Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы планирования электропотребления . 10
1.1 . Основные понятия электропотребления на предприятиях 10
1.2. Понятие математического моделирования как метода планирования электропотребления на предприятиях 16
1.3. Экономическая составляющая электропотребления на предприятиях. 20
1.4: Итоги исследования и выводы 31
Глава 2. Исследование особённостешфунщионирования электропотребителей предприятия<(напримере:предприятия химической промышленности 33
2..1 Организация экспериментального исследования потребления электроэнергии .33
2.2. Исследование:специфики и режимов работы потребителей электроэнергии технологической линии по производству гранулированного полиэтилена 47
2.3. Электропотребление, как значимая составляющая себестоимости полиэтилена низкого давления 67
2.4. Итоги исследования и выводы 71
Глава 3. Математическая модель, как метод планирования потребления электроэнергии (на предприятиях химической промышленности). 73
3.1. Обоснование использования математическошмодели как метода планирования электропотребления. 73
3.2. Особенности математической модели потребления электроэнергии высоковольтным технологическим оборудованием предприятия;; 80
3.3. Особенности математической модели потребления электроэнергии низковольтным технологическим оборудованием предприятия 90
3.4. Использование математической модели для расчета электропотребления высоковольтным и низковольтным технологическим оборудованием предприятия 99
3.5. Итоги исследования и выводы 119
Глава 4. Оптимизация потребления электроэнергии с учетом потерь электроэнергии 120
4.1. Проблема снижения потребления электроэнергии в системах электроснабжения химической промышленности 120
4.2. Математическая модель расчета потерь электроэнергии в системах электроснабжения производства гранулированного полиэтилена низкого давления 127
4.3. Математическая модель как метод определения электропотребления при производстве продукции 138
4.4. Использование математической модели для оптимизации потребления электроэнергии 145
4.5. Выводы и рекомендации 158
Заключение 160
Список литературы 163
Приложения
- Основные понятия электропотребления на предприятиях
- Организация экспериментального исследования потребления электроэнергии
- Обоснование использования математическошмодели как метода планирования электропотребления.
- Проблема снижения потребления электроэнергии в системах электроснабжения химической промышленности
Введение к работе
Актуальность. На сегодняшний день достаточно остро встает проблема необходимости интенсификации усилий в области осуществления широкомасштабных энергосберегающих программ во всех областях отечественной экономики. Это обусловлено высокой энергоемкостью отечественной промышленности, уровень которой в среднем в три раза превышает соответствующие показатели в промышленно развитых странах.
Следовательно, проблема энергосбережения становится одной из центральных для российской экономики, стремящейся к прибыльности и эффективности.
Одним из важных этапов* процесса энергосбережения является планирование электропотребления, в связи с чем, необходимы обоснованные прогнозышорм потребления энергии. Важно правильно определить, значения, потребляемой мощности для заданных объемов производства при существующей технологии, перестраивающейся под требования* рынка. Соответственно, становятся актуальными планирование и определение параметров электропотребления в различные интервалы времени для эффективного управления расходом электроэнергии на предприятиях.
Систематизация и анализ существующих методик планирования потребления электроэнергии применительно к условиям рыночных отношений и создание обоснованных приемов расчета, обеспечивающих текущее нормирование и планирование электропотребления, позволят предприятиям делать заключение о таких важных показателях, как: расход электроэнергии, стоимость продукции и прибыль [1]. Кроме того, обоснованные нормы потребления электроэнергии могут обеспечить предприятиям снижение штрафных санкций благодаря уточнению заявленного максимума- нагрузки, а также помогут определить необходимые организационные мероприятия для снижения затрат.
Проблема планирования потребления электроэнергии исследовалась на протяжении многих лет в приложении к различным отраслям промышленности. Основные подходы к данной проблеме сформулированы в работах А.А. Тайца, И.В: Гофмана, Б.И. Кудрина. Один из важных аспектов планирования потребления электроэнергии — взаимосвязь между электропотреблением и технологическими параметрами, представлен в работах В.И. Вейца. Другой подход в планировании потребления электроэнергии — вероятностно-статистический, рассматривающий величины расходов и электропотребления как случайные, распределенные по нормальному закону, представлен в работах Б.И. Кудрина и многих других ученых.
Однако существующие методики планирования электропотребления, применяемые В! данное время на большинстве промышленных предприятий, практически не учитывают изменения экономических условий. Они ориентированы на длительный устоявшийся период времени, тогда как рыночные механизмы обуславливают динамические изменения объемов» производства в соответствии со сложившейся^ конъюнктурой. Так, химические предприятия начинают выпуск определенной партии своей продукции только в условиях стопроцентной предоплаты. Таким образом, имеется противоречие, заключающееся в том, что, несмотря на актуальность и практическую значимость рассматриваемого вопроса, отсутствуют достоверные методики текущей оценки электропотребления, учитывающие влияние рыночных условий на работу предприятий с непрерывной технологией производства.
Указанное противоречие определило проблему обоснования методов планирования потребления электроэнергии и нормирования потерь электроэнергии при изменяющемся выпуске товарной продукции.
Цель диссертационной работы: обоснование математической модели электропотребления технологически связанных электроприемников линии по
производству гранулированного полиэтилена с целью планирования энергосберегающих режимов их работы и нормирования потерь электроэнергии.
Объект исследования: технологическая линия по производству гранулированного полиэтилена низкого давления ОАО «Казаньоргсинтез».
Предмет исследования: планирование потребления электроэнергии на технологические нужды и нормы потерь электроэнергии в системе внутреннего электроснабжения в условиях изменения выпуска товарного полиэтилена низкого давления.
Гипотезы исследования. Себестоимость продукции может быть снижена, если разработать, обосновать и реализовать математическую модель планирования потребления электроэнергии, включающую: связь величины электропотребления всех электроприёмников с производительностью технологической линии; критерии' использования различных тарифных планов по оплате электроэнергии; нормирование потерь электроэнергии в зависимости от режимов работы линии.
Методология исследования. Исследование выполнено на основе методологических позиций, развиваемых в рамках расчетно-аналитического подхода, основы которого заложены в работах А.А. Тайца, И.В. Гофмана.
Теоретической базой исследования послужили работы: Б.И. Кудрина, А.А. Тайца, И.В. Гофмана, А.Е. Сошникова, Д.В. Шуралева, A.M. Вдовина и других.
Методы и методики исследования: изучение научной литературы по исследуемой проблеме, ее теоретический анализ. Математическое моделирование процессов электропотребления. Экспериментальное измерение потребления электроэнергии. Сравнительные методы. При математической обработке данных проводились: вычисление средних арифметических, сравнение средних величин.
Обоснованность выводов обеспечивалась использованием при решении поставленных задач корректных экономических и математических методов, строгостью выполненных математических преобразований, физической обоснованностью применяемых допущений. Обоснованность и достоверность теоретических положений, выводов» и рекомендаций подтверждается проведенными расчетами и сопоставлением с известными и опубликованными в научно-технической литературе исследованиями.
Научная новизна исследования: выявлены закономерности
электропотребления в зависимости ч от производительности
электроприемников технологической линии по производству гранулированного полиэтилена низкого давления; разработана математическая модель электропотребления совокупности высоковольтных и низковольтных электроприемников технологической линии как функция' ее производительности; на основе математической модели электропотребления технологической линии разработан алгоритм планирования потерь электроэнергии в питающих высоковольтных и> низковольтных электрических сетях; выявлены и обоснованы энергосберегающие режимы работы технологической линии в зависимости от объемов и времени выпуска товарной продукции и тарифных планов по оплате электроэнергии.
Теоретическая значимость работы заключается: в создании и обосновании математической модели электропотребления и допустимых значений потерь электроэнергии в системе электроснабжения технологической линии по производству полиэтилена низкого давления; в возможности распространения разработанной методики планирования электропотребления на технологические линии с непрерывным процессом производства различных отраслей промышленности; в установлении границ энергосберегающих режимов работы технологической линии.
Практическая значимость исследования- состоит в том, что его результаты могут быть использованы предприятиями химической отрасли с
аналогичным технологическим циклом и позволяют: аргументировано планировать электропотребление и потери электроэнергии в зависимости от заданных объемов выпуска продукции; снизить расходы на оплату электроэнергии за счет использования энергосберегающих режимов работы; планировать производственный процесс по режимам минимизации электропотребления.
Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: X, ХП, ХГП, XIV Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2004, 2006, 2007, 2008 гг.); V Международном симпозиуме «Ресурсоэффективность. Энергосбережение» (г. Казань, 2004 г.); XVI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции "Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, диагностика технических систем, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий" (ВАУ, г. Казань, 2004 г.); Всероссийском конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение» (г. Томск, 2006 г.); Межвузовском студенческо-аспиранском форуме «Актуализация социально-экономического и естественно-научного образования в научной и предпринимательской деятельности» (г. Казань, 2008 г.); 3-й открытой молодежной научно-практической конференции Филиала ОАО «СО ЕЭС» РДУ Татарстан, а также регулярно обсуждались на аспирантско — магистерских семинарах КГЭУ.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 научных публикациях.
Конкретное личное участие автора в получении результатов: все результаты диссертационной работы, выносимые на защиту, получены лично автором диссертации. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю
принадлежит постановка и формализация задач, разработка теоретических и методических положений, математических моделей и методов, реализация алгоритмических решений и анализ результатов.
Внедрение результатов. Основные результаты исследования использовались на ОАО «Казаньоргсинтез».
На защиту выносятся следующие положения: математическая модель электропотребления совокупности высоковольтных и низковольтных электроприемников технологической линии как функция ее производительности; алгоритм планирования потерь электроэнергии в системах высоковольтного и низковольтного электроснабжения технологической линии; планирование энергосберегающих режимов работы технологической линии в зависимости от объемов и времени выпуска товарной продукции и тарифных планов по оплате электроэнергии.
Структура работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 180 страниц. Работа иллюстрирована таблицами, рисунками. Список литературы включает 128 наименований.
Основные понятия электропотребления на предприятиях
Энергосбережение на сегодняшний день является одной из центральных проблем для российской экономики, стремящейся органично влиться в мировые экономические отношения. Однако высокая энергоемкость отечественных промышленных предприятий по сравнению с ведущими мировыми производителями создает ряд трудностей в конкурентной борьбе. Одним из важных этапов, энергосбережения является планирование электропотребления, в связи, с чем остро проявляется необходимость обоснованных прогнозов норм потребления электроэнергии. Важно правильно определить объемы электроэнергии и значения потребляемой мощности при существующей технологии для планируемых объемов производства, изменяющихся по требованиям рынка. Таким- образом, выявление резервов экономии на основе анализа удельного расхода электрической энергии становится особенно актуальным. В результате проведения энергосберегающих мероприятий на промышленных предприятиях, возможно добиться снижения электропотребления. Уменьшение энергозатрат промышленных предприятий можно реализовать с помощью адекватных удельных норм расхода электроэнергии. Однако, проведенный теоретический анализ показал, что действующая в настоящее время система нормирования расходов электроэнергии в промышленности оказалась неспособной в полной мере решать задачи энергосбережения. Одной из главных причин создавшегося положения в нормировании электропотребления в промышленности является состояние теории расчета удельных норм электроэнергии. Соответственно, данный анализ литературных источников выявил необходимость разработки научно-обоснованной методики расчета удельных норм расхода электроэнергии для промышленных предприятий, в том числе работающих в режимах как стационарного, так и нестационарного выпуска товарной продукции.
Проблема научно обоснованного методического обеспечения планирования расхода электроэнергии является актуальной для многих предприятий, в том числе предприятий химической промышленности. В настоящее время все инструктивные документы и методические рекомендации по нормированию потребления электроэнергии представляют собой свод эмпирических формул и справочных коэффициентов для расчетов величины расхода электроэнергии в зависимости от типа оборудования. Соответственно, разработать научно обоснованную норму электропотребления с помощью такого рода методик достаточно сложно, да и экономически не всегда целесообразно в связи с большой погрешностью.
Недостаточно.развитое планирование потребления,электроэнергии, а в, некоторых случаях, полное отсутствие развития планирования и приборного учета расходов электрической энергии на промышленных предприятиях, привело к ряду негативных последствий: установленные приборы учета электроэнергии учитывают полный расход электроэнергии нескольких технологических линий различных цехов; технологические линии чередуются друг с другом, что затрудняет осуществление раздельного приборного учета расхода электроэнергии; нередки случаи учета частичного расхода электроэнергии по нескольким технологическим линиям; в ряде случаев один счетчик электроэнергии учитывает расход на различные целевые нужды (технология, освещение, вентиляция и т.п.); основными препятствиями при организации системы нормирования электропотребления является дефицит приборов учета и нерациональное использование имеющегося на предприятии парка контрольно-измерительных приборов [72]. В разрабатываемой в данной работе в методике планирования потребления электроэнергии используются натуральные показатели с учетом специфики производства промышленного предприятия. Практика планирования свидетельствует о том, что плановые стоимостные показатели расхода имеют более высокую обоснованность, чем натуральные показатели, и часто не способствуют решению задач энергосбережения. Применение показателя расхода электроэнергии на 1 тыс. руб. товарной» продукции не отражает действительных затрат на изготовление товарной продукции и не учитывает инфляции. Исходя из существующей практики, есть необходимость в создании методики расчета потребления электроэнергии. По данному показателю сложно анализировать производственную деятельность, так как он сильно зависит от стоимости материалов и комплектующих изделий [38]. Поэтому наиболее эффективными при разработке методики расчета удельного расхода электроэнергии являются» натуральные величины, так как они более адекватно отражают соответствие производственных показателей.
Используя научно-обоснованные методы при определении удельного расхода электроэнергии на единицу продукции или на единицу работы, можно создать базу для расчета потребности в электроэнергии участков производства, цехов и предприятия в целом, что является основой для планирования электропотребления. Адекватно рассчитанные удельные нормы позволят спрогнозировать использование электрической энергии в условиях изменяющегося объема, вида и качества продукции, выпускаемой отдельными технологическими линиями.
Большой вклад в разработку теоретических основ планирования и нормирования потребления электроэнергии в промышленности принадлежит многим отечественным ученым. Одной из первых работ по нормированию расхода электроэнергии была работа [18]. В ней отражена взаимосвязь между электропотреблением и технологическими параметрами выпуска товарной продукции, а также изучены формы этих связей.
Также необходимо отметить работы [25, 94], в- которых даны определения- элементам системы нормирования: классификациям» норм, объектам нормирования, структурам норм, единицам нормирования, системам учета расходов электроэнергии. Кроме того, в этих исследованиях впервые предложена методика нормирования электропотребления: В [25] уделено внимание вопросам разработки и оптимизации энергетических балансов, которые лежат в основе различных методов расчета удельных норм расхода электроэнергии. Под оптимизацией энергетических балансов понимается степень, полезного использования, электроэнергии, расходуемой отдельными агрегатами и их группами, цехами и промышленным предприятием в целом.
Применение оптимизации энергетических балансов в» дальнейшем получило развитие в [9], где было дано обоснование1 необходимости определения энергетических характеристик для каждого отдельного механизма и агрегата, так как на расход электроэнергии существенное влияние оказывают режимы и условия работы технологического оборудования.
Организация экспериментального исследования потребления электроэнергии
Организация экспериментального исследования потребления электроэнергии проводилась на примере предприятия химической отрасли, ОАО «Казаньоргсинтез», в. одном из его подразделений, заводе ГШПНД, одной из конечных продукций которого является гранулированный полиэтилен. Исследование проводилось- на заводе ПППНД, поскольку он является одним из типовых заводов в химической промышленности. Целью проведения исследования фактического электропотребления на заводе ПППНД является определение фактических удельных затрат электроэнергии» на производство продукции, которые показывали- бы» реальные параметры электропотребления в технологическом процессе. При проведении исследования определялись энергетические характеристики как отдельных электроприемников, так и всей технологической линии в целом. Для повышения энергоэффективности производства подобные исследования должны проводиться периодически, для получения статистических данных и контроля отклонения удельного электропотребления.
Удельная потребляемая мощность электродвигателей технологического оборудования зависит от технологической загрузки и характеристики перерабатываемого сырья. Вследствие этого, определяемая техническими средствами потребляемая мощность полностью представляет все энергетические характеристики, его взаимосвязь с технологическим оборудованием.
Определение удельной потребляемой мощности может осуществляться прямыми измерениями расхода электроэнергии и электрической мощности для данного потребителя. В результате проведения измерений ДЛЯІ фиксированного выхода продукции получаются фактические графические зависимости.
Построение графиков электрических нагрузок и дифференциация нагрузок на высоковольтную и низковольтную позволяет делать прогноз электропотребления для любой степени загрузки технологической линии. Таким образом, проводимые измерения позволяют планировать и осуществлять энергосберегающие мероприятия.
В результате проводимого контроля потребляемой мощности возможно выделить технологическую нагрузку, участвующую в суточном максимуме энергосистемы, для большей детализации при подаче заявок. Полученные в ходе измерений значения удельной потребляемой мощности сравниваются с проектными данными и статистикой за предыдущие годы. В случае отклонения значений необходимо провести анализ причин, вызывающих отклонение. Среди таких причин могут быть: 1) несоответствие проектным нормативам характеристик полимера; 2) износ технологического оборудования, снижение его КПД; 3) длительная работа в режиме ожидания; 4) повышение потерь активной мощности в электрооборудовании. Действующая система лимитирования энергетических ресурсов не удовлетворяет в полной мере потребности как поставщиков, так и потребителей электроэнергии.
Лимиты на некоторых предприятиях устанавливаются планово техническим отделами на основе заявок и плановых расходов за предыдущие периоды. Фактические расходы поступают после окончания года и не могут быть использованы для лимитирования в течение текущего года, а во многих случаях эти данные не представляются вообще. Следовательно, отсутствует информация , о соответствии заданных лимитов потребленной электроэнергии. Кроме того, такая система отчетности не увязана с показателями основной деятельности предприятия: количеством часов работы технологических линий, количеством тонн выпущенной продукции и т.п., и не может дать точной информации об энергоэффективности предприятия.
Затраты на потребленную электроэнергию на всех предприятиях химической отрасли, в т.ч. на заводе ПППНД, является» одной из базовых составляющих себестоимости продукции и формирует базовые нормативы удельных расходов электроэнергии; графиков нагрузок, потерь, в системах электроснабжения. Электроэнергия затрачивается на основное технологическое оборудование, т.е. на производство товарного полиэтилена; и на вспомогательное оборудование (приточная и вытяжная вентиляции, освещение, обогрев и т.д.). Потребление электроэнергии- технологическим оборудованием имеет зависимость от выпуска товарного полиэтилена. Электрическая энергия расходуется на: питатели и дозаторы, компрессоры, насосы, вентиляторы, сушилки, смесители и мешалки, нагреватели и-т.д.
Суммарный удельный расход электроэнергии - важный показатель для предприятия, так как характеризует насколько эффективно используется технологическое оборудование на. предприятии с энергетической- точки, зрения. Зависимость ,, удельного расхода электроэнергии! от выпуска продукции является на сегодняшний день характеристикой; которая дает наиболее полную и достоверную информацию об энергетических процессах, протекающих в технологических установка. Время наблюдений за расходом электроэнергии может быть от одних суток до года. Соответственно, значения удельного расхода электроэнергии будут относиться к выбранному интервалу временного отрезка.
Расходы электроэнергии на вспомогательные нужды зависят от многих факторов: времени года, выпускаемой продукции, количества входного сырья и т.д.
Проведенное исследование на заводе ПППНД показало, что плановые расходы электроэнергии завода, приведенные в таблице 2.1.1, существенно отличаются от регламентных расходов электроэнергии. Одним из объяснений данного несоответствия может быть расхождение существующих и проектных параметров технологического процесса.
Рассмотрим некоторые из полученных результатов. Так, с января по май месяцы и в декабре месяце 2003 года фактическое потребление электроэнергии оказалось больше планового. Данный факт является предпосылкой для» увеличения затрат на электроснабжение. Из таблицы 2.1.1 также видно, что в 2004 и 2005 годах нормативное потребление электроэнергии оказалось выше фактического потребления. Это показывает, что нормативы потребления электроэнергии для предприятия на данные годы были завышены. Соответственно, на предприятии существуют резервы экономии потребления электроэнергии, которые не учтены при планировании.
Обоснование использования математическошмодели как метода планирования электропотребления.
Режимы нагрузок промышленных предприятий характеризуются заметной неравномерностью потребления по времени суток и дням недели. С увеличением неравномерности электропотребления возрастают затраты- на производство передачу и распределение энергии, в связи с чем большое значение для экономичности работы систем внешнего электропотребления имеет выравнивание электрических нагрузок..Это определяет необходимость создания математической модели потребления- электроэнергии для ведения: оперативного контроля и управления энергопотреблением; что позволит снизить заявленную мощность, участвующую в. суточном максимуме нагрузки энергосистемы, и выровнять график нагрузки. целью установления оптимального уровня потребления электрической энергии? промышленными предприятиями создаются автоматизированные системы управления энергосбережением предприятия, которые включают автоматизированную систему учета электрической энергии, а также основанную на данных системы учета имитационную модель электропотребления.
Для обеспечения этих исследований многие авторы в своих исследованиях используют математическое моделирование нестационарных временных рядов с динамическими и статическими временными трендами: При этом используются элементы теории5 вероятности с применением: регрессивного анализа, методы краткосрочного прогнозирования, теории нейронных неопределенностей, основанных на искусственных нейронных сетях [59]. Но данные методы не всегда являются корректными, поскольку существующие значительные отклонения от среднего показателя потребления электроэнергии нельзя объяснить только случайными причинами. На всё множество электроприемников, производств и цехов, на их удельные расходы и нормы накладывается некоторые дополнительные условия (зависимость электропотребления от определенных внешних факторов: объема выпущенной продукции, технологических условий, времени суток и т.д.), учет которых повышает точность определения параметров электропотребления и объемов энергосбережения.
Таким образом, возможность не учитывать внешние факторы, в том числе конкретные технологические условия и особенности схемы электроснабжения предполагается только в случаях устойчивых, мало изменяющихся графиков электрических нагрузок, образуемых практически несчётным числом электроприёмников. Для средних и особенно малых производств этот подход чреват большими погрешностями (до 100% и более), особенно для многономенклатурных производств.
Соответственно, при планировании электропотребления с учетом внешних факторов, методы математического моделирования являются наиболее эффективным средством исследования сложных систем. В отличие от традиционного аналитического моделирования принцип математического моделирования основывается на том, что модель воспроизводит процесс функционирования во времени, причем имитируются элементарные события, протекающие в системе с сохранением логики их взаимодействия. Выбор мат. моделирования также обусловлен сложностью построения классической аналитической модели из-за большой размерности задачи и сложных взаимосвязей внутри системы энергопотребления промышленного предприятия.
Рассмотрим процесс разработки математического моделирования электропотребления на предприятии. Разрабатываемая модель имеет модульную структуру. Вначале строятся модели каждого структурного подразделения предприятия (пневмотранспорт, смеситель, насос расплава, гранулятор и т. д.), представляющие собой отдельные модули. Далее создается общая модель системы энергопотребления всего технологического процесса в целом, то есть созданные модули объединяются в общую структуру, которая определяется взаимосвязями между подразделениями и интегрирует их в единую общую комплексную математическую модель. Так, выделяется математическая модель каждого структурного подразделения предприятия, которая состоит из трех частей: инициирующая секция, управляющая секция и несколько событийных секций.
Для создания математической модели необходимо знать структуру технологического процесса, т.е. определить технологическое оборудование и последовательность переработки материалов. Основной параметр функционирования оборудования, отслеживаемый в процессе моделирования,- это потребляемая за единицу времени электроэнергия. Этот параметр необходимо вычислять для каждой единицы технологического оборудования, используя данные из технического паспорта, а также из инвентаризационных ведомостей электрооборудования по подразделениям. К каждой единице технологического оборудования организуется очередь из перерабатываемого материала для технологической обработки с описанием, количественных и качественных характеристик. Кроме того, в данный момент времени необходимо отслеживать временную характеристику, то есть момент начала и окончания работы технологического оборудования по переработке материала.
Одновременно, каждую последующую операцию на технологическом оборудовании необходимо планировать (прогнозировать). Выделим основные процессы, выделяемые в системе энергопотребления технологической линии: 1) приход заявок на переработку сырья; 2) последовательное резервирование необходимого оборудования; 3) последовательное освобождение оборудования; 4) передача обрабатываемого сырья- от одного вида оборудования к другому. Для моделирования параметров потребления электроэнергии технологической линией необходимо определить удельный расход электроэнергии отдельного электроприемника, технологической линии и всего производства.
Для отдельного электроприемника формула определения удельного потребления электроэнергии может быть определена по номинальной мощности, коэффициентам загрузки, времени работы, и иметь следующий, вид: Q где кз - коэффициент загрузки, определяющий, насколько загружен электрический двигатель; Р - номинальная мощность электроприемника, кВт; t — время-работы, ч; Q — производительность, т/ч.
Значения установленной мощности, времени работы как отдельного электроприемника, так и всей технологической линии, ее производительности имеются на каждом предприятии, а коэффициент загрузки дается лишь в справочной литературе. Однако его применение без учета конкретного технологического оборудования приводят к появлению больших погрешностей в конечном результате.
Проблема снижения потребления электроэнергии в системах электроснабжения химической промышленности
Процесс эффективного использования электроэнергии или процесс энергосбережения можно представить в виде технологии, состоящей из трех процессов:
1. Снятие показателей электропотребления технологическим оборудованием предприятия за определенный период времени.
2. Расчет, планирование или прогнозирование при помощи методов математического моделирования электропотребления технологическим оборудованием предприятия за определенный период времени.
3. И нахождение путей или методов снижения электропотребления технологическим оборудованием предприятия за определенный период времени. проведенное в первой, второй и третьей главах исследование позволило-рассмотреть первые два процесса. Теперь перейдем к рассмотрению третьего процесса.
Снижение удельных расходов энергии на предприятии достигается изменением ряда процессов высокотемпературного нагрева за счёт изменения режимов работы нагревателей, улучшением технико-экономических показателей агрегатов, потребляющих различные виды энергии, за счёт укрупнения их единичных мощностей, интенсификации процессов нагрева и плавления, изменение структуры потребления электроэнергии в технологических аппаратах и изменение технологии производства. Одной из постоянно возникающих задач при этом является определение экономической эффективности замены устаревшего энергетического оборудования. Анализ показал, что наиболее эффективными являются такие виды энергетического оборудования, которые окупаются в нормативный срок за счёт экономии энергии, обеспечивают высокую надёжность энергосбережения и приводят к снижению себестоимости.
С энергетической точки зрения желательно, чтобы количество преобразований энергии на предприятии было минимальным, т.к. всякое преобразование энергии связано с её потерями. Чем меньше преобразований претерпевает энергия на предприятии, тем выше общий КПД использования энергоресурса предприятием.
Рассмотрим основные направления экономии электроэнергии на предприятии химической отрасли, заводе ПГТПНД.
1. Один из-путей снижения потребления электроэнергии на предприятии -это совершенствование и рационализация технологических процессов. Потери электроэнергии, вызванные нерациональной технологией и организацией производства в, ряде случаев могут превышать,даже полезный расход энергии.
2. Внедрение прогрессивных технологических режимов и методов работы оборудования. Сюда следует отнести повышение скорости резания на станочном оборудовании, сокращение числа припусков при прокате листов и труб из полимера, введение оптимальных температурных режимов при электрическом нагреве, термообработке полимеров. Улучшение качественных характеристик используемого оборудования. Анализ энергобалансов электротермических нагревателей, которые являются энергоёмкими электроустановками показывает, что потери теплоты через поверхность составляют значительную часть от всей потребляемой электроэнергии. Соответственно, резервы экономии здесь чрезвычайно велики.
3. Совершенствование конструкций промышленных зданий и сооружений. Зарубежный опыт энергосбережения, показывает, что только за счёт применения таких очевидных мероприятий, как: усиление теплоизоляции зданий, устройство уплотняющих окон и дверей, рациональное сокращение площади окон и т. д., можно значительно снизить (до 50%) потребление энергии на отопление и кондиционирование промышленных зданий и сооружений.
4. Внедрение прямого технологического использования электроэнергии. Наибольший эффект от применения электроэнергии достигается в том случае, когда электроэнергия используется непосредственно на выполнение технологической операции.
Согласование мощности двигателей технологического оборудования только по их номинальным нагрузкам недостаточно. При согласовании необходимо учитывать режим работы и характеристики двигателя и привода, так как электродвигатели часто работают в недозагруженном режиме, а при уменьшении нагрузки снижается КПД электродвигателя и рабочей машины и увеличивается удельный расход электроэнергии.
Установка ограничителей холостого хода на технологическом оборудовании всегда оправдана экономией электроэнергии, если по технологической операции время останова составляет 10 секунд и более.
5. Рационализация структуры режимов и эксплуатации осветительных установок. Замена ламп накаливания люминесцентными и ртутными, содержание светильников в чистоте, автоматизация включения и отключения освещения могут принести ощутимую экономию электроэнергии, расходуемой на освещение, на химическом предприятии -до 10%.
6. Использование частотных преобразователей, обеспечивающих высокий коэффициент мощности.
Эти способы должны учитываться как при проектировании системы электроснабжения, так и в процессе их эксплуатации.
Результаты исследований режимов работы технологических установок завода ПППНД подтвердили технико-экономическую целесообразность внедрения перечисленных выше технических методов экономии электроэнергии. На сегодняшний день, при нахождении путей или- методов снижения электропотребления технологическим оборудованием- предприятия существует так же проблема неравномерного распределения электрической нагрузки в течение суток. Эта проблема характерна для-многих предприятий химической; отрасли. Максимальное- потребление: электроэнергии приходится на часы, пиковой нагрузки энергосистем. Подавляющее большинство предприятий имеет утренний максимум по абсолютной величине больше вечернего. Графики нагрузки предприятий по качеству пиковых и полупиковых зон: BV течение суток мало различается; что? свидетельствует о связи их по режимам электропотребления.
При составлении;: графиков\ нагрузки? предприятий потребление: электроэнергии на основные и вспомогательные: технологические нужды» нш предприятиях находят расчётным путём; из-за отсутствия; соответствующих приборов; учёта электроэнергии; Имеющиеся? на большинстве, предприятий счётчики электроэнергии учитывают общее потребление электроэнергии по заводу, цеху, участку и, как исключение, по отдельной технологической установке. Сложность раздельного учёта потребления электроэнергии состоит в том, что невозможно установить хчётчик электроэнергии у каждой технологической установки. Поэтому распределение общего производственного электропотребления на основные и вспомогательные технологические производства, пропорционально мощности установок и числу часов их фактическойфаботы, что не исключает отклонения расчётных данных от фактического расхода по видам потребляемой электроэнергии.
