工作時間的鍋爐調低，可以實現更加一致和可重復的節能。


均載減載技術
如果熱處理車間安裝了大量電熱熱處理設備，則通常需要對單個爐區或獨立爐按照順序燃燒，以將供應波動降至最低。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的電涌和瞬時電源負載。在這種模式下，沒有一個區域同時打開，單個熔爐或區域的電力需求同步，以給工廠供電提供非常均勻的負荷。



左圖顯示了區域排序模式以及電廠負荷對供電的總體影響。這些優點使客戶能夠在現有供應的基礎上運行更高的安裝設備。

通過在平滑功率水平上設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。在閾值級別設置警報可以觸發優先減載，從而避免代價高昂的超額電價懲罰。

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