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高功率因數(shù)臭氧電源的研制
李愛成
臭氧（O3）為氧的同素異性體，化學(xué)性質(zhì)活潑，常溫下自行分解為初生態(tài)的氧，是一種強(qiáng)氧化劑，其氧化能力僅次于氟，在低濃度下可瞬時(shí)完成氧化作用，反應(yīng)后沒有永久性殘余的特點(diǎn)。臭氧作為氧化劑，已日益廣泛地應(yīng)用到石油、化工、輕紡、造紙、食品、香料、醫(yī)藥合成等方面，作為消毒劑廣泛應(yīng)用到污水處理、飲用水處理、空氣凈化、食品貯存保鮮等方面；作為催化劑用于油墨涂料速干、助燃及釀造發(fā)酵、纖維與紙漿漂白、油脂與芳香烴裂解和鐵、錳重金屬離子去除，臭氧技術(shù)日益受到國(guó)內(nèi)外工業(yè)及環(huán)保部門的重視，發(fā)展前途廣闊。
為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，臭氧設(shè)備就國(guó)內(nèi)水平是不能滿足需求的，一是與國(guó)外臭氧設(shè)備相比差距較大，二是中國(guó)及加入WTO組織，雖然國(guó)家采取了優(yōu)惠政策，但擋不住國(guó)外廠商的涌入，占領(lǐng)我國(guó)市場(chǎng)。近兩年來(lái)所購(gòu)國(guó)外產(chǎn)品就有好多家，國(guó)內(nèi)臭氧設(shè)備生產(chǎn)的廠家必須急起直追，在高科技上很下功夫，做精做大適應(yīng)市場(chǎng)需求。
首先應(yīng)總結(jié)一下我國(guó)臭氧設(shè)備的發(fā)展史，我國(guó)是從二十世紀(jì)七十年代開始生產(chǎn)臭氧設(shè)備的，比發(fā)達(dá)國(guó)家晚五十至一百年。從目前國(guó)產(chǎn)臭氧設(shè)備與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備比，一是單機(jī)容量小，國(guó)產(chǎn)單機(jī)容量只有幾十公斤的，而國(guó)外是幾十、上百公斤的產(chǎn)品；二是配套功率大，運(yùn)行費(fèi)用高，國(guó)產(chǎn)一公斤的臭氧發(fā)生器需配套50KVA的變壓器，而國(guó)外五公斤的臭氧發(fā)生器僅配套120KVA的變壓器；三是自動(dòng)化程度低，操作較復(fù)雜；四是國(guó)內(nèi)臭氧發(fā)生器絕大部分是單相供電造成用戶三相電不平衡，配套電源功率大，易燒壞其它三相電源設(shè)備；五是沒有嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行、生產(chǎn)、監(jiān)督、粗制濫造現(xiàn)象嚴(yán)重，給國(guó)產(chǎn)臭氧設(shè)備蒙上了一層陰影。究其原因，全國(guó)生產(chǎn)臭氧設(shè)備的企業(yè)有一百多家，但真正上規(guī)模的企業(yè)沒有，靠小作坊式生產(chǎn)，一無(wú)技術(shù)，二無(wú)資金是不可能與國(guó)外大公司相比的，要想與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)就必須大家團(tuán)結(jié)起來(lái)形成大的集團(tuán)公司，有充足的技術(shù)力量，雄厚的資金與國(guó)際接軌，才能占領(lǐng)市場(chǎng)有所發(fā)展，否則只能被外商所占領(lǐng)市場(chǎng)。
我廠是78年開始研制臭氧設(shè)備的，也是全國(guó)最早生產(chǎn)臭氧設(shè)備的廠家之一。曾多次參加過(guò)全國(guó)臭氧學(xué)術(shù)會(huì)議，向?qū)＜医淌趯W(xué)習(xí)了不少知識(shí)并在他們指導(dǎo)下，從小型臭氧設(shè)備到中型臭氧設(shè)備，在搞大型臭氧設(shè)備。從原來(lái)的工頻電源現(xiàn)發(fā)展到中頻電源。94年參加制定和審定了城建部“臭氧發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)（CJ/T3028-94）”；99年又參加國(guó)家環(huán)保局“臭氧發(fā)生器產(chǎn)品技術(shù)認(rèn)證條件”審定工作（HCRJ-058-1999）,進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)臭氧設(shè)備的了解。但我國(guó)沒有專門研制臭氧設(shè)備的機(jī)構(gòu)，靠這些小企業(yè)來(lái)研制開發(fā)，在技術(shù)力量，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)方面都是有限的，只能是盡最大努力滿足用戶的需求。今年又通過(guò)了ISO9001-2000版質(zhì)量認(rèn)證，并已發(fā)證。近期還邀請(qǐng)臭氧發(fā)生器檢測(cè)單位來(lái)我廠檢測(cè)認(rèn)證，確保以質(zhì)量求生存。
經(jīng)過(guò)多年的努力和反復(fù)試驗(yàn)，查閱了國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，咨詢了許多專家教授，現(xiàn)已研制出一種新型高功率因數(shù)臭氧發(fā)生設(shè)備，并申報(bào)專利，專利號(hào)01217452.1，該設(shè)備的最大優(yōu)點(diǎn)是提高了臭氧設(shè)備的功率因數(shù)，降低了運(yùn)行成本；延長(zhǎng)了使用壽命。
在提高功率因數(shù)方面：在電氣設(shè)備功率因數(shù)的問題上，國(guó)家供電部門早就有明確規(guī)定并在電價(jià)問題上有高低之分，但國(guó)家有關(guān)臭氧設(shè)備的功率因數(shù)，卻沒有明確的規(guī)定，而國(guó)外臭氧設(shè)備已規(guī)定得很清楚，低功率因數(shù)的產(chǎn)品是禁止使用的。國(guó)產(chǎn)臭氧設(shè)備因沒有功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，故現(xiàn)有工頻臭氧設(shè)備的功率因數(shù)很低，一般只有0.5左右，給國(guó)家及用戶都帶來(lái)很大的浪費(fèi)。如壹臺(tái)1000g/h的臭氧發(fā)生器，標(biāo)準(zhǔn)上注明電耗小于18kwh，而實(shí)際儀表上的讀數(shù)，當(dāng)電壓為380v時(shí)，電流在100A左右，在電流乘電壓等于功率的公式算出，功率為38KVA左右，而用功率表測(cè)下來(lái)的數(shù)量為17KW左右，這17KW的電耗為有用功，而40KVA為有用功和無(wú)用功之和，差距愈大，功率因數(shù)愈低，從測(cè)試的情況看臭氧設(shè)備的功率因數(shù)太低了，一般只有0.5左右，難怪人們對(duì)臭氧設(shè)備電耗高有誤解。臭氧設(shè)備是通過(guò)高壓放電產(chǎn)生O3的，它是一種容性負(fù)載。故我廠研制的高功率因數(shù)臭氧設(shè)備是在發(fā)生器與升壓變壓器之間并聯(lián)一臺(tái)電抗器，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。經(jīng)補(bǔ)償后的功率因數(shù)可達(dá)到0.8以上，這樣1000g/h的臭氧發(fā)生器配套的升壓變壓器及有關(guān)電氣設(shè)備，僅為20-25KVA,在確保定產(chǎn)量的前提下，減少了配套電氣設(shè)備的容量減少用戶一次投資。
降低成本運(yùn)行方面：供電部門對(duì)不同功率因數(shù)的電價(jià)做了明確的規(guī)定。現(xiàn)工業(yè)用電市場(chǎng)價(jià)為0.78元/kwh,作為1000g/h的臭氧設(shè)備，功率因數(shù)為0.5時(shí)電價(jià)為1.088元/kwh,每小時(shí)的電費(fèi)為18.496元，而功率因數(shù)達(dá)到0.8時(shí)電價(jià)為0.78元/kwh,每小時(shí)電費(fèi)為13.26元，一年時(shí)間一臺(tái)1000g/h的臭氧設(shè)備可節(jié)約4.5萬(wàn)多元，總電費(fèi)減少30%左右，降低了運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
延長(zhǎng)設(shè)備壽命方面：凡搞電氣的人員都知道，正常電氣設(shè)備的沖擊電壓約為電源電壓的2-3倍。而高功率因數(shù)臭氧發(fā)生器因增加了一臺(tái)電抗器起到了緩沖電壓的作用，其沖擊電壓僅為電源電壓的1-2倍，臭氧是通過(guò)交流電壓放電而產(chǎn)生的，國(guó)產(chǎn)工頻設(shè)備一般為15-17.5KV，其沖擊電壓為45-50KV，這樣高的電壓對(duì)其電氣配件的絕緣性能要高，否則會(huì)引起擊穿或空間放電，造成臭氧發(fā)生器不能正常運(yùn)行。這也是用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)臭氧設(shè)備的評(píng)價(jià)——國(guó)產(chǎn)臭氧設(shè)備易壞。而采用高功率因數(shù)臭氧發(fā)生器沖擊電壓僅為20-25KV對(duì)電壓電氣設(shè)備絕緣性能相對(duì)低了三分之一。不易擊穿，減少了用戶的麻煩也延長(zhǎng)了電氣設(shè)備的使用壽命。
高功率因數(shù)臭氧發(fā)生器也可做成三相的（大型臭氧發(fā)生器），國(guó)產(chǎn)臭氧發(fā)生器一般都是單相（220V或380V），因單相臭氧發(fā)生往往會(huì)造成電源三相電壓不平衡；三相供電也降低了配電變壓器的配套容量，如一臺(tái)1000g/h的臭氧發(fā)生器，單相電流一般100A左右，需配套80KVA的配電變壓器，如改為三相的臭氧發(fā)生器，配套功率僅為25-30KVA的配電變壓器及電氣設(shè)備，節(jié)能節(jié)成本。
新型高功率因數(shù)臭氧發(fā)生器，是通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，在有關(guān)專家教授的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出來(lái)的，今后將逐步投市場(chǎng)，提高改進(jìn)。在擴(kuò)大容量的問題上，我們也要進(jìn)一步努力提高頻率（小型的已有中頻的）大型的臭氧設(shè)備考慮上中頻或三倍頻的單機(jī)產(chǎn)量510Kg/h,到時(shí)請(qǐng)專家教授到我廠檢驗(yàn)和指導(dǎo)。同時(shí)我們很希望與有關(guān)單位，大專院校、外商等合作。今年臺(tái)商及日本客商都到我廠考察過(guò)，我們和希望與他們合作，特別是在中頻電源及自動(dòng)化控制上下功夫，以滿足市場(chǎng)的需求。如有關(guān)單位需要我們提供有關(guān)資料及小型臭氧設(shè)備做試驗(yàn)，我們保證提供方便，滿足要求，為臭氧設(shè)備的提高作出一定的貢獻(xiàn)。
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