СИСТЕМЫ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Производство сжатого воздуха - это крайне неэффективный процесс. Около 90 % электроэнергии, расходуемой для производства сжатого воздуха, теряется в виде тепла. Менее ] 0 % расходуемой электроэнергии преобразует­ся в полезную энергию. Плохая конструкция и утечки в системе, в частности, утечки воздуха из трубопроводов распределения, способствуют дальнейшему снижению эффективности еще на 30-50 %.

Существует также проблема чистоты сжатого воздуха. Весьма актуаль­ной является проблема подачи сжатого воздуха без примесей воды и масел.

Типичные возможности экономии в системах сжатого воздуха:

• самая основная возможность сэкономить электроэнергию, которой за- питываются компрессоры системы сжатого воздуха - это устранить утечки из этой системы, особенно в системе распределения, включая утечки в емкостях и пневмоинструментах. Утечка воздуха через отвер­стие диаметром 1,6 мм при давлении в системе 7 Бар соответствует 3 дм³/с или дополнительному расходу энергии, равному 1 кВтч;

• снижение нагрузки путем отключения неиспользуемого пневмоинстру­мента;

Таблица 5.3

Примеры мероприятий и ориентировочная их оценка при работе котлоагрегатов.

• предотвращение холостой работы при постоянной нулевой нагрузке. По возможности, компрессоры должны отключаться полностью;

• регулярная очистка всасывающего фильтра (падение давления на каж­дые 25 м:Бар по причине засоренного фильтра снижает эффективность работы компрессора на 2 %);

• сеть необходимо разделить на секции, предусмотрев возможность от­ключения отдельных секций с помощью вентилей. Если неактивную секцию отключать с помощью вентиля, то будут отключаться также и утечки в этой секции;

• если в одной и той же системе используются разные уровни давления, то можно рассмотреть возможность разделения этой системы на две или большее количество систем (например, при уменьшении давления на некоторых компрессорах на 2 Бара, можно сократить расход энергии на 15 %);

• совершенствование системы управления работой сети компрессоров для достижения оптимальной приоритетности процессов включения и вы­ключения;

• в ряде случаев есть смысл изучить возможность замены пневмоинстру­мента инструментом с электроприводом;

• исследовать возможность отбора (восстановления) тепла при наличии тепловой нагрузки. Например, эффективно отбирая тепло от компрес­соров системы сжатого воздуха, можно только за счет этого отапливать производственные помещения;

• в компрессор должен всасываться воздух, охлажденный до минимально возможной температуры. Увеличение температуры всасываемого ком­прессором воздуха на каждые 4 °С увеличивает расход энергии на 1 %.

В современных компрессорах потребление энергии при холостом ходе составляет всего 30 % от потребления при полной нагрузке. В типичных ком­прессорах старых конструкций эта цифра составляет до 90 %;

ВЕНТИЛЯЦИЯ

Основываясь на данных о потреблении энергии на нужды вентиляции, а также данных по статистике потребления электроэнергии и потока воздуха, можно принимать решения относительно того, какие меры следует предпри­нимать в отношении экономии.

Для начала необходимо рассмотреть требуемую нагрузку.

Нужно выяснить, какова реальная потребность в вентиляции, а также из­менилась ли эта потребность с того момента, когда конструировалась и со­оружалась вентиляционная система. Затем стоит определить параметры ос­новной нагрузки: тепловую нагрузку, влажность, наличие выбросов различ­ных газов в вентилируемом помещении, наличие в воздухе твердых частиц и т. д. Необходимо также выяснить распределение этих параметров во времени на протяжении дня, недели, года. Слишком часто системы вентиляции рабо­тают с избыточной производительностью.

Иногда тепловая нагрузка или, например, некоторые газы, генерируемые одним каким-то устройством, находящимся в вентилируемой зоне, требуют почти всей производительности вентиляционной системы. Модифицируя та­кое устройство или процесс, можно получить некоторые преимущества как в эффективности самого технологического процесса, так и выиграть за счет по­вышения эффективности вентиляции.

При охлаждении или обогреве зданий с помощью вентиляционных сис­тем большие потери могут возникнуть за счет инфильтрации наружного воз­духа. Минимизируя время, в течение которого двери находятся в открытом состоянии, используя возможности создать закрытые переходные «камеры» на дверях, применяя пластиковые занавеси, или иные устройства, можно эти потери значительно сократить.

Аналогичным образом утечки из вентиляционных воздуховодов могут увеличивать потери и тем самым увеличивать нагрузку на вентиляторы.

Утечки воздуха могут быть особенно значительными из плохо склепанных воздуховодов прямоугольного сечения.

Не забывайте о необходимости отключения вентиляторов в ночное время, когда не производятся работы. Часть вентиляторов также стоит отключать на время пересменок и обеденных перерывов.

Необходимо согласовать существующую производительность вентилято­ров и требуемую нагрузку.

Во многих производственных компаниях рекомендуется, чтобы была ус­тановлена одна центральная вентиляционная система, дополненная несколь­кими местными вытяжными устройствами. Использование местных вытяж­ных устройств позволяет уменьшить нагрузку на основную вентиляционную систему.

Желательно, чтобы автоматическое управление вентиляционными систе­мами учитывало температуру наружного воздуха.

Для того, чтобы эффективно использовать вентиляционную систему, не­обходимо ее хорошо и систематически обслуживать, например, очень важная, хотя и часто недооцениваемая операция - это очистка.

НАСОСЫ

Если управление насосами неправильно организовано, то они могут серь­езно увеличивать потребление энергии. Если насосы работают долго вхоло­стую, то они также существенно воздействуют на общее потребление энер­гии.

Изучите реальную потребность в перекачке насосами. Изучите, измени­лась ли нагрузка после того, как была спроектирована и установлена система насосов. Изучите основную нагрузку (тепловую, охладительную или транс­портную). Исследуйте временной график этой нагрузки на протяжении дня, недели, года. Очень часто системы эксплуатируются с совершенно чрезмер­ной производительностью на протяжении длительного времени, либо наобо­рот, они долго работают недогруженными.

Основываясь на реальной нагрузке насоса, нужно соответственным обра­зом подстроить его производительность. Зачастую управление производи­тельностью основывается на принципе временной зависимости. Это достига­ется путем ручного управления или автоматически, с помощью часового ме­ханизма. В случае ручного управления важно, чтобы органы управления на­ходились в пределах досягаемости операторов. Опыт показывает, что управ­ление производительностью должно быть автоматизировано, и установки этой автоматики должны проверяться достаточно часто.

Управление скоростью потока для поддержания определенного уровня давления может привести к очень значительной экономии.

Малозатратные организационные мероприятия:

• заменяйте малопроизводительные насосы более высокопроизводитель­ными с высоким КПД;

• максимально загружайте насосы. Наименьший удельный расход электроэнергии наблюдается при максимальной подаче насоса;

• замените насос, если характеристика трубопровода не соответствует его паспортным данным;

• повышайте КГЩ насосов до их паспортных значений установкой новых уплотнений и тщательной балансировкой рабочих колес;

• если мощность электродвигателя выше мощности, потребляет насосом, в 1,2-1,25 раза, то он работает в режиме с максимальным КПД.

Кроме того, улучшайте конструкцию системы, для чего:

• рассмотрите потери давления в системе. Потери из-за трения жидкости в трубах можно уменьшить на 75 % при увеличении диаметра трубы на 50 %;

• в системах водоснабжения с насосными агрегатами, рассчитанными на максимальное потребление воды при максимальном напоре, целесооб­разна установка накопителя воды на высоте требуемого напора с уст­ройством автоматического отключения насосного агрегата при запол­нении накопителя водой. Это учтет тот факт, что потребность в макси­мальной мощности на практике бывает кратковременна.

Для того чтобы обеспечить эффективную с точки зрения энергетики ра­боту насосов на предприятии, необходимо обеспечить их постоянное и систе­матическое обслуживание. Система насосов должна быть включена в общую систему энергетического менеджмента предприятия, и ключевые данные по ним должны собираться и обрабатываться.

ЭЛЕКТРОПРИВОД

При работе с электродвигателями главное - это правильно «вести хозяй­ство». Если двигатели перегружены, то они быстро выходят из строя, если они недогружены - то двигатель работает неэффективно, снижается его КПД Htgcp.

Капзатраты на установку двигателя меньшей мощности окупаются за счет экономии электроэнергии. Двигатель целесообразно заменять при за­грузке менее 45 %. При загрузке его на 45-70 % для замены требуются серьез­ные экономические оценки. При загрузке двигателя более чем на 70 % его за­мена нецелесообразна.

В любой системе приводов сам мотор, как правило, представляет собой наиболее эффективную ее часть. Поэтому наиболее разумным при работе над повышением общей эффективности системы является исследование всей сис­темы в целом: мотора, насоса, труб и кранов, а также временных графиков ра­боты исследуемой системы.

Стоимость работы мотора на протяжении года часто составляет величи­ну, раз в 15 превышающую стоимость самого мотора. Поэтому проблема энергетической эффективности мотора - это ключевой вопрос при выборе но­вых моторов.

Оценочные значения экономии электроэнергии при замене нерегулируе мого электропривода регулируемым таковы:

• для вентиляционных систем - 50 %,

• для компрессоров - 40-50 % ,

• для воздуходувок и вентиляторов - 30 %,

• для насосов - 25 %.

Необходимо рассмотреть возможность установки приводов с переменной скоростью, особенно в таких местах, где моторы большую часть времени ра­ботают не с полной нагрузкой.

Категорически следует отказаться от эксплуатации неисправных, или плохо отремонтированных двигателей. Ремонт двигателей следует произво­дить без изменения их номинальных данных.

ОСВЕЩЕНИЕ

Приблизительно 10 % промышленного потребления электроэнергии ухо­дит на освещение помещений. С применением прогрессивных систем осве­щения и технологий можно значительно снизить затраты на системы освещения.

Наиболее эффективный способ экономии затрат на освещение - это его отключение при отсутствии необходимости в нем. Делать это вручную не удобно. Системы управления освещением позволяют автоматически отклю­чать или уменьшать уровень освещенности с помощью одного или несколь­ких элементов управления:

· отключение в зависимости от времени суток, расположения, естествен­ной освещенности, наличия работников в помещении;

· уменьшение уровня освещенности: по изменению естественной осве­щенности с помощью регуляторов напряжения, или частоты.

Системы управления освещением наиболее эффективны, если они со­вмещены с современными или полностью модернизированными системами осветительной арматуры.

Обычно модернизированные осветительные системы позволяют эконо­мить от 20 до 30 % электроэнергии без ухудшения комфортности.

Рекомендации по повышению энергоэффективности осветительных сис­тем:

· простые люминесцентные светильники, работающие более 5000 часов в год, должны быть оборудованы отражателями, что позволит увеличить световой поток в два раза (или при том же световом потоке - в два раза сократить количество ламп);

· обычные лампы накаливания, работающие более 4000 часов в год, не­обходимо заменить на более эффективные системы освещения. При одинаковом уровне светового потока лампа накаливания потребляет электроэнергии в 6 раз больше, чем люминесцентная лампа;

· не рекомендуется устанавливать дампы накаливания, нарабатывающие более 3000 часов в год, в охлаждаемых помещениях;

· для систем освещения, устанавливаемых на высоте более 5 м от уровня освещаемой поверхности, рекомендуется использование металлогалогенных ламп вместо люминесцентных ламп;

· малогабаритные люминесцентные лампы рекомендуется устанавливать в коридорах, приемных, на лестницах и в туалетах.

5.8. Показатели использования энергетических ресурсов (энергоэкономические показатели)

Систему энергоэкономических показателей следует применять с целью всестороннего изучения полного энергопотребления, его величины, структу­ры и динамики. Анализ энергоэкономических показателей позволяет исследо­вать закономерности развития энергохозяйства предприятия во времени и проводить сравнительные сопоставления уровней эффективности его функ­ционирования, что даст возможность оценить степень энергоисполъзования, выявить скрытые резервы экономии топлива и энергии, наметить пути даль­нейшей рационализации энергетики предприятия.

Анализ энергоэкономических показателей проводится одновременно с анализом показателей хозяйственной деятельности предприятий: производи­тельности труда, рентабельности производства, фондовооруженности.

Динамика энергоэкономических показателей характеризует:

• тенденцию и специфику развития производства;

• степень эффективности использования энергоресурсов.

Расчет показателей энерговооруженности труда, энергоемкости основных производственных фондов и продукции, коэффициента электрификации про­водится по количеству подведенной энергии.

Количество подведенной энергии (в т у т.) рассчитывается по формуле:

А = В_вн+0,123Э _вн+0,143Q_вн ,

где В_вн - топливо, поступающее на предприятие извне, т у.т.;

Э_вн - электроэнергия, поступающая от внешних источников электроснаб­жения, МВтч;

Q_вн - тепловая энергия, поступающая от внешних источников теплоснаб­жения, Гкал;

0,123 - теоретический коэффициент перевода электроэнергии в условное топливо;

0,143 - теоретический коэффициент перевода тепловой энергии в условное топливо.

В зависимости от целей анализа в качестве теоретических коэффициен­тов перевода также могут быть использованы значения удельных расходов топлива на производство электрической и тепловой энергии (лучшие или средние мировые или отечественные аналоги, показатели региональной энер­госистемы и пр.). Расчет и анализ энергоэкономических показателей должен производиться за период, охватывающий весь цикл основных производственных и сезонных изменений в режиме работы предприятия (как правило, ка­лендарный год).

Таблица 5.4

Источники информации для анализа и расчета энергоэкономических показателей

Т

ТТаблица 5.5

Система энергоэкономических показателей работы предприятия

При анализе динамики энергоэкономических показателей все стоимост­ные показатели должны быть рассчитаны в сопоставимых ценах с указанием года приведения.

Энерговооруженность труда зависит в основном от взаимного влияния двух групп противоположно действующих факторов:

· тенденции к увеличению в связи с совершенствованием технологии и организации производства и ростом производительности труда;

· тенденции к снижению в связи с совершенствованием энергетического хозяйства, сокращением потерь и низко производительным расходом энергии.

Первая тенденция является преобладающей. Однако в отдельные перио­ды возможно и некоторое понижение энерговооруженности труда, причем это не будет служить признаком ухудшения работы предприятия. Такое снижение может быть связано с заменой угля природным газом или мазутом, рациона­лизацией схем энергоснабжения при неизменной технологии производства и постоянном объеме выпуска продукции и другими стабилизирующими произ­водство факторами.

Анализ темпов роста энерговооруженности труда и производительности труда целесообразно проводить одновременно. При этом энерговооружен­ность труда из года в год возрастает медленнее, чем производительность тру­да. Если энерговооружённость растет быстрее, чем производительность, то производство и энергопотребление должны быть тщательно проанализирова­ны.

Электровооруженность труда может расти в зависимости от измене­ния числителя и знаменателя:

· при увеличении числителя и уменьшении знаменателя (при комплекс­ной механизации или при улучшении условий труда);

· при увеличении числителя и неизменном знаменателе (при улучшении режима работы предприятия и улучшении использования основных фондов);

· при увеличении числителя и незначительном изменении знаменателя (при вытеснении электроэнергией других энергоносителей);

· при неизменном числителе и уменьшении знаменателя (при улучшении организации производства);

· при некотором уменьшении числителя и при большом уменьшении знаменателя (при комплексной автоматизации).

С пуском нового агрегата или внедрением нового производственного процесса удельный расход электроэнергии по предприятию обычно возраста­ет. Это происходит по двум причинам:

· новая технология, как правило, является более электроемкой;

· освоение новой техники неизбежно дает некоторые перерасходы элек­троэнергии. Поэтому в период пуска нового агрегата или процесса темп роста электровооруженности труда обгоняет темп роста производитель­ности труда. По мере освоения перерасход электроэнергии сокращается, достигается проектная мощность агрегата и величина электропотребле­ния, а затем начинается дальнейшая борьба за повышение производи­тельности агрегата и экономию энергии. В этот период производитель­ность труда будет обгонять электровооруженность труда. Однако элек­тровооруженность труда на предприятии в целом будет больше, чем до пуска нового агрегата как по абсолютной величине, так и по сравнению с уровнем производительности труда.

Общая картина технического прогресса, тесно связанного с электрифика­цией, такова, что в отрасли развиваются новые энергоемкие процессы (на­пример, точное литье и встроенный в поток электронагрев деталей и изделий). Общую закономерность сравнительной динамики электровооруженности тру­да и производительности труда можно охарактеризовать так: по отдельному агрегату или процессу рост производительности труда должен обгонять рост электровооруженности труда; по цеху или участку в различные периоды вре­мени соотношение будет различным; по предприятию с установившейся тех­нологией производства производительность труда должна расти одинаково с электровооруженностью или несколько быстрее; по предприятию с непре­рывно совершенствующейся технологией производства электровооружен­ность труда будет обгонять производительность труда; по отрасли в целом электровооруженность труда растет одинаково с производительностью труда или быстрее.

Если электровооруженность труда на отдельном предприятии превышает среднеотраслевой уровень, то причинами такого явления может быть более высокий, чем средний, уровень техники и организации производства; боль­ший удельный вес электроэнергии в технологическом энергопотреблении, на­пример, за счет замены пламенных печей электропечами. В этом случае сле­дует провести экономический анализ целесообразности замены энергоносите­лей.

Причины более низкой электровооруженности труда можно объединить в следующие группы:

1. Общепроизводственные - низкий уровень механизации вспомогатель­ных, сборочных работ и ремонтов; большой возраст основных фондов (устаревшее оборудование, неприспособленные помещения и т. и.), препятствующий комплексной механизации и рациональной организа­ции производства; недостаточная специализация и кооперирование производства; недостаточная ритмичность производства.

2. Энергетические - широкое применение топлива в высокотемпературных процессах; наличие парового привода в силовых процессах (паровые молоты, прессы), низкая степень электрификации среднетемпературных производственных процессов и т. п.

3. Электрические - недостаточный уровень электропотребления из-за сла­бого развития вентиляции, кондиционирования воздуха, освещения и т. п.; недостаточная мощность электроснабжения и другие факторы.

Случаи стабилизация или снижения электровооруженности труда, а также отставания темпов ее роста от энерговооруженности или производительности труда могут указывать на отклонение основных характеристик рассматривае­мого предприятия от общих закономерностей. В этом случае должен быть проведен детальный технико-экономический анализ.

Энергоемкость основных производственных фондов характеризует сте­пень их энергонасыщенности. Эта характеристика производства появилась не­давно, и пока еще не накоплены сведения об основных тенденциях ее измене­ний. Можно лишь предполагать, что уровень энергоемкости основных произ­водственных фондов должен расти во времени.

Энергоемкость продукции, как правило, неуклонно снижается. Однако иногда возможно единовременное увеличение энергоемкости при реконст­рукции производства, например, в связи с устройством приточной вентиля­ции, кондиционирования воздуха и т. п. Но вслед за этим увеличением вновь должно начинаться снижение энергоемкости.

Рост энергоемкости возможен в двух случаях:

· специализации предприятия в направлении повышения удельного веса энергоемких процессов;

· переход предприятия на более дешевое сырье при той же технологии.

Во всех остальных случаях необходим тщательный анализ для выявления возможных фактов нерационального использования энергии.

В соответствии с п. 7.6 ГОСТ Р 51541-99 «Энергосбережение. Энергети­ческая эффективность. Состав показателей. Общие положения» при расчете значений показателей энергоемкости изготовления продукции (изделий) учи­тывают расход ТЭР только на основные и вспомогательные процессы произ­водства. Расход ТЭР на отопление, освещение, различные хозяйственные и прочие нужды не подлежит включению в объем затрат при подсчете значений показателей энергоемкости.

Электроемкость продукции. В тех случаях, когда на предприятии прове­дены значительные технические усовершенствования, не сразу освоенные, возможен вначале резкий рост электроемкости с последующим ее снижением. Однако эти колебания должны происходить около некоторой возрастающей кривой.

Теплоемкость продукции. Для данного показателя характерна тенденция роста во времени. Снижение свидетельствует о необходимости проведения тщательного энергетического и экономического анализа.

Коэффициент электрификации. Электрификация народного хозяйства неразрывно связана с техническим прогрессом, поэтому коэффициент элек­трификация должен постоянно расти. Снижение коэффициента электрифика­ции может происходить по тем же причинам, что и показателей элект­ровооруженности труда. При систематическом снижении обоих показателей необходим тщательный анализ причин, их вызывающих.

Теплоэлектрический коэффициент должен снижаться за счет роста КПД теплоиспользования (например, при замене пара горячей водой, улучшении режима моечных, сушильных и других установок, режима отопления и т. п.) и за счет рационального использования вторичных низкопотенциальных ресур­сов (отходящего тепла печей, компрессоров, тепла технологических продук­тов и т. п.). Однако, как правило, он не снижается до нуля. Возможно едино­временное увеличение теплоэлектрического коэффициента при устройстве приточной вентиляция там, где ее нет. При систематическом росте теплоэлек­трического коэффициента необходим анализ теплопотребления и выявления причин роста, так как в большинстве случаев он будет связан с нерациональ­ным использованием тепла.

Электротопливный коэффициент должен непрерывно возрастать за счет увеличения КПД высокотемпературных процессов и их электрификации. Возможна его стабилизация. В случае узкой специализации предприятия до­пускается снижение коэффициента за счет какого-либо тонливоемкого произ­водства (например, литья). В остальных случаях снижение свидетельствует или об изменениях в технологическом процессе, или о нарушениях в энерго­хозяйстве предприятия.