油田大中型工程复印机的节能技术改造

孙文波（大庆油田设计院有限公司）

油田是产能大户，也是能耗大户。企业开展节能减排既是一种社会责任，也是企业持续高质量发展的一种必然要求[1-3]。大中型工程复印机主要用于油气田地面工程设计、机械设计、特种设备设计、勘测设计等单位，并在油田企业生产中得到广泛应用。工程复印机与常见的办公型数码复合机的原理是一样的，但小型的办公型数码复合机只能复印最大A3幅面的文稿，而工程复印机能够复印0#、1#等设计图纸。在设计上也与办公型数码复合机有很大的区别，特别是在结构上的设计是完全不一样的。由于大中型工程复印机的运行功率相对较大，一般在3~10 kW，存在能耗高、运行效率低和能源利用不合理的问题。为此，在调查研究的基础上，提出油田大中型工程复印机节能技术改造课题，并取得良好的节能改造效果。

1 现状

目前，油田企业大中型工程复印机主要品牌有精工（日本）SEIKO、奇普（日本）KIP、施乐（美国）XEROX、理光（日本）RICOH、瑞网（德国）ROW等。从使用情况来看，这些大中型工程复印机的质量基本能满足油田生产要求。

2 存在问题

工程复印机使用过程中主要存在以下问题：

1）设备空载率高，设备资源利用率低，系统能源利用效率低。

2）设备能耗高，存在着节能潜力。电源使用控制方案不合理，存在着优化空间。

3）设备故障频繁，设备开关电源可靠性差。

4）供电电源质量差，存在谐波干扰信号，影响工程复印机的正常使用，且增加能耗。

3 节能技术改造措施

3.1 设计电源使用控制方案

将工程复印机设置为不使用时自动进入低能耗休眠状态。设置关闭显示器时间为30 s，定时自动关闭显示器。短暂休息期间，可使设备自动关闭显示器；较长时间不用（超过1 min），使设备自动启动“待机”模式；更长时间不用（超过20 min），自动启用设备的“休眠”模式，定时自动关闭显示器。

3.2 开关电源

对于ATX开关电源控制电路，按其组成功能分为交流输入整流滤波电路、脉冲半桥功率变换电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、PS-ON和PW-OK产生电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出电路[4-6]。使用更可靠的ATX开关电源，替代原设备的开关电源。

3.3 控制显示器亮度

将设备显示器亮度调整到一个合适值，显示器亮度过高既会增加设备耗电量，也不利于保护操作人员视力。

3.4 设计安装电源滤波器

为了解决其他大型用电设备对工程复印机使用的干扰问题，采取了在工程复印机前安装电源滤波器的方法，以确保电源供电质量[7-8]。电源滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，又名“电源EMI滤波器”，或是“EMI电源滤波器”。它是一种无源双向网络，其一端是电源，另一端是负载。电源滤波器输入、输出侧与电源和负载侧的阻抗适配越大，对电磁干扰的衰减就越有效。滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。

3.5 设计USB端口的外围设备供电电路

在设计的供电电路中，可从USB端口源获得可调稳定的电源，其电压值介于1.25~3.75 V。在没有其他恒压源时，USB端口可以给外围设备供电，为500 mA、（5±0.05）V的电源。USB端口组成为：GND（地线）返回路径和两个信号电源线的VBUS（USB电压）。如果只需要5 V时，可以直接连接至USB端口的VBUS，在VBUS和GND之间加一个10μF的滤波电容。

若应用可调式电压调节器，可得到1.25~3.75 V的稳定输出电压值，其USB端口用于外部电路供电电路见图1。稳压输出电压值计算见公式（1）。

图1 USB端口用于外部电路供电电路

式中：VOUT为稳压输出电压，V；R2为电阻，Ω；R3为微调电阻，Ω。

同时，该供电电路具有保护电源短路或过载作用，其限制电流为500 mA，滤波电容不大于10μF，可以抵消浪涌电流。

3.6 其他节能减排配套方法

1）加强设备用电管理。对不需要运行的设备要及时关机，并拔掉电源插头。若下班后不关电源，每天至少待机10 h，1台工程复印机将增加耗电200 k Wh。

2）加强工程复印机的定期保养。做好设备日常防尘、防潮工作，设备集尘过多将影响其散热效果，显示器集尘将影响亮度。

3）工程复印机与打印机应避免同时使用1个电源插座，防止两者之间相互干扰影响。

4）提升设备的利用效率。同一办公区域共用1台工程复（打）印机，减少设备闲置，提高设备利用效率，节约能源[9]。

5）合理选择打印模式。运用草稿模式打印，在打印非打印正式文稿时，将标准打印模式改为草稿打印模式，既省墨又省电。根据不同需要，打印尽量小字号，既可节省打印材料，又可省电。

6）合理选择打印复印方式。当打印的文件需要两份以上时，最好选择打印一份底稿后，再进行复印，这样的组合比直接打印多份文稿更省电。

4 应用情况及实施效果

4.1 应用情况

2020年10 月，对某采油厂1台中型工程复印机实施了节能技术改造。该台工程复印机额定功率为5 kW，使用时间已达10年，采取的技术改进措施主要有应用新的电源使用控制方案和ATX开关电源，安装电源滤波器，控制工程复印机的显示亮度等，并实施相关的节能减排配套方法。工程复印机实施节能技术改造前后测试数据对比见表1。

从表1可以看出，该台工程复印机实施节能技术改造后，其负荷率提高了41.6%；有功功率下降了1.86 k W；无功功率由改造前的4.69 kVar下降到改造后的2.36 k Var，日耗电量下降了44.64 k Wh，节能效果明显[10]。

表1 工程复印机实施节能技术改造前后测试数据对比

4.2 实施效果

1）节能效果显著。该台工程复印机按年有效运行时间200天计算，则每年可节电8 928 kWh。按0.653 kWh价格计算，则可节省电费5 829.984元。

2）提高了工程复印机的设备资源利用率和能源利用效率，提升了工程复印机的运行质量。

3）降低了设备的无功功率，减小了无功损耗。

4）采用先进的ATX开关电源，有效降低了设备故障率，提高了设备的安全运行可靠性。

5）采用电源滤波器，解决了其他大型用电设备对工程复印机使用的干扰问题，并保证了供电电源质量。

6）采取节能减排配套措施，不仅确保了每台工程复印机安全高效低能耗运行，而且显著改善了其作业办公环境，实现了工程复印机绿色低碳环保运行。

5 结束语

通过实施油田企业大中型工程复印机节能技术改造，采取设计电源使用控制方案、选用ATX开关电源、控制工程复印机的显示亮度、安装电源滤波器，以及其他节能减排配套方法等节能技术改造措施，提升和改善了设备的能源利用效率，优化了工程复印机的运行质量，降低了设备运行成本，达到了节能减排的目的。这些节能技改措施具有良好的推广应用价值。

参与文献：

[1]辛思维，林海洋，周立娇．大庆油田节能减排措施探究[J]．电子测试，2015（6）：157-158.

[2]李越冬，江纹．论政府开展节能减排审计的责任与意义[J]．湖南财经高等专科学校学报，2010，26（2）：36-37.

[3]朱益飞．利用测试分析提高中央空调运行效率降能耗[J]．石油石化节能，2014，4（12）：38-39.

[4]陈柬，陈棋．基于台式ATX开关电路故障检测装置的设计与调试[J]．贵州电力技术，2014（6）：68-70.

[5]刘伟俭，陈洁利．一种利用ATX电源实现系统远程开关机的方法[J]．中国科技博览，2011，21（27）：260-261.

[6]李兴宁，刘永胜．电力电子技术实训教学创新模式探索[J]．泰州职业技术学院学报，2009，20（3）：11-13.

[7]黎庆锦．探讨如何提高供配电系统电能质量的相关措施[J]．信息通讯，2014，12（5）：276.

[8]曲涛，任元，林海雪，等．电能质量公用电网谐波：GB/T 14549—1993[S]．北京：标准出版社，2008：2-6.

[9]刘磊，李波，周胜利，等．油田电网中谐波的危害与电能质量测试[J]．电能质量，2011，1（8）：57-58.

[10]徐秀芬，余绩庆，王学文，等．油田生产系统能耗测试与计算方法：GB/T 33653—2017[S]．北京：石油工业出版社，2017：5-6.