【研究探索】预拌混凝土企业电耗高的原因分析及应对措施
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第3期
预拌混凝土企业电耗高的原因分析及应对措施
李斌
［摘 要］电力消耗在预拌混凝土企业整个生产成本中的比例很低，每方混凝土的电力消耗在 1～5 元之间。虽然占比很低，但不同的企业之间的差距还是非常明显的，竞争力也就发生了变化。笔者针对预拌混凝土企业在生产中的各个环节就影响电力消耗的各种因素以及应对措施表达看法。
［关键词］电力消耗；高能耗落后设备；搅拌机台时产量；问题与对策
1 高能耗落后机电设备、线路对电耗的影响
1.1 变压器的影响
中国工信部曾发布过《高能耗落后机电设备（产品）淘汰名录（第四批）》，该名录涉及到3大类127项设备（产品）。其中包括变压器52项。其中油浸式无励磁调压型号为S8系列的S8-30、S8-50 S8-63S8-80、S8-100、S8-125、S8-160、S8-200、S8-250、S8-315、S8-400、S8-500、S8-630、S8-800、S8-1000、S8-1250、S8-1600的变压器有17项；型号为S9系列的S9-30、S9-50、S9-63、S9-80、S9-100 S9-125、S9-160、S9-200、S9-250、S9-315、S9-400、S8-500、 S9-630、S9-800、S9-1000、S9-1250、S9-1600的变压器有17项；干式无励磁调压型号为SG(B)8-30、SG(B)8-50、SG(B)8-63、SG(B)8-80、SG(B)8-100、SG(B)8-125、SG(B)8-160、SG(B)8-200、SG(B)8-315、SG(B)8-400、SG(B)8-500、SG(B)8-630、SG(B)8-800、SG(B)8-1000、SG(B)8-1250、SG(B)8-1600、SG(B)8-2000、SG(B)8-2500的变压器18项。
这几类变压器空载损耗、负载损耗、总损耗均较高，已经达不到现行标准GB 20052—2013《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》中的能效限定值要求，工信部要求最迟应于 2017 年底前停止使用。
变压器的铁损和铜损是表征变压器内部损耗的两个主要参数，也是变压器运行中不可避免的能量损失。通常来讲，200～400kVA变压器的电损耗在在2%左右，铁损在0.5%左右，而铜损则应该在1.5%左右，如果不能满负荷运行，需再乘上负荷率（不低于10%）。由于部分预拌混凝土企业使用了老旧的变压器，其电损远超2%的水平。
另外变压器损耗过高还会导致电网的供电质量下降。如果变压器空载损耗过高会导致电压波动很大，甚至造成负载不平衡、电源波动等问题，导致电力消耗的浪费。
老旧变压器对电耗的影响很大，但是由于部分预拌混凝土企业建厂时间较早，该标准也没有强制执行，多数预拌混凝土企业对此要求并不关注而没有更换，造成目前国内很多预拌混凝土企业使用的变压器为该淘汰的落后型号，这就直接造成了部分预拌混凝土企业电耗较高。
1.2 电动机的影响
工信部下发的《高能耗落后机电设备（产品）淘汰名录（第四批）》还涉及到高能耗落后电动机58项。其中中小型三相异步电动机JK 系列的JK111-2、JK112-2、JK113-2、JK122-2、JK123-2、JK124-2等6项设备产品，JS 系列JS114-4、JS115-4、JS115-6、JS116-4、JS116-6、JS117-4、JS117-6、JS125-6、JS126-4、JS126-6、JS127-4、JS127-6、JS128-4、JS128-6、JS136-6、JS137-6等15项设备产品不符合标准 GB 18613—2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》中能效限定值要求。高压三相笼型异步电动机JK-6kV系列JK133-2、JK134-2、JK500-2、JK630-2、JK800-2、JK850-2、JK900-2等7项设备产品，JS 系列-6kV中的 JS136-4、JS137-4、JS138-4、JS147-4、S147-8、JS148-4、JS148-6、JS148-8、JS1410-4、JS1410-6、JS1410-8、JS1410-10、JS157-4、JS157-6、JS157-8、JS157-10、JS158-4、JS158-6、JS158-8、JS158-10、JS1510-4、JS1510-6、JS1510-8、JS1510-10、JS1510-12、JS1512-4、JS1512-6、JS1512-8、JS1512-10、JS1512-12等30项设备产品不符合标准 GB 30254—2013《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》中的能效限定值要求。
电动机型号对电耗的影响也是一个比较复杂的问题，涉及到的因素较多。首先就是效率问题，效率的高低直接影响到电耗的高低。其次是负载特性，电动机的负载特性也会影响其电耗。再就是诸如工作环境、选型大小等多种因素也会对电耗产生较大的影响。总之电动机型号的老旧对电耗的影响还是非常显著的。对于那些大型的、产量高用电量大的预拌混凝土企业来讲，为了降低电耗建议对使用的电动机进行评估和测算。并考虑更换高效率、新型号的电动机。
1.3 用电线路的影响
不同的预拌混凝土企业用电线路距离不同，线路所用材质也不同，直接导致电耗的差异。特别是电缆的材质对电耗的影响较大，铝芯电缆的电阻率高于铜芯电缆，单位长度的电阻率也更高。但即便如此，除非有特殊原因，也几乎没有哪家企业因为电缆电阻高而更换电缆。
1.4 应对措施
以上影响电耗的原因是不言而喻的，关键就是要根据自己的实际用电量来判定是否需要更新变压器或者电动机。对于大型预拌混凝土企业来讲，更换新型的电气设备既是公司增加效益的手段，也是为国家节能减排承担自己的责任。
2 电价计费政策的影响
2.1 收费方式的影响
不同的企业有不同的电价收费方式，主要有：单一电价计费方式，就是用电价格保持不变的收费方式，不管是工作日还是周末，白天还是晚上，单一电价都是一样的；二是分时电价计费方式，也就是根据不同的时间段（如尖峰平谷）以不同的电价进行收费；三是与供电公司签订合同，约定电价和计费方式；四是包月电价计费方式，企业按照每月固定费用支付电费，不按实际用电量计费。不同的企业可以根据自己的实际情况与供电公司进行沟通，选择自己合适的电费收费方式，降低自己的电力消耗和生产成本。
2.2 基础电价的影响
企业在选择自己的计费方式以后往往还会涉及到基础电价的问题。基础电价是电价体系中联系电耗电价和基本电价的重要纽带，也是合理补偿发、供电成本，正确反映电力商品价值的重要环节。基础电价是根据客户变压器容量或最大需量及国家批准的基本电价计算的电费。它有两种计收方式，一是可以按照变压器的额定容量来进行计收，二是也可以按最大需量计收。很多企业并不知道可以按照最大需量来进行计量收费的方式，供电公司为保证自己的营业收入也不会主动给企业说明这种计费方式。而一般的预拌混凝土企业在选择变压器的时候都会留出较大的富余量，这种富余量也增加了企业的电费负担。以两条混凝土生产线配置一个600kVA的变压器、年产20万方混凝土的企业为例，两种不同的计费方式每年的电费差异大约在30万元左右。
3 生产各个环节对电耗的影响
3.1 生产用电的影响
3.1.1 设备的空运转带来的影响
预拌混凝土的生产本身就是不连续的生产方式，在没有搅拌车接料的情况下搅拌机到底是停下来还是继续运转，不同的操作员有不同的操作方式。有的搅拌机一旦停下来就会造成“抱轴”“挂壁”等各种增加工作量的情况。这时候操作员就让主机一直在运转，否则就得开展用水清洗主机并调动装载机接水等工作。这时候还包括胶带机的运转，如果不把胶带机停下来同样会有空运转带来的浪费。
针对该问题的解决措施主要还是靠加强管理来实现。操作人员的责任心提高了，类似的问题也会随之解决。
3.1.2 台时产量的影响
台时产量对电耗的影响也是不言而喻的。同样的生产线在相同的时间内生产出不同方量的混凝土，单位电耗的影响往往是非常大的。搅拌机的台时产量高低除了与搅拌机规格型号有关以外，其他方面的影响因素还有很多。最主要的还是搅拌过程中各个环节的时间问题。一个完整的搅拌过程由以下几个环节构成：
（1）骨料投料时间。各种骨料通过装载机或者皮带机进入到配料仓，再进入到骨料称仓计量。经皮带机（一般是一条平皮带一条斜皮带）进入到主机顶部的中间仓，随后进入到主机进行搅拌。正常情况下骨料从配料仓落入到计量仓以及从计量仓落入到皮带机的时间是可以不考虑的，因为这两个时间一般不会影响到生产时间。但是如果由于物料水分大、颗粒细以及粘度大等原因，就可能造成下一个环节的等待，从而耽误生产时间。从皮带机进入到中间仓的时间在一般情况下也不用考虑，但如果选型不好，比如胶带机过窄或者运行速度太慢同样也会造成生产时间的等待。但是这三个时间是显性的，也就是在生产中是可以很容易被发现的。如果出现这种情况生产人员会根据骨料称的计量结果显示以及中间仓的模拟信号发现，从而采取人工处理或者技改的措施。接下来的时间往往就不容易被人关注，也就是骨料从中间仓进入到搅拌机的时间。所有物料中只有中间仓没有称重功能，其投料时间是系统设定的，并非是实际的，它是从投料开始计时，然后延时N秒后关门，这个N秒是系统设定，一般会比实际长10秒左右，也就是中间仓已经投料完毕但仍然会延时10秒关门，为的是保证所有的物料投放干净。正是因为有这种安全措施导致了生产时间的延长。而且是延长了搅拌时间，假如我们设定搅拌30秒，其实是搅拌了40秒。
（2）粉料投料时间。粉料从粉料仓经螺旋铰刀进入到搅拌机顶部的计量仓，然后落入到搅拌机。不同的生产系统设置粉料卸料的方式也不尽相同，比较科学的是等骨料卸到约三分之一的时候开始卸粉料，然后和骨料同时卸完。但也有的粉料称投料会延时M秒，此时骨料已经基本投完了，目的是先让骨料盖住大轴，粉料撒不到轴上，避免抱轴。这种设置的后果就是粉料在上骨料在下，形成分层，粉料投完的瞬间搅拌机高峰电流值很高，而且持续时间长，搅拌时间长，造成混凝土搅拌不均匀，搅拌刀、搅拌臂、耐磨衬板等易损件磨损随之加大。再就是有的粉料卸料口太大，料点也高，投料速度太快，会加大搅拌的负荷，降低搅拌效率。干料还会撒到轴上，造成抱轴。
（3）搅拌时间。预拌混凝土的搅拌时间一般是和预拌混凝土的种类及型号有关，这个时间是各企业的技术人员根据预拌混凝土的出机状态进行调整的。和季节也有很大关系。《混凝土搅拌站设计规范》对搅拌时间的设定一般是夏季不低于30秒，冬季不低于45秒。一些标准和规范对不同强度等级的搅拌时间也有具体的规定，比如强度等级在C35～C60的混凝土，其搅拌时间为60秒，如果是抗渗、抗冻或者添加其他特种外加剂的在原基础上增加10～30秒。影响搅拌时间的因素还包括骨料的洁净度以及是否有大块，主机的搅拌臂、搅拌刀的布局以及磨损程度等等。总之不管是什么原因，搅拌时间的延长直接导致了电耗的升高。
（4）卸料时间。搅拌机的卸料时间一般也是系统设定的，同时也可以人工随时调整。多数搅拌站的卸料时间为半开门15秒、全开门10秒。影响卸料时间的原因和搅拌机的规格型号、预拌混凝土的粘稠度和卸料口的形状及搅拌车接料斗的形状有关。
以上四个环节的时间直接决定了一个搅拌全过程的时间，也决定了一个机组的台时产量，最终决定了企业的发货速度和每方混凝土的电力消耗。这四个环节比较理想的指标，也是预拌混凝土业界的专家们不断追求的一个指标，叫做“60秒工程”。也就是谁能够做到在60秒内完成一盘混凝土生产的全过程，这个搅拌站也就在节能和效率上达到了比较理想的水平。
解决措施：解决一个预拌混凝土企业生产线的台时产量问题并不是一件容易的事情，需要针对以上出现的问题逐一解决。关键还是靠领导的重视和职能部门的管理，以及加大创新力度。目前国内已经有许多致力于解决预拌混凝土企业生产线产能问题的技改专家。诸如“搅拌站均化投料法”的应用，该方法一是缩短了各个环节的投料时间；二是通过预均化缩短了搅拌时间，不但提高了产量还降低了电流；三是解决了主机抱轴的问题，大大减轻了清理主机的劳动强度，降低了安全风险；四是通过加大收尘效果，实现了搅拌过程的可视化监控。
3.1.3 其他方面的影响
影响台时产量的其他因素还有：一是搅拌车与搅拌机的匹配度。举例来说，12方的搅拌车在3方机生产时每车生产4盘，如果是13方的车就得生产5盘，搅拌车虽然大了但是时间也延长了很多，台时产量随之下降。二是操作员的操作水平。好的操作员不但能够有效提高搅拌机产量，还能够确保预拌混凝土的质量，甚至是一些熟练的操作员兼职试验员和调度员。三是车辆的多少。搅拌车数量少导致长时间的等待同样会造成电耗的升高。四是调度发货程序的复杂程度。有的企业信息化水平较高，但是也造成了发货的不顺畅。司机装完车以后还得跑上跑下地去拿发货单，再去出厂检验签字，去拿过磅小票，经过环保洗车平台停留DS秒后才能起杆放行等等，也造成了发货速度的延缓。五是司机的驾驶水平。搅拌车倒车进行接料的速度在很多时候也是造成了搅拌机台时产量不高的原因。
3.2 试验室的影响
根据预拌混土质量管控的需要，相关标准和规范对预拌混凝土企业试验室的检测环境的温湿度做出了规定和要求。为保持这些温湿度的要求，各个检测室都安装了空调、温湿度控制仪等设备。试验室各检测室数量的不同、保温效果的不同，以及这些空调功率的大小、空调能耗等级的差异、标准养护室的设计方式等等都对电耗造成了影响。这些用电设备对电耗的影响同样不可小觑。
3.3 环保设备的影响
不同地区对预拌混凝土企业的环保要求不尽相同，所投入的环保设备也不同。例如砂石分离机和泥浆回收系统，这些设备必须间歇式运转才能保证泥浆不沉淀在泥浆池里。一旦发生停电或者设备故障，清理泥浆池的工作也很麻烦。还有一些为降尘的喷淋设备，为定期进行喷淋，水井泵也要间歇式的运行，才能保证管道的压力和喷淋的运行。这些连续运转的设备的电力消耗不容小觑。例如一个站点有6个泥浆搅拌池，每个搅拌池的电机功率是22千瓦，每天运行10个小时，一天的电力消耗大约在1000kWh左右。其他诸如还有扬尘监管系统、扬尘在线设备以及环保设备的运行，都会造成电力消耗的上升。
3.4 生活用电的影响
3.4.1 无节制的生活用电影响
有的预拌混凝土企业是一个独立的社会单元，吃、住、生产都在一个区域。如果生活用电和生产用电没有分开也会造成在电耗数据上有很大的差别。实践证明生活用电在整个站点的用电占比并不低。无节制的生活用电和粗放式的管理方式也会造成电耗的增加。
3.4.2 建议措施
增加一个电度表的成本并不高，一个好的电度表价格也就是几百块钱左右。建议不但要将生产用电和生活用电分开，还要将不同的用电设备分开，便于准确分析哪些设备或者环节电力消耗过高，从而便于分析并拿出解决方案。增加电度表还可以分析电损的多少，从而判定哪些设备和环节属于高能耗落后设备。
3.5 跑冒滴漏的影响
“跑、冒、滴、露”不但表现在无形的管理上，也表现在水、电、气上。比如压缩空气的漏气会导致空气压缩机的频繁启动，漏水会造成水机泵的频繁启动。本身这些用电设备的功率也不小，长时间的运转也会造成电力消耗的升高。
4 结束语
经过三十年狂飙式高速发展，在后疫情时代的当下，受经济下行大趋势、房地产紧缩、建筑业低迷等因素叠加影响，混凝土行业总体发展形势、趋势日趋困难。建筑行业已经进入到衰退期，开始加速市场洗牌；价格持续下行，行业进入微利周期，广大中小微商砼企业沦为社会打工人，相当多的企业运营困难，甚至出现亏损；行业平均闲置产能高达80%以上，开始严重内卷内耗；价格战致使部分企业触达成本和性能临界点，质量事故频发，随之监督力度加大；连续两年来，房地产业相关环比和同比数据持续大幅下降。“活下去”俨然成为企业的最高纲领。在这种情况下，精细化管理已经成为预拌混凝土企业生存下去的必经之道。
参考文献
[1] 中华人民共和国工业和信息化部．2016 年第 13号．高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第四批）[EB/OL]．https://www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/gg/art/2020/art_4c79221c10534566a220faa23eb9b76e.html.
供稿人：李斌
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
混凝土技术发展中心（以下简称“中心”）隶属建筑材料工业技术情报研究所，主要职能是跟踪分析和研究国内外混凝土行业科技前沿动态，为全国混凝土行业开展技术服务工作，包括出版技术期刊、研究制定标准、开展技术咨询、举办技术会议、承担行业培训、从事认证评价和开发研究等，中心是建材情报所主要业务部门之一。中心拥有员工10人，其中博士3人，正高职称3人，副高职称4人。中心挂靠的行业协会分支机构包括中国散装水泥推广发展协会混凝土专业委员会、中国散装水泥推广发展协会预制建筑产业专业委员会、中国砂石协会建筑固废利用分会、建筑材料工业技术情报研究所双碳研究中心。依托中心成立的平台有预拌混凝土质量追溯公共服务平台、混凝土行业数字化服务平台、中国商品混凝土行业企业专家委员会（拥有200余名行业一线专家）、北京砼享未来工程技术研究院（会员制技术和管理服务）。
中心每年参与多个混凝土技术咨询和技术服务项目，包括雄安新区混凝土项目咨询、河北省多个高速公路高性能混凝土技术咨询、固废基胶凝材料和再生复合掺合料研发和制备技术，以及数十个混凝土企业的技术服务工作。开展预拌混凝土绿色产品认证和科技成果评价工作。
咨询电话：孙继成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
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