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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，化學性質活潑，常溫下自行分解為初生態(tài)的氧，是一種強氧化劑，其氧化能力僅次于氟，在低濃度下可瞬時完成氧化作用，反應后沒有永久性殘余的特點。臭氧作為氧化劑，已日益廣泛地應用到石油、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，臭氧技術日益受到國內外工業(yè)及環(huán)保部門的重視，發(fā)展前途廣闊。
為了適應社會發(fā)展的需求，臭氧設備就國內水平是不能滿足需求的，一是與國外臭氧設備相比差距較大，二是中國及加入WTO組織，雖然國家采取了優(yōu)惠政策，但擋不住國外廠商的涌入，占領我國市場。近兩年來所購國外產品就有好多家，國內臭氧設備生產的廠家必須急起直追，在高科技上很下功夫，做精做大適應市場需求。
首先應總結一下我國臭氧設備的發(fā)展史，我國是從二十世紀七十年代開始生產臭氧設備的，比發(fā)達國家晚五十至一百年。從目前國產臭氧設備與國外先進設備比，一是單機容量小，國產單機容量只有幾十公斤的，而國外是幾十、上百公斤的產品；二是配套功率大，運行費用高，國產一公斤的臭氧發(fā)生器需配套50KVA的變壓器，而國外五公斤的臭氧發(fā)生器僅配套120KVA的變壓器；三是自動化程度低，操作較復雜；四是國內臭氧發(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備；五是沒有嚴格按照國家有關標準執(zhí)行、生產、監(jiān)督、粗制濫造現(xiàn)象嚴重，給國產臭氧設備蒙上了一層陰影。究其原因，全國生產臭氧設備的企業(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，一無技術，二無資金是不可能與國外大公司相比的，要想與國際競爭就必須大家團結起來形成大的集團公司，有充足的技術力量，雄厚的資金與國際接軌，才能占領市場有所發(fā)展，否則只能被外商所占領市場。
我廠是78年開始研制臭氧設備的，也是全國最早生產臭氧設備的廠家之一。曾多次參加過全國臭氧學術會議，向專家教授學習了不少知識并在他們指導下，從小型臭氧設備到中型臭氧設備，在搞大型臭氧設備。從原來的工頻電源現(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)生器標準（CJ/T3028-94）”；99年又參加國家環(huán)保局“臭氧發(fā)生器產品技術認證條件”審定工作（HCRJ-058-1999）,進一步加強了對臭氧設備的了解。但我國沒有專門研制臭氧設備的機構，靠這些小企業(yè)來研制開發(fā)，在技術力量，經濟基礎方面都是有限的，只能是盡最大努力滿足用戶的需求。今年又通過了ISO9001-2000版質量認證，并已發(fā)證。近期還邀請臭氧發(fā)生器檢測單位來我廠檢測認證，確保以質量求生存。
經過多年的努力和反復試驗，查閱了國內外有關資料，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)生設備，并申報專利，專利號01217452.1，該設備的最大優(yōu)點是提高了臭氧設備的功率因數(shù)，降低了運行成本；延長了使用壽命。
在提高功率因數(shù)方面：在電氣設備功率因數(shù)的問題上，國家供電部門早就有明確規(guī)定并在電價問題上有高低之分，但國家有關臭氧設備的功率因數(shù)，卻沒有明確的規(guī)定，而國外臭氧設備已規(guī)定得很清楚，低功率因數(shù)的產品是禁止使用的。國產臭氧設備因沒有功率因數(shù)標準，故現(xiàn)有工頻臭氧設備的功率因數(shù)很低，一般只有0.5左右，給國家及用戶都帶來很大的浪費。如壹臺1000g/h的臭氧發(fā)生器，標準上注明電耗小于18kwh，而實際儀表上的讀數(shù)，當電壓為380v時，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，而用功率表測下來的數(shù)量為17KW左右，這17KW的電耗為有用功，而40KVA為有用功和無用功之和，差距愈大，功率因數(shù)愈低，從測試的情況看臭氧設備的功率因數(shù)太低了，一般只有0.5左右，難怪人們對臭氧設備電耗高有誤解。臭氧設備是通過高壓放電產生O3的，它是一種容性負載。故我廠研制的高功率因數(shù)臭氧設備是在發(fā)生器與升壓變壓器之間并聯(lián)一臺電抗器，進行無功補償。經補償后的功率因數(shù)可達到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電氣設備，僅為20-25KVA,在確保定產量的前提下，減少了配套電氣設備的容量減少用戶一次投資。
降低成本運行方面：供電部門對不同功率因數(shù)的電價做了明確的規(guī)定�，F(xiàn)工業(yè)用電市場價為0.78元/kwh,作為1000g/h的臭氧設備，功率因數(shù)為0.5時電價為1.088元/kwh,每小時的電費為18.496元，而功率因數(shù)達到0.8時電價為0.78元/kwh,每小時電費為13.26元，一年時間一臺1000g/h的臭氧設備可節(jié)約4.5萬多元，總電費減少30%左右，降低了運行成本，提高經濟效益。
延長設備壽命方面：凡搞電氣的人員都知道，正常電氣設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，臭氧是通過交流電壓放電而產生的，國產工頻設備一般為15-17.5KV，其沖擊電壓為45-50KV，這樣高的電壓對其電氣配件的絕緣性能要高，否則會引起擊穿或空間放電，造成臭氧發(fā)生器不能正常運行。這也是用戶對國產臭氧設備的評價——國產臭氧設備易壞。而采用高功率因數(shù)臭氧發(fā)生器沖擊電壓僅為20-25KV對電壓電氣設備絕緣性能相對低了三分之一。不易擊穿，減少了用戶的麻煩也延長了電氣設備的使用壽命。
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），國產臭氧發(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，是通過長期實踐，在有關專家教授的指導下，設計出來的，今后將逐步投市場，提高改進。在擴大容量的問題上，我們也要進一步努力提高頻率（小型的已有中頻的）大型的臭氧設備考慮上中頻或三倍頻的單機產量510Kg/h,到時請專家教授到我廠檢驗和指導。同時我們很希望與有關單位，大專院校、外商等合作。今年臺商及日本客商都到我廠考察過，我們和希望與他們合作，特別是在中頻電源及自動化控制上下功夫，以滿足市場的需求。如有關單位需要我們提供有關資料及小型臭氧設備做試驗，我們保證提供方便，滿足要求，為臭氧設備的提高作出一定的貢獻。
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