1. Поясните связь между энергоаудитом и энергосбережением.

2. Дайте определения понятиям «энергетическое обследование» и «энергоаудит».

3. Назовите виды энергетических обследований согласно Правилам проведения энергетических обследований организаций и кратко укажите их содержание.

4. Назовите цели, задачи и уровни энергоаудита.

5. Какие работы проводятся при экспресс-обследовании?

6. Какие работы проводятся при углублённом энергоаудите?

7. Поясните возможности установления приоритетности обследования потребления тех или иных энергоресурсов.

8. Покажите возможность пересчёта в условное топливо составляющих топливно- энергетического баланса предприятия, приводимых в натуральных единицах (для при­родного газа, мазута, теплоты, электроэнергии, сжатого воздуха).

9. Запишите в общем виде энергобаланс промышленного предприятия.

10. Приведите принципиальную схему системы воздухоснабжения предприятия и поясните назначения ее элементов.

11. Укажите ориентировочные значения удельных расходов электроэнергии на выработку 1000 м³ сжатого воздуха.

12. Перечислите возможные направления энергосбережения в системах воздухо­снабжения.

13. Запишите материальный и тепловой балансы теоретической конвективной сушильной установки.

14. Поясните определение параметров воздуха (энтальпии, влагосодержания, пар­циального давления водяного пара и др.) по данным измерений температуры с помощью мокрого и сухого термометров.

15. Поясните необходимость измерения полей скорости и температуры сушильного агента в целях повышения эффективности использования энергии в сушильной уста­новке.

Глава 13

УЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

13.1. Значимость учёта энергетических ресурсов

Учёт топлива, тепловой и электрической энергии имеет исключительно важное значение для развития промышленного производства. Он позволяет создать основу для проведения энергосберегающих мероприятий и внедре­ния энергоэффективных технологий на промышленных предприятиях.

Без учёта энергетических ресурсов невозможно оценить экономический эффект от проведения энергосберегающих мероприятий и от перехода на технологические процессы малой энергоёмкости. Сам по себе учёт энергети­ческих ресурсов не является энергосберегающим мероприятием, однако его осуществление позволяет выявить резервы энергосбережения. У крупных потребителей энергоресурсов, имеющих в своём составе много различных энергопотребляющих установок, целесообразно осуществлять учёт расхода энергии в режиме реального времени с помощью современных информаци­онно-измерительных систем. Для этого приборы учёта могут быть объеди­нены в единую информационную сеть.

Данные, полученные при учёте энергетических ресурсов, необходимы как энергетическим службам предприятия в целях обеспечения рациональ­ного использования ресурсов, так и энергоаудиторским организациям для заполнения энергетического паспорта потребителя, а также для разработки рекомендаций по экономии энергии. При приборном учёте всех видов топ­ливно-энергетических ресурсов в первую очередь должны быть опре­делены:

поступления энергоресурсов от внешних источников: энергосистем, теп­лоснабжающих организаций, газотранспортных систем, поставщиков твёрдого и жидкого топлива;

выработка энергоресурсов на собственных источниках энергии (электро­станциях, котельных и когенерационных установках предприятий), добыча топлива, используемого на предприятии);

отпуск энергоресурсов сторонним потребителям;потребление энергоресурсов самим предприятием и его отдельными под­разделениями, энергетическими и технологическими установками, аппара­тами. Различают коммерческий и технический учёт энергетических ресур­сов.Коммерческий учёт предназначен для осуществления финансовых расчётов между поставщиком и потребителем. Технический учёт произво­дится в целях контроля использования энергетических ресурсов внутри пред­приятия, расчёта их удельных расходов на выпуск продукции, правильной организации технологического процесса, анализа потерь энергии на отдельных стадиях производства.

Рис. 13.1. Энергетические ресурсы и приборы для их учета

Показания приборов технического учёта необхо­димы при составлении энергетического баланса предприятия.

Методы и технические средства, применяемые для учёта энергетических ресурсов, во многом определяются видом этих ресурсов (рис. 13.1).

Кроме учёта количества топлива, тепловой и электрической энергии необходим учёт количества потреблённого или утерянного потребителем теплоносителя (пара или горячей воды). Помимо того, что потребляемый теплоноситель несётопределённое количество тепловой энергии, он имеет и собственную стоимость, которая в настоящее время достаточно высока и постоянно растёт.

При учёте электрической, тепловой энергии и количества теплоносителя должны соблюдаться определённые требования, отражённые в нормативных документах [1,2].

Учёт электропотребления осуществляется счётчиками активной и реак­тивной электроэнергии. На предприятиях используются как индукционные счётчики старых моделей (класс точности 2,5—1,0), так и современные электронные микропроцессорные счётчики (класс точности 0,2—0,5). Как правило, счётчики устанавливаются на границе балансовой принадлежности электрической сети.

Кроме обычных используются счётчики, позволяющие фиксировать мак­симальное значение мощности в часы прохождения максимума нагрузки энергосистемы, а также двух- и трехтарифные счётчики, учитывающие потребление в разные периоды суток, когда расчёты выполняются по раз­личным тарифам. Применение таких счётчиков стимулирует потребление электрической энергии в ночные часы.

Для учёта электропотребления все шире используются автоматизирован­ные информационно-измерительные системы коммерческого (АИИСКУЭ) и технического (АИИСТУЭ) учёта электроэнергии. Кроме микропроцессор­ных счётчиков электроэнергии в состав АИИСКУЭ и АИИСТУЭ входят уст­ройства сбора информации, каналы связи и средства обработки информациина основе компьютеров и соответствующего программного обеспечения. Микропроцессорные счётчики позволяют хранить во встроенной памяти измеренные данные и защищены от несанкционированного вмешательства в их работу.

Учёт потребления электроэнергии с помощью автоматизированных информационно-измерительных систем позволяет не только осуществлять расчёты с энергоснабжающей организацией, но и проводить оперативное регулирование потребления электроэнергии, например, путём включения и выключения потребителей в целях выравнивания суточного графика нагрузки, если это не оказывает отрицательного влияния на технологиче­ский процесс. Передача информации руководящему персоналу о текущем потреблении энергии даёт возможность оперативно реагировать на его рез­кие незапланированные повышения в отдельных подразделениях или на предприятии в целом и устранять их причины.

Использование автоматизированных информационно-измерительных систем позволяет обнаружить несанкционированное подключение сторон­них потребителей к электросетям предприятия. Внедрение этих систем упрощает использование тарифов, дифференцированных по времени суток. Все большую актуальность приобретает учёт показателей качества электрической энергии, которые отражаются в договоре между поставщи­ком и потребителем. Этот учёт осуществляется посредством специальных средств измерений.

В области экономии тепловой энергии потенциал энергосбережения гораздо выше, чем при экономии электроэнергии. Это связано с тем, что КПД передачи тепловой энергии по сетям и эффективность ее использова­ния у потребителей теплоты существенно ниже.

Учёт тепловой энергии у потребителей в России организован менее широко, чем учётэлектроэнергии. Он более сложен, поскольку требует установки не одного, а нескольких различных приборов, показания которых должны быть специальным образом обработаны. Кроме того, монтаж этих приборов на трубопроводах тепловой сети осуществить сложнее, чем мон­таж электрических счётчиков. Тем не менее число установленных теплосчётчиков у потребителей быстро растёт.

Энергоснабжающая организация и потребитель тепловой энергии заклю­чают между собой договор на отпуск и потребление тепловой энергии, в котором отражаются их взаимные обязательства по расчётам за тепловую энергию и потребляемый теплоноситель, а также по соблюдению режимов отпуска и потребления тепловой энергии и теплоносителя. Под режимами отпуска и потребления тепловой энергии и теплоносителя понимают расход подаваемого потребителю и возвращаемого источнику теплоно­сителя, его температуру и давление в течение определённых периодов вре­мени.

Для учёта тепловой энергии, отпущенной потребителю, осуществления взаимных финансовых расчётов между потребителем и энергоснабжающей организацией, контроля за работой систем теплоснабжения и рациональным использованием энергии организуется узел учёта и регистрации отпуска и потребления тепловой энергии (далее — узел учёта). Узел учёта — комп­лект приборов и устройств, обеспечивающих учёттепловой энергии, массы или объёма теплоносителя, а также контроль и регистрацию его параметров. Допуск узла учёта к эксплуатации, а также требования по его эксплуатации регламентируются Правилами [1].

13.2. Приборы учёта тепловой энергии и теплоносителя

Измерение количества теплоты осуществляется теплосчётчиками. Теплосчётчик также измеряет и количество теплоносителя, т.е. объем или массу переданного теплоносителя за определённый промежуток времени.Теплосчётчики — приборы или комплекты приборов (средства измерения), пред­назначенные для определения количества теплоты и измерения массы и параметров теплоносителя (его температуры и давления). Состав теплосчётчика показан на рис. 13.2.

Количество теплоносителя или его расход может также измеряться прибо­рами, которые носят названия расходомеров, счётчиков воды и счётчиков пара.

Счётчики воды — приборы, предназначенные для измерения массы (объёма) воды, протекающей в трубопроводе через сечение, перпендикуляр­ное направлению движения потока. Расходомеры-счётчики, в отличие от счётчиков воды, позволяют вычислять расход жидкости в трубопроводе. Они состоят из первичных преобразователей расхода и микропроцессорного устройства, которое преобразует сигнал от первичного преобразователя в значения массового (объёмного) расхода и массы (объёма) теплоносителя.

Счётчики пара — приборы, измеряющие массу пара, протекающего в трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению движения потока. В состав этих приборов обязательно входят датчики расхода и элект­ронный блок, производящий вычисление количества теплоносителя. Кроме того, в состав теплосчётчика должны входить датчики расхода теплоносителя, датчики температуры, а при измерениях в паровых системах тепло­снабжения и датчики давления.

Рис. 13.2. Состав теплосчётчика

Важнейшей частью теплосчётчика является тепловычислитель — уст­ройство, обеспечивающее расчёт количества теплоты на основе входной информации о массе, температуре и давлении теплоносителя. Он выполняет преобразование сигналов расходомеров, термометров сопротивления, преоб­разователей давления в цифровые значения накопленной тепловой энергии, массы (объёма) теплоносителя, температуры подаваемой, обратной, а иногда и холодной воды подпитки. Указанная информация отображается по запросу пользователя на электронном табло и архивируется в памяти прибора. Архивируются среднечасовые, среднесуточные, а иногда и среднемесячные параметры. Архивные данные, как правило, сохраняются в электронной памяти при отключении питания прибора, что обеспечивает независимый встроенный источник питания. Многие модели тепловычислителей преду­сматривают возможность объединения группы теплосчётчиков в локальные измерительно-информационные сети.

По показаниям тепловычислителя можно определить, имели ли место нарушения договора между энергоснабжающей организацией и потребите­лем теплоты за расчётный период времени.

Другими необходимыми составными частями теплосчётчика являются дат­чики расхода, температуры и давления теплоносителя. Датчики расхода — наиболее важные элементы теплосчётчиков в том смысле, что от них суще­ственно зависят технические и эксплуатационные характеристики теплосчётчиков. Для измерения расхода теплоносителя наиболее широкое распро­странение получили датчики с сужающими устройствами, ультразвуковые, электромагнитные, вихревые и тахометрические датчики.

В датчиках расхода с сужающими устройствами, или датчиках расхода переменного перепада давления, используется зависимость перепада давле­ния на сужающем устройстве (диафрагме, сопле), установленном на трубо­проводе, от расхода. Этот тип датчиков применяется в течение длительного времени. К их недостатку можно отнести наличие существенного гидравли­ческого сопротивления. В последнее время датчики данного типа в составе теплосчётчиков постепенно вытесняются другими видами датчиков расхода.

Принцип действия ультразвуковых датчиков расхода основан на излуче­нии и приёме ультразвукового сигнала, измерении разности времени его распространения по потоку жидкости и против него. Измеренная разность времени распространения сигнала пропорциональна средней скорости потока жидкости и ее расходу.

Принцип действия электромагнитных датчиков расхода основан на явле­нии электромагнитной индукции. При прохождении электропроводящей жил- кости через импульсное магнитное поле в ней возникает электродвижущая сила, пропорциональная средней скорости потока жидкости и ее расходу. Недостатком этих датчиков является чувствительность к содержанию в воде оксидов железа.

Вихревые датчики расхода используют для определения средней скоро­сти потока ее зависимость от частоты отрыва вихрей жидкости или газа, воз­никающих при погружении в поток твёрдого тела определённой формы. Час­тота отрыва вихрей может быть определена электромагнитными или ультразвуковыми датчиками. Недостатком вихревых расходомеров является появление дополнительного гидравлического сопротивления при погруже­нии в поток плохообтекаемого тела.

Для измерения массы теплоносителя применяются тахометрические счётчики воды, в которых используется зависимость частоты вращения тела, установленного в трубопроводе, — крыльчатки (ось которой перпен­дикулярна оси трубопровода) или турбиной (ось совпадает с осью трубопро­вода) от скорости движения теплоносителя или его объёма. Этот метод измерения получил широкое распространение за рубежом для коммерческих расчётов.

Как ультразвуковые, так и электромагнитные датчики расхода при изме­рении не оказывают влияния на измеряемый поток, поскольку не создают препятствий течению теплоносителя.

Для правильного измерения расхода на участке трубопровода перед мес­том установки расходомера и после него требуется предусмотреть прямоли­нейные участки для стабилизации потока теплоносителя, т.е. для выравнива­ния профиля скорости по сечению трубопровода. На этих участках не должно быть поворотов, изменения сечений трубопровода, не должна нахо­диться запорная арматура. Длина прямолинейных участков обычно равна нескольким диаметрам трубопровода. Она обязательно должна быть указана в технической документации датчика расхода. Некоторые расходомеры выполняются в виде участка трубы с установленным на ней прибором, кото­рый непосредственно подключается к трубопроводу. В этом случае прямо­линейные участки могут быть уже предусмотрены предприятием-изготови­телем в составе прибора и учитываются при указании его габаритных размеров.

При выборе теплосчётчика следует обращать внимание на требования к качеству воды для работы датчиков расхода. Приборы, рассчитанные на массового пользователя, должны быть надёжны и просты в эксплуатации.

Датчики температуры, используемые в составе теплосчётчиков, чаще всего представляют собой платиновые термометры сопротивления. Их уста­навливают на подающем, обратном трубопроводах, а у источника теплоты также и на трубопроводе холодной воды, используемой для подпитки сис­темы теплоснабжения.

Датчики давления представляют собой тензопреобразователи или ёмкостные преобразователи, имеющие унифицированный токовый выход­ной сигнал. Нужно отметить, что не все теплосчётчики комплектуются пре­образователями давления. Это связано с тем, что регистрация давления обя­зательна не во всех системах теплоснабжения.

Измеренные значения температуры и давления в трубопроводах по линиям связи передаются на тепловычислитель, который на их основе рассчитывает значения энтальпии.

Приборы учёта тепловой энергии, устанавливаемые на узле учёта, должны быть зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений. Для каждого прибора устанавливается межповерочный интервал, в течение кото­рого прибор должен проходить обязательную поверку. Поверка первичных преобразователей расхода, входящих в состав теплосчётчиков, может произ­водиться при натурных испытаниях, т.е. при проливке их на специальном стенде, либо имитационным способом. В этом случае отпадает необходи­мость демонтажа преобразователей расхода, установленных на трубопрово­дах узла учёта.

Теплосчётчик должен соответствовать условиям эксплуатации в систе­мах теплоснабжения. Для водяных систем температура измеряемой среды должна составлять 5 —150 °С. Максимальное давление измеряемой среды, на которое рассчитан теплосчётчик, должно быть не ниже 1,6 МПа.

Приборы учёта должны проводить измерения с заданной точностью. Метрологические требования к приборам учёта сформулированы в [1]. Они соответствуют международным требованиям к приборам учёта.

Согласно [1] должна быть предусмотрена защита прибора учёта от несан­кционированного вмешательства в его работу, нарушающего достоверный учёт тепловой энергии, массы или объёма теплоносителя и регистрацию его параметров.