高功率因数臭氧电源的研制

                                         李爱成
    臭氧（O3）为氧的同素异性体，化学性质活泼，常温下自行分解为初生态的氧，是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，在低浓度下可瞬时完成氧化作用，反应后没有永久性残余的特点。臭氧作为氧化剂，已日益广泛地应用到石油、化工、轻纺、造纸、食品、香料、医药合成等方面，作为消毒剂广泛应用到污水处理、饮用水处理、空气净化、食品贮存保鲜等方面；作为催化剂用于油墨涂料速干、助燃及酿造发酵、纤维与纸浆漂白、油脂与芳香烃裂解和铁、锰重金属离子去除，臭氧技术日益受到国内外工业及环保部门的重视，发展前途广阔。

    为了适应社会发展的需求，臭氧设备就国内水平是不能满足需求的，一是与国外臭氧设备相比差距较大，二是中国及加入WTO组织，虽然国家采取了优惠政策，但挡不住国外厂商的涌入，占领我国市场。近两年来所购国外产品就有好多家，国内臭氧设备生产的厂家必须急起直追，在高科技上很下功夫，做精做大适应市场需求。

    首先应总结一下我国臭氧设备的发展史，我国是从二十世纪七十年代开始生产臭氧设备的，比发达国家晚五十至一百年。从目前国产臭氧设备与国外先进设备比，一是单机容量小，国产单机容量只有几十公斤的，而国外是几十、上百公斤的产品；二是配套功率大，运行费用高，国产一公斤的臭氧发生器需配套50KVA的变压器，而国外五公斤的臭氧发生器仅配套120KVA的变压器；三是自动化程度低，操作较复杂；四是国内臭氧发生器绝大部分是单相供电造成用户三相电不平衡，配套电源功率大，易烧坏其它三相电源设备；五是没有严格按照国家有关标准执行、生产、监督、粗制滥造现象严重，给国产臭氧设备蒙上了一层阴影。究其原因，全国生产臭氧设备的企业有一百多家，但真正上规模的企业没有，靠小作坊式生产，一无技术，二无资金是不可能与国外大公司相比的，要想与国际竞争就必须大家团结起来形成大的集团公司，有充足的技术力量，雄厚的资金与国际接轨，才能占领市场有所发展，否则只能被外商所占领市场。

    我厂是78年开始研制臭氧设备的，也是全国最早生产臭氧设备的厂家之一。曾多次参加过全国臭氧学术会议，向专家教授学习了不少知识并在他们指导下，从小型臭氧设备到中型臭氧设备，在搞大型臭氧设备。从原来的工频电源现发展到中频电源。94年参加制定和审定了城建部“臭氧发生器标准（CJ/T3028-94）”；99年又参加国家环保局“臭氧发生器产品技术认证条件”审定工作（HCRJ-058-1999）,进一步加强了对臭氧设备的了解。但我国没有专门研制臭氧设备的机构，靠这些小企业来研制开发，在技术力量，经济基础方面都是有限的，只能是尽最大努力满足用户的需求。今年又通过了ISO9001-2000版质量认证，并已发证。近期还邀请臭氧发生器检测单位来我厂检测认证，确保以质量求生存。

    经过多年的努力和反复试验，查阅了国内外有关资料，咨询了许多专家教授，现已研制出一种新型高功率因数臭氧发生设备，并申报专利，专利号01217452.1，该设备的最大优点是提高了臭氧设备的功率因数，降低了运行成本；延长了使用寿命。

    在提高功率因数方面：在电气设备功率因数的问题上，国家供电部门早就有明确规定并在电价问题上有高低之分，但国家有关臭氧设备的功率因数，却没有明确的规定，而国外臭氧设备已规定得很清楚，低功率因数的产品是禁止使用的。国产臭氧设备因没有功率因数标准，故现有工频臭氧设备的功率因数很低，一般只有0.5左右，给国家及用户都带来很大的浪费。如壹台1000g/h的臭氧发生器，标准上注明电耗小于18kwh，而实际仪表上的读数，当电压为380v时，电流在100A左右，在电流乘电压等于功率的公式算出，功率为38KVA左右，而用功率表测下来的数量为17KW左右，这17KW的电耗为有用功，而40KVA为有用功和无用功之和，差距愈大，功率因数愈低，从测试的情况看臭氧设备的功率因数太低了，一般只有0.5左右，难怪人们对臭氧设备电耗高有误解。臭氧设备是通过高压放电产生O3的，它是一种容性负载。故我厂研制的高功率因数臭氧设备是在发生器与升压变压器之间并联一台电抗器，进行无功补偿。经补偿后的功率因数可达到0.8以上，这样1000g/h的臭氧发生器配套的升压变压器及有关电气设备，仅为20-25KVA,在确保定产量的前提下，减少了配套电气设备的容量减少用户一次投资。

    降低成本运行方面：供电部门对不同功率因数的电价做了明确的规定。现工业用电市场价为0.78元/kwh,作为1000g/h的臭氧设备，功率因数为0.5时电价为1.088元/kwh,每小时的电费为18.496元，而功率因数达到0.8时电价为0.78元/kwh,每小时电费为13.26元，一年时间一台1000g/h的臭氧设备可节约4.5万多元，总电费减少30%左右，降低了运行成本，提高经济效益。

    延长设备寿命方面：凡搞电气的人员都知道，正常电气设备的冲击电压约为电源电压的2-3倍。而高功率因数臭氧发生器因增加了一台电抗器起到了缓冲电压的作用，其冲击电压仅为电源电压的1-2倍，臭氧是通过交流电压放电而产生的，国产工频设备一般为15-17.5KV，其冲击电压为45-50KV，这样高的电压对其电气配件的绝缘性能要高，否则会引起击穿或空间放电，造成臭氧发生器不能正常运行。这也是用户对国产臭氧设备的评价——国产臭氧设备易坏。而采用高功率因数臭氧发生器冲击电压仅为20-25KV对电压电气设备绝缘性能相对低了三分之一。不易击穿，减少了用户的麻烦也延长了电气设备的使用寿命。

    高功率因数臭氧发生器也可做成三相的（大型臭氧发生器），国产臭氧发生器一般都是单相（220V或380V），因单相臭氧发生往往会造成电源三相电压不平衡；三相供电也降低了配电变压器的配套容量，如一台1000g/h的臭氧发生器，单相电流一般100A左右，需配套80KVA的配电变压器，如改为三相的臭氧发生器，配套功率仅为25-30KVA的配电变压器及电气设备，节能节成本。

    新型高功率因数臭氧发生器，是通过长期实践，在有关专家教授的指导下，设计出来的，今后将逐步投市场，提高改进。在扩大容量的问题上，我们也要进一步努力提高频率（小型的已有中频的）大型的臭氧设备考虑上中频或三倍频的单机产量510Kg/h,到时请专家教授到我厂检验和指导。同时我们很希望与有关单位，大专院校、外商等合作。今年台商及日本客商都到我厂考察过，我们和希望与他们合作，特别是在中频电源及自动化控制上下功夫，以满足市场的需求。如有关单位需要我们提供有关资料及小型臭氧设备做试验，我们保证提供方便，满足要求，为臭氧设备的提高作出一定的贡献。
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