Лекция 5. Углубленные энергетические обследования.

Цели углубленных энергетических обследований.

1. Более детальное исследование

А) системы энергоснабжения и энергосбережения предприятия в целом.

Б) подробное локальное исследование конкретных частей схемы энергоиспользования предприятия (например, системы теплоснабжения, освещения).

В) докальное исследование отдельных узлов схемы энергоиспользования (например, отдельной установки – техническое состояние установки, ее обеспечение сырьем и энергией, режимы эксплуатации)

2. Разработка рекомендаций по коренной модернизации предприятия.

3. Контроль за выполнением мероприятий, рекомендованных в ходе предшествующих исследований.

Изучаемые показатели.

1. Структура схем энергоснабжения и энергоиспользования.

2. Техническое состояние оборудования.

3. Порядок снабжения сырьем.

4. Режимы эксплуатации оборудования и их соответствие номинальным.

5. Показатели работы оборудования и их соответствие аналогичным показателям в номинальном режиме, в оптимальном режиме, показателям на других предприятиях того же профиля.

6. Удельные и суммарные значения энергетических характеристик и их соответствие значениям характеристик на других предприятиях того же профиля.

7. Энергоемкость конечного продукта (в сравнении с другими предприятиями).

8. Возможности модернизации технологического процесса, систем энергоиспользования.

9. Конкретные направления и формы модернизации.

10. Стоимость модернизации.

11. Источники финансирования модернизации.

12. Эффективность модернизации.

13. Сроки окупаемости инвестиционных проектов.

Формы и методы проведения углубленных энергетических обследований.

1. Изучение технической и финансовой документации предприятия.

2. Изучение материальной базы предприятия.

3. Изучение деятельности предприятия.

4. Собеседования с руководством и сотрудниками предприятия.

5. Проведение собственных лабораторных исследований с использованием собственного оборудования.

6. Сопоставление данных по исследуемому предприятию с данными по передовым предприятиям того же профиля.

7. Заполнение отчетных документов.

8. Составление топливно-энергетического баланса предприятия.

9. Разработка рекомендаций по энергосбережению.

10. Составление энергетического паспорта предприятия.

Оборудование для проведения энергетических обследований.

В процессе энергетических обследований производятся инструментальные измерения параметров действительных режимов эксплуатации энергогенерирующего и потребляющего оборудования, эффективности систем распределения энергетических ресурсов.

Приборы, применяемые для проведения энергетических обследований, должны отвечать следующим требованиям:

• обеспечить возможность проведения измерений без врезки в обследуемую систему и без остановки работающего оборудования;

• быть компактны, легки, надежны, транспортабельны;

• удобны и просты в работе;

• универсальны, надежны, точны и защищены от внешних воздействий;

• обеспечивать регистрацию измеряемых показателей в автономном режиме с передачей собранной информации в виде, удобном для компьютерной обработки.

В настоящее время имеется широкий ассортимент приборов иностранного и отечественного производства, удовлетворяющих этим требованиям.

В зависимости от характера измеряемых параметров приборы можно разделить на электроизмерительные и теплотехнические.

Примерный комплект приборов для проведения энергоаудита, их возможности и область применения

А. Электроизмерительные приборы.

1. Универсальные токоизмерительные клещи. Clamp Power Meter

Назначение. Измеряют, в том числе с запоминанием к выводом информации на персональный компьютер, постоянные и переменные ток (до 1000 A), напряжение (до 700В), частоту (40–1000 Гц), COS φ, активную и реактивную мощности в промышленной сети напряжением до 700 В (интервал между измерениями от 0.5 до 4000 сек.)

Применение. Позволяют производить без отключения измерения режимов работы электродвигателей, трансформаторов, можно проверять симметричность электрической нагрузки, записывать разгонные характеристики потребления электропривода. Имеется программа для совместной работы с Ноутбуком для сбора информации в процессе измерений и обработки результатов.

2. Тарифный 3-х фазный счетчик с микро-ЭВМ ТАСОМ (Производство Дании)

Назначение. Измеряет активное энергопотребление в 3-х фазной сети с линейным напряжением до 400 В и током до 1000 А, с помощью многопредельных токоизмерительных клещей (0-1000А) с выходом на 5А. Подключение обмоток напряжения по схеме "звезда". Встроенный компьютер записывает среднюю мощность нагрузки за заданные периоды осреднения в четвертях часа. Работает как многотарифный электрический счетчик с запоминанием графика потребления за 94 суток. Имеется возможность через оптическую связь программировать режим работы счетчика при его запуске и сбрасывать собранную информацию на компьютер. Имеется программа для графической и цифровой обработки собранной информации. Стоимость около 2000 USD.

Применение. В энергоаудите используется для снятия кривых электропотребления трансформаторных подстанций, цехов, технологического оборудования за исследуемый период, определения периода максимума электропотребления при определении заявляемого максимума в часы пик и принятия решения о корректировке временного режима эксплуатации электропотребляющего оборудования.

Российские аналоги: Трехфазные счетчики активной энергии микропроцессорные, многофункциональные, многотарифные, повышенной надежности ABB Евро-альфа, ЦЭ6823. Класс точности 2,0; 1,0; 0,5. Имеют встроенный программируемый таймер, энергонезависимую память. Оборудованы оптическим портом ввода/вывода и интерфейсом RS485 или ИРПС. При доукомплектовании тремя измерительными клещами с выходом на 5А и соединительными проводами с зажимами типа "Крокодил" позволяет проводить измерения злектропотребления без остановки на период подключения, с регистрацией точных графиков получасовых мощностей за несколько суток.

3.Портативные электроанализаторы AR.4M, AR.5 фирмы CIRCUTOR

Назначение. Анализ количества и качества электроэнергия и сетях 220/380 В, a также в высоковольтных сетях при наличии измерительных трансформаторов. Запись суточных, недельных и месячных графиков нагрузки. Обработка данных на персональных компьютерах. Простая установка без отключения потребителя. Регистрируются напряжение фаза-нейтраль и среднее значение, ток в каждой фазе, гармоники тока и напряжения до 15 (AR.4M), 49 (AR.5) порядка, cosφ. Система подключается к измеряемому объекту через токоизмерительные клещи и зажимы типа "Крокодил". Стоимость около 7000 USD.

Применение. Подробный анализ качества электроэнергии, характера нагрузки потребителя, запись графиков потребления энергии.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563.

Б. Теплотехнические измерительные приборы.

1. Ультразвуковой расходомер Portaflow MK11-R, Portaflow 204 и 208, Portaflow 300 фирмы Micronics (прибор с датчиками накладного типа, работает без врезки в трубопровод).

Назначение. Использован "время–проходной" способ измерения. Регистрирует скорость и считает расход жидкости в трубах  15-5000 мм с температурой трубы от –20 до +200^ОС при скорости 0,3–12 м/сек (Re = > 4000), вывод информации на дисплей, есть дополнительно аналоговый выход на принтер или запоминающее устройство. Загрязнения воды влияют на надежность измерений. Устойчивы к загрязнениям и пузырькам воздуха приборы использующие доплеровский эффект. Питание от NiCd батареи 2,2Ачас (без подзарядки работает 10 час). Имеется зарядное устройство 9–25В. Стоимость около 8000 USD.

Рабочая температура датчиков типа А от –35 до 100^ОС; В от –35 до 200^ОС.

Применение. В комплекте с блоком-накопителем предназначен для проведения измерения графика водопотребления и расхода теплоты (при анализе режимов работы элементов системы отопления, зданий). Можно анализировать режимы работы систем хозяйственно-питьевого и горячего водоснабжения при подборе насосного оборудования, настраивать гидравлический режим систем отопления, проверять исправность узлов учета расхода воды и т.д.

В комплекте с двухканальным термометром МК–44 (ТК–5) позволяет проводить измерения мощности теплопотребления элемента нагрузки теплотрассы.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109230, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563.

Российский аналог. Ультразвуковой расходомер "Днепр-7". Использован доплеровский принцип, работает в условиях чистой среды, диапазон скорости 0,1-3 м/с, диаметр трубы 20-1000мм, температура среды 3–150^ОС. Имеется модель с двумя термопарными аналоговыми входами, позволяющими использовать его в режиме теплосчетчика. Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09661)+35147

2. Электронный прибор сбора данных Squirrel -1000 (блок накопитель).

Назначение. Прибор предназначен для регистрации показаний термопар, времени и аналоговых сигналов с заданным интервалом между записями. Прибор укомплектован термопарами накладного типа с рабочим диапазоном температур от –30 до 70^ОС, от –50 до 150^ОС, от –100 до 300^ОС, имеется четыре температурных канала и четыре аналоговых канала. К аналоговым каналам могут быть подключены приборы с аналоговым выходом (от ультразвукового расходомера и др. приборов). Интервал периодов при записи может изменяться от 1 сек до 24 часов с шагом 1с. Емкость памяти 128 кБ, т.е. могут храниться 65000 показаний. Можно менять масштаб записываемого сигнала. Питание от 6 пальчиковых батарей АА (одного комплекта достаточно на 1 год).

Применение. Накопитель информации используется при измерениях температур непосредственно с термопарами и в комплекте с любым прибором, имеющим аналоговый выход. При работе с ультразвуковым расходомером может работать в режиме счетчика расхода воды и теплоты с записью графиков водо- и теплопотребления.

Режим теплосчетчика реализуется при подключении двух термопар на прямую и обратную линии теплосети. Стоимость около 2000 дол. США.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563.

3. Ультразвуковой толщиномер SONAGAGE 11

Назначение. Измеряет толщину стенки труб и других твердых материалов. Диапазон измерения 0,95 – 199 мм. Питание от батареи РРЗ (на 55 час).

Применение. Предназначен для работы с ультразвуковым расходомером для измерения толщины стенки труб.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т, (095) 2757563.

Российский аналог. Толщиномер ультразвуковой УТ-80. Диапазон измеряемых толщин 0.5 – 100 мм. Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09661)+35147

4. Электронные газоанализаторы дымовых газов Minilyser-02.

Назначение. Прибор измеряет разрежение в газоходе, температуру, содержание О₂, CO, NO, топочных газов котлов, температуру наружного воздуха, вычисляет содержание СО₂, КПД, коэффициент избытка воздуха α, потери тепла с уходящими газами q₂. В России налажен выпуск приборов модели "Детан-газ", имеющих фильтры для защиты датчиков от окислов серы.

КМ-900 фирмы Kane-May.

Измеряет О₂, СО, NO, температуры и давление газов в газоходах, рассчитывает КПД горения, коэффициент избытка воздуха.

Применение. Предназначен для анализа режимов работы котлов и других горелочных устройств при проведении пуско-наладочных работ. Производство Дания, Германия. Стоимость около 3000 дол. США.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563

5. Инфракрасный термометр КМ-826, КМ-1000 с лазерным прицелом.

Назначение. Прибор предназначен для дистанционного измерения температур поверхностей в диапазоне от –20 до 500^ОС с цифровой индикацией результатов измерений и указанием лазером точки измерений. Точность измерений 2°С. Питание 9 В (типа Крона) на 50 час. Режимы измерения:

• простота измерения;

• поиск Тмакс, мин; определение ΔT, Тср;

• режим поиска площадей с отклонением >. < Тзад.

Применение. Обследование состояния теплоизоляции теплотрасс, домов, мест утечек теплоты, холода, поиск объектов с заданной температурой поверхности.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23. т. (095) 2757563

Российские аналоги

Инфракрасный термометр КЕЛЬВИН. Высокая угловая разрешающая способность. Показатель визирования 1/80, 1/120, 1/250, 1/300.

Диапазоны измерения температур от –30 до +1800^ОС, точность измерения 1°С, запоминание и удержание измеренного максимума, корректировка степени черноты. Имеет лазерный целеуказатель измерения. Напряжение питания – - батареи типа "Крона".

№ 16 957 98 в Государственном реестре измерительных средств.

Для технологии выпускаются инфракрасные датчики температур.

Изготовитель: НПО "ДИПОЛЬ", г. Москва, 117342, а/я №37. т. (095)+3339! 12.

Портативная тепловизионная система МРТИС-200, в комплект входит ноутбук, позволяет за 1-2 секунды формировать инфракрасное изображение обследуемого объекта, угол изображения 20х25^О, чувствительность 0,05^ОС. Термографические обследования позволяют получать термограммы подземных и наземных теплотрасс, высоковольтного оборудования, теплопотерь через стыки зданий. Вес: 1,8 кг.

Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09660+35147

6. Термоанемометр "Swema" Air-30

Назначение. Прибор измеряет температуру газового потока в диапазоне от –30 до 90^ОС, скорость воздуха от 0 до 30 м/сек. Прибор с телескопическим выдвижным датчиком. Напряжение питания 9 В (батарея типа Крона).

Применение. Прибор предназначен для обследования сушильных установок, систем .вентиляции.

7. Прибор для измерения температуры и влажности воздуха КМ-8006. Назначение. Прибор измеряет температуру от 0 до 450^ОС и влажность от 0 до 97%, имеется аналоговый выход. Напряжение питания 9 В.

Применение. Применяется для анализа режимов paботы вентиляционных систем, сушильных установок, климатических камер.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563

8. Контактный цифровой термометр KМ–44 для измерения температур с помощью контактных термодатчиков.

Назначение. Двухканальный прибор для измерения температуры поверхности твердых тел, жидкостей, сыпучих веществ, воздуха и газовых смесей с помощью термопар погружного и накладного типа в диапазоне температур от –200 до 400^ОС, позволяет измерять разность температур.

Применение. Прибор в комплекте с ультразвуковым расходомером МК–11 позволяет измерять расход теплоты в системах теплоснабжения.

Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563

Российские аналоги. Цифровые контактные термометры ТК-3М, микропроцессорный ТК-5М.

Диапазон измеряемых температур для ТК-3М равен –10 ...+600^ОС, для ТК-5М: –200...+1300^ОС, разрешающая способность для ТК-ЗМ равна 1^ОС, для ТК-5М – 0,1..–1^ОС, время установки индикации показаний 0,1–6 с., габариты - 180x60x20 мм, масса 0,32 кг.

Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09661)+35147

9. Акустический ультразвуковой дефектоскоп (течеискателъ) Betasonic 1000M

Назначение. Прибор по уровню шума, создаваемого струей в месте утечки из пневмосистем, с помощью чувствительной остронаправленной микрофонной системы, позволяет локализовать дефекты в магистралях, емкостях, вентилях и других устройствах. Напряжение питания 9В (элемент типа Крона).

Применение. Прибор является акустическим дефектоскопом, предназначен для обнаружения мест утечек в газовых системах, работающих под давлением и разрежением, определить дефекты в подшипниках, неплотности емкостей и др.

10. Сигнализатор утечек метана многоуровневый "Метан-9М"

Назначение. Используется для контроля взрывоопасных (концентрации метана и газовоздушных смесей (ацетилен, пары бензина). Диапазон измерения % объемных долей до 3,5. Вес 0,5 кг.

Применение. Прибор можно применять для определения наличия и мест утечек в объектах газового и коммунального хозяйства.

Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 40ба, т. (09661)+35147

11. Течеискитель акустический портативный "Успех-АТ-1"

Назначение. С помощью высокочувствительного сейсмического микрофона, чувствительность которого выше зарубежных аналогов, высококачественного усилителя с системой фильтров (прибор имеет 3 рабочих режима) по акустическому излучению определяется место утечки и повреждения системы, находящейся под землей на глубине до 5 м. с точностью до 0,6 м.

Применение. Определение мест утечек воды в системах водоснабжения и отопления, газа в системах газоснабжения при давлении не менее 1,8 атм.

12. Тахометр КМ-6003

Назначение. Прибор измеряет контактным либо дистанционным оптическим способом скорость вращения. Прибор цифровой. Предел измерения от 0 до 10000 об/мин. Напряжение питания 9В (элемент типа Крона).

Применение. Прибор предназначен для определения режима работы вентиляторов, насосов, компрессоров, электродвигателей.

13. Люксметр модель 931065.

Назначение. Предел измерения уровня освещенности от 0 до 20000 люкс.

Применение. Предназначен для обследования системы освещения.

14. Ноутбук TOSHIBA Satellite 110CS

Назначение. Процессор Pentium, емкость памяти 780 Мбайт.

Применение. Применяется для сбора и обработки собираемой информации.

Каждый прибор имеет подробные инструкции и методику по их применению на русском языке.

Технико-экономический анализ энергосберегающих мероприятий.

В конечном итоге работа по проведению знергоаудита должна заканчиваться разработкой программы устранения нерациональных потерь энергии и связанным с этим повышением экономической эффективности предприятия и объектов системы коммунального хозяйства. Проводится технико-экономический анализ эффективности предлагаемых мероприятий, определяются сроки окупаемости, разрабатывается очередность их внедрения. Предпочтение отдается тем предложениям, которые имеют небольшие затраты и малые сроки окупаемости.

Как правило, низкозатратные организационно-технические мероприятия, наводящие элементарный порядок в энергопользовании, позволяют получить в самый короткий срок экономию до 15-25% энергоресурсов.

Затем следуют мероприятия с небольшими капиталовложениями и малыми сроками окупаемости.

Реализация проектов с большими финансовыми затратами и сроками окупаемости переносится на более поздний период и учитывается при планировании капитальных ремонтных работ.

В простейшем случае оценка эффективности применения энергосберегающих проектов проводится по сроку окупаемости инвестиций, необходимых для реализации этих проектов:

Ток = ΣИ / ΣЭ, год.

где: ΣИ – суммарные инвестиции на реализацию энергосберегающего проекта;

ΣЭ – годовой экономический эффект от применения энергосберегающего проекта, включая экономию знергоресурсов и других затрат предприятия, связанных с реализацией предприятия.

Более глубокой является оценка эффективности инвестиций на реализацию энергосберегающих проектов, учитывающая также оплаты по банковской кредитной ставке, инфляцию, в некоторых случаях обесценивающую положительный эффект от энергосбережения. Инвестиционный анализ позволяет: сравнить эффективность различных энергосберегающих проектов, оценить, насколько эффективнее вкладывать денежные средства в реализацию энергосберегающего проекта по сравнению с использованием их в банковском бизнесе и других финансовых проектах, в которых можно получить заранее обусловленный процент прибыли.

Для этого к начальному времени реализации проекта приводят все доходы, поступающие за время его действия и сравнивают их с затратами на реализацию проекта, т.е. с инвестициями в проект.

Чистая приведенная стоимость проекта (Net Present Value. NPV) – разность между инвестиционными затратами и суммой дисконтированных денежных потоков, генерируемых проектом и приведенных к моменту начала реализации проекта через действующую ставку доходности.

Если полученная разница положительна, то проект за время его реализации окупается и имеет смысл его реализовать. Если разница отрицательна, необходимо искать другие варианты осуществления энергосберегающих решений. При этом целесообразно проводить сравнительный анализ различных энергосберегающих проектов и отобрать к реализации тот, который требует меньших инвестиций и имеет более короткий срок окупаемости.

Процесс приведения будущих доходов от реализации проекта, с учетом действующей банковской процентной ставки, к моменту начала реализации проекта, сопровождающейся инвестициями, называется дисконтированием, а закладываемая процентная ставка доходности называется коэффициентом (ставкой) дисконтирования.

Дисконтирование (discounting) – процесс приведения будущей стоимости денег (Future Value FV) к их текущей стоимости через действующую в финансовом пространстве на период реализации проекта норму доходности, – ставку дисконтирования.

Ставка дисконтирования (Discount rate) – требуемый инвестором уровень доходности инвестиций, например, процентная кредитная ставка банка.

Основные показатели эффективности инвестиционного проекта:

• Чистая приведенная стоимость проекта.

• Внутренняя норма рентабельности.

• Индекс прибыльности.

• Период окупаемости.

Чистая приведенная стоимость проекта (Net Present Value NPV) – разность между инвестиционными затратами и суммой дисконтированных денежных потоков, генерируемых проектом. Критерием финансовой эффективности является условие, при котором чистая приведенная стоимость является положительной величиной, т.е. инвестиционные затраты не превышают поступления от проекта, приведенных к началу его финансирования.

N_PV = C_F(t) / (l+k)^t - I

C_F(t) – денежные потоки с учетом дисконтирования будущих доходных поступлений от реализации проекта;

I – требуемые инвестиции;

k – коэффициент дисконтирования – минимальная норма доходности, ожидаемая инвестором от данного проекта (оценивается цена времени, инфляция, риск, действующие проценты банковских ставок);

t – продолжительность периода действия проекта.

Строится график приведения к начальному периоду (дисконтирования) будущих поступлений от времени действия проекта t, определяется время когда инвестиции проекта (с учетом дисконтирования) себя окупят будущими доходами, и когда начнется положительный эффект от его реализации (в приведенном примере t>4.5 лет).

Особенности оценки эффективности использования ВЭР.

1. При оценке стоимости проекта учитывают как потребность в новом оборудовании, так и возможность модернизации уже действующего оборудования.

2. При оценке прибыльности проекта учитывают, что стоимость сырья можно считать нулевой, и в то же время по состоянию на текущий момент неиспользование ВЭР наносит вред окружающей среде, который возможно оценить (золошлакоотвалы выводят площади земель из оборота, недоиспользование тепла уходящих газов и сбросных вод наносит тепловое загрязнение окружающей среде и т.п.)

Использование специализированного программного обеспечения.

Для расчета денежных потоков и показателей эффективности реальных проектов, связанных с установкой высокотехнологичного энергозффективного оборудования, нельзя обойтись без использования средств вычислительной техники. Существуют специальные вычислительные средства и разработанные программы, с помощью которых удобно производить расчеты. Одной из наиболее используемых программ такого рода является программа Project-expert, которая позволяет готовить все необходимые для инвестиционного проекта финансовые документы. Специалисты НТИЦ ЭТТ МЭИ и консалтинговой компании ИНТЕХЭНЕРГО проводят оценку инвестиционных проектов как на базе программы Project-expert, так и на базе собственных адаптированных под энергосберегающие проекты программных комплексов.

Оценка стоимости работ по проведению энергетических обследований предприятий, составлению энергетического паспорта и экспертизе проектной документации (на примере г. Москвы).

Ценник на выполнение работ по обследованию предприятий для выявления возможных резервов экономии топливно-энергетических ресурсов, составлению энергетического паспорта объекта и экспертизы проектов систем производства, распределения и потребления ТЭР по разделу энергосбережения и повышения эффективности работы, разработан Московским Агентсвом по энергосбережению Правительства Москвы.

Составлен на основании прейскуранта Минжилкомхоза РСФСР № 26-05-204-01, книга вторая "Наладка энергетического оборудования", М; 1990 г. с акцентом на выполнение энергосберегающих мероприятий и Прейскуранта № 06-05-45, книга вторая "Оптовые цены на ремонт и наладку электроэнергетического оборудования и средств измерений, выполняемые предприятиями Минхимнефтепрома СССР", М, 1990.

В прейскуранте учтены следующие виды работ:

Техническая часть