Раздел №15-2. Вопросы нормирования и экономии электрической энергии

Цеховые балансы

Баланс ЭЭ по цеху получают суммированием аналогичных статей расходной части ЭБ питающих шинопроводов (последние образуются балансами технологических агрегатов). В отличие от ЭБ отдельных технологических установок цеховые ЭБ целесообразно составлять как в дифференцированной, так и в структурной форме. Кроме того, требуется учитывать также баланс реактивной энергии, так как его приходная часть формируется частично компенсирующими устройствами, установленными в отдельных цехах, и синхронными двигателями, работающими с опережающим током.

Врасходной части цехового ЭБ должны быть учтены статьи, отражающие общецеховое электропотребление осветительными и вентиляционными установками, подъёмно-транспортным оборудованием, а также потери в цеховой сети и цеховых трансформаторах. Если возможно, следует учитывать также расход энергии вспомогательными механизмами и устройствами.

Для примера в таблице 1 приведена приходная часть суточного ЭБ механического цеха завода среднего машиностроения, получающего питание от заводской сети 0,4 кВ по трем силовым и одному осветительному шинопроводу.

Втаблице 2 представлена расходная часть ЭБ того же цеха дифференцированной форме. Удобно расход активной энергии рассчитывать по каждому шинопроводу в отдельности, сопоставляя его с приходной частью ЭБ.

Вструктурной форме ЭБ может быть представлен на основании сведений о характере используемого технологического оборудования и его назначении. Потери (кроме потерь в сети) должны быть разнесены по отдельным видам оборудования. Применительно к рассматриваемому цеху структурный баланс приведен в таблице 3. При составлении структурных ЭБ к силовому оборудованию относят электроприводы самых разнообразных механизмов – прокатных станов, металлообрабатывающих станков, насосов, вентиляторов, каландров, дробилок, мельниц, кузнечно-прессовое и подъёмно-транспортное оборудование, двигатели-

генераторы и т.п. В состав электротехнологического оборудования входят: электрические печи и нагреватели, электролизные и электросварочные установки, установки электрохимической и электрофизической обработки материалов.

Таблица 1. Приходная часть суточного ЭБ

Общезаводской электробаланс

ЭБ по заводу в целом составляют суммированием цеховых ЭБ, учитывая при этом общезаводских потребителей энергии и отпуск ЭЭ сторонним абонентам. Сюда включаются потери в трансформаторах ГПП и в линиях распределительных сетей.

Потребление ЭЭ всем предприятием колеблется по месяцам года иногда в довольно заметных пределах. Это особенно характерно для заводов с широкой номенклатурой выпускаемых изделий. Годовое электропотребление при неизменном объёме выпускаемой продукции более стабильно. Годовой прирост выпуска продукции, конечно, сказывается и на соответствующем увеличении расхода энергии, но коэффициент прироста может быть всегда учтен и в ЭБ. Поэтому в качестве расчётного периода при составлении сводного ЭБ удобно принять год, хотя может быть взят и месяц. Отнесение полного ЭБ к суткам нецелесообразно, так как в пределах такого короткого периода наблюдений процесс электропотребления предприятием нельзя считать установившимся и стационарным.

Кроме баланса потребления активной энергии, для предприятия следует составлять ЭБ по реактивной энергии, и форма ЭБ даёт возможность проследить, в каком соотношении находится потребляемая из сети реактивная энергия с вырабатываемой на месте источниками реактивной мощности, а также определить стратегию дальнейшего обеспечения потребности предприятия в данном виде энергии.

Ввиду трудности охвата расходной частью ЭБ всех потребителей завода, ЭБ последнего сводится с некоторой невязкой. По аналогии с расчётом электрических нагрузок но считать допустимой невязку в пределах 10%, причём она всегда положительная (приход энергии больше расхода, определённого суммированием всех частных ЭБ, потерь в заводских сетях и общезаводского электропотребления).

В качестве примера в таблице 4 приведена расходная часть годового ЭБ в дифференцированной форме по активной энергии крупного предприятия ремонтного профиля. Сумма числовых значений первых шести строк таблицы 4

составляет 55%. По своей структуре эта часть расхода энергии распределяется следующим образом: силовое оборудование – 28,7%, электротехнология – 26,3%.

Таблица 4. расходная часть годового ЭБ в дифференцированной форме по активной энергии крупного предприятия ремонтного профиля

Факторы, влияющие на удельные расходы электроэнергии

Удельные расходы ЭЭ на единицу выпускаемой продукции являются важнейшими показателями эффективности использования ЭЭ. При разработке норм, а также при анализе фактических удельных расходов ЭЭ необходимо выявить и количественно определить факторы, влияющие на величину удельных расходов. Факторы могут быть зависящими и не зависящими от работы производственного персонала.

Зависящие факторы: степень загрузки электрооборудования; длительность загрузки и выгрузки электротехнологических установок; длительность простоев; бесперебойная работа автоматики; состояние тепловой изоляции электротехнологических агрегатов; сокращение межоперационных холостых ходов.

Независящие факторы: температура и длительность процесса термообработки изделий в электропечах; тип и ёмкость электротехнологических установок; характер технологического процесса, марки и качество обрабатываемого материала.

Все эти факторы приводят к различным удельным расходам ЭЭ на производство одного и того же вида продукции на разных предприятиях.

Электросварочные машины. Обследование большого числа сварочных машин показало, что основными причинами нерационального расхода ЭЭ при точечной, многоточечной, рельефной и шовной сварке является ведение сварок не на оптимальных режимах и неудовлетворительное состояние вторичных контуров сварочных машин.

Точечную, рельефную и шовную сварку изделий можно производить на мягких и жестких режимах. При сварке на жестких режимах (повышенный ток, но уменьшенное время сварки) имеется значительный резерв экономии ЭЭ. Поэтому при расчёте нормализованных расходов ЭЭ за оптимальные следует принимать жесткие режимы сварки.

Основными причинами нерационального расхода ЭЭ при стыковой сварке является неправильный выбор режимов сварки и неудовлетворительное состояние вторичных контуров.

Наибольшие возможности экономии ЭЭ в сварочных производствах заключены в технологии сварки и только 20÷30% дают энергетические мероприятия. Так, например, вытеснение ручной дуговой электросварки, механизация и автоматизация сварочных процессов – основные технологические мероприятия по экономии ЭЭ. Среди, энергетических мероприятий при дуговой электросварке важное значение имеет правильный выбор рода тока. При переменном токе расход ЭЭ на ручную дуговую электросварку ниже, чем при постоянном, в 2÷3 раза. К этой же группе мероприятий относится: выбор наиболее экономичных источников питания, совершенствование их систем, ограничение времени работы источников на холостом ходу, автоматизация их включения и включения.

При выборе способа контактной электросварки следует учитывать, что от этого зависят расходы ЭЭ. Например, при шовной электросварке расходы ЭЭ в 1,5÷2 раза выше, чем автоматической сварке в среде углекислого газа, при стыковой – в 2÷2,5 раза выше, чем при шовной. Одним из наиболее экономичных

способов является точечная контактная электросварка. Применение низкочастотной сварки позволяет в 3÷4 раза снизить потребление ЭЭ.

Электроприводы. Для металлорежущих станков удельные расходы энергии (УРЭ) на деталь для различной номенклатуры изделий изменяется от 0,008 до 9,826 кВт·ч/дет. Основными мероприятиями по снижению УРЭ являются: повышение загрузки электродвигателей за счёт ужесточения режима обработки и улучшение технического обслуживания станков, позволяющее уменьшить мощность холостого хода механизмов.

Для электротермических, электролизных установок и установок размерной обработки материалов также существуют методы, позволяющие снизить удельные расходы ЭЭ.

Отдельно отметим, что в настоящее время для промышленных предприятий, независимо от отраслевой принадлежности, проблема снижения удельных расходов ЭЭ не потеряла своей актуальности.

Нормирование расходов электроэнергии для групп электротермических установок

В основу нормирования положен расчётно-аналитический или опытный (экспериментальный) метод определения нормы по отдельному агрегату (установке).

Обычно на участке (в цехе) имеется несколько типов электротермических установок (М), а в пределах каждого типа – несколько единиц (п). На отдельной установке обрабатываются детали разных типов или выплавляется металл по различным технологическим режимам (т). Задача нормирования осложняется также тем, что норма расхода должна учитывать не только технологически неизбежные потери, которые включаются в энергетический баланс, но и расходы энергии на разогрев и пуск после текущих ремонтов и холодных простоев, расход на поддержание технологических агрегатов в «горячем» резерве и потери, связанные с запланированными межоперационными простоями. В этом случае целесообразно

нормировать абсолютный, а не удельный расход ЭЭ. Норма расхода по группе установок выражается следующим образом:

количество типов установок на участке (в цехе), шт.; т – количество типов деталей или марок выплавляемого металла на данной установке по различным технологическим режимам, шт.; wj – норма удельного расхода ЭЭ, полученная для

j-го вида продукции, кВт·ч; Wп – расход ЭЭ, затрачиваемой на пуск после ремонтов и «холодных» простоев в выходные дни, кВт·ч; Wпр – расход ЭЭ в период запланированных «горячих» простоев, а также связанных с плановыми профилактическими ремонтами как самой установки, так и агрегатов, стоящих до и после неё по схеме технологических связей, кВт·ч; Пj – объём выпуска продукции за планируемый период (например, месяц) по данному типу деталей или марке металла, т.

При использовании расчётно-аналитического метода составляющие выражения (2) определяются на основе построения энергетических балансов установки отдельно по каждому из технологических режимов, периодам пуска и простоя печи. При использовании опытного (экспериментального) метода из ряда однотипных агрегатов выбирается самый лучший по режиму электропотребления, технически исправный, отлаженный, на котором технологический процесс осуществляется согласно технологическим инструкциям. На выбранной установке экспериментально определяют значения абсолютного и удельного расходов ЭЭ для каждого технологического режима и периода работы. Рассмотрим определение составляющих выражения (2) расчётно-аналитическим методом.

УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД Рассчитывается ЭБ по установке для каждого технологического режима

работы при нормативных исходных данных за цикл термообработки (плавки) для агрегата периодического действия, или за 1 ч для агрегатов методического действия. На основе полученного суммарного расхода ЭЭ определяется УРЭ:

где Wц – суммарный расход ЭЭ за цикл термообработки (плавки), кВт·ч; Пц –

количество металла, обработанного (расплавленного) за данный цикл, т. РАСХОД ЭЭ ЗА ПЕРИОДЫ ПУСКА

соответствующих пусков на планируемый период.

Составляющие Wр, Wв, Wм определяются на основе расчёта пусковых ЭБ для соответствующего вида пуска установки. При этом учитывается различие в величине энергии аккумулируемой футеровкой, электрических и тепловых потерь.

РАСХОД ЭЭ В ПЕРИОД ПРОСТОЕВ

где ∆Pв, ∆Pр, ∆Pм – мощности потерь ЭЭ соответственно в режиме выстаивания в выходные дни, в период профилактического ремонта (без отключения), в период планируемых межоперационных простоев, кВт; tв, tр, tм – время соответствующего периода простоя (все составляющие должны быть нормализованы на планируемый период), ч.

Составляющие виляющие ∆Pв, ∆Pр, ∆Pм определяются на основе расчёта ЭБ для определённого режима выстаивания, так как каждый режим характеризуется различным значением температуры внутри камеры печи, а значит, и различной величиной тепловых и электрических потерь.

После расчёта всех составляющих выражения (2) по формулам (4), (5) получают нормативную энергетическую характеристику

планируемый выпуск продукции j-м технологическом режиме работы за вычетом продукции, полученной в пусковые периоды, т.

Данная нормативная энергетическая характеристика позволяет определять расход ЭЭ при изменяющемся выпуске продукции по группе установок одного типа. В результате обследования всех типов установок получается такое же количество нормативных энергетических характеристик, и расчёт по формуле (1) позволяет определить расход ЭЭ по группе электротермических установок. Традиционно рассчитывается удельная норма расхода ЭЭ:

установками участка (цеха), т.

Удельная норма расхода ЭЭ изменяется от месяца к месяцу, по следующим причинам:

а) изменения выпуска продукции, т.к. при наличии значительной постоянной составляющей в общем расходе ЭЭ (6) зависимость w = f (П) имеет гиперболический характер;

б) изменения соотношения объёма выпуска продукции различной электроёмкости. Следовательно, на каждый планируемый период должна устанавливаться определенная норма в зависимости от конкретных условий работы данной группы установок.