Енергетичне забезпечення виробничих процесів

В інфраструктурі промислового підприємства виділяють енергетичне господарство, оскільки усі основні й допоміжні виробничі процеси здійснюються із витратами енергії. На підприємствах машинобудівного комплексу частка споживаної енергії в собівартості продукції досягає 30 %.

Головне призначення енергетичного господарства полягає у надійному та безперебійному забезпеченні підприємства усіма видами енергії, повному використанні потужності енергопристроїв та їх утриманні у справному стані, у здешевленні вартості електроенергії та її економії.

За характером використання енергія, що споживається, поділяється на: силову, що приводить у дію технологічне устаткування; технологічну, яка призначена для зміни властивостей і стану матеріалів; виробничо-побутову, яка витрачається на освітлення, вентиляцію, опалення та інші цілі.

До звичайних енергоресурсів відносяться: електричний струм; натуральне (природне) тверде, рідке, газоподібне паливо і конденсат; вода, гаряча вода; скраплений газ; пар з різними параметрами; стиснуте повітря та ін.

Енергетичне господарство промислового підприємства включає функціональні та виробничі підрозділи та служби, зайняті прийманням чи виробництвом енергоносіїв, їх розподілом, технічним обслуговуванням і ремонтом енергетичних установок. Підрозділи енергетичного господарства підпорядковуються головному енергетику або відділу головного енергетика (ВГЕ) чи головному механіку. Апарат головного енергетика може складатися з низки функціональних бюро або груп (електричне, електроконструкторське, вентиляційне, теплотехнічне, планово-економічне), лабораторій (електрична, теплова), інспекції інженерних мереж і споруд та ін. Відносини ВГЕ з підрозділами підприємства будуються на основі діючих стандартів, положень та інструкцій. У структурі енергетичного господарства підприємства виділяють дві частини: загальнозаводську і цехову.

До загальнозаводської належать генеруючі та перетворюючі споруди, установки, пристрої, відповідні споруди і загальнозаводські мережі, що об'єд­нуються в ряд спеціальних цехів (дільниць) – електросиловий, теплосиловий, газовий, слабострумовий, електро-механічний. Склад цехів залежить від енергоємності виробництва та рівня розвитку зв'язків заводу із зовнішніми енергосистемами. Газовий цех (може входити до теплосилового цеху) об'єднує газопровідні мережі, кисневі станції, склади балонів з різними видами газів та ін.

Електричний цех виконує роботи з ремонту електрообладнання та електроапаратури. Слабкострумовий цех або дільниця здійснює технічне обслуговування та ремонт АТС підприємства, комутаторних установок, акумулятор­них пристроїв, радіотелевізійної мережі та комп'ютерного парку.

Цехову частину енергогосподарства утворюють первинні енергоприймачі (споживачі енергії – печі, верстати, підйомно-транспортне устаткування і т. д.), цехові перетворювальні уста­новки і внутрішньоцехові розподільчі мережі.

Процес виробництва, розподілу і споживання енергії є єдиним енергетичним процесом, у якому всі елементи взаємопов'язані. Види, обсяги та структура споживаних енергоресурсів залежать від потужності підприємства, виду продукції, що випускається, характеру технологічних процесів, а також від зв'язків підприємства з регіональними енергосистемами.

Споживання енергії у виробництві (попит) у певні години доби, дні тижня й інші календарні періоди відбувається нерівномірно. Тому режими виробництва усіх видів енергії безпосередньо залежать від режимів її споживання. Потреба підприємств в енергії може покриватися за рахунок повного забезпечення енергією усіх видів від власних установок. Малі, а іноді і середні машинобудівні підприємства одержують усі види енергії від ра­йонних систем, сусідніх підприємств і об'єднаних цехів. Найбіль­ше поширений комбінований варіант енергозабезпечення.

Види енергоносіїв і форми енергозабезпечення. Електроенергія становить більш як 30 % в енергоспоживанні машинобудівного підприємства, тому в основному забезпечення здійснюється від регіональних електроенергетичних систем. Теплоносії (пара і гаряча вода) надходять, головним чином, від теплових мереж територіальних систем. Використовуються на підприємствах також вторинні енергоресурси, джерелом яких є тепло газів, що відходять з нагрівальних печей, для нагріву води; використання води та пари при водяному і випаровному охолодженні, для опалення, а також пари від ковальсько-штампувального устаткування.

Забезпечення повітрям здійснюється за допомогою компресорних установок спеціального цеху чи дільниці, які подають на робочі місця стисле повітря для пневмозажимів, підйомників, обдування штампів, ковальських молотів, формоутворюючих машин та ін.

Під час організації водопостачання для виробничих та господарсько-побутових потреб треба враховувати вимоги екології середовища і впроваджувати сучасні технології вторинного вико­ристання води після її регенерації, системи очищення води перед виведенням до природних джерел.

Залежно від технології та структури сировини і матеріалів для виготовлення виробів використовується тверде, речовинне та газоподібне паливо. При плавленні чавуну використовується вугілля та кокс. Для пристроїв, що нагрівають, застосовується мазут; бензин та дизельне пальне – для транспортних засобів; паливом для установок, що нагрівають, є природний газ; для виробничих процесів використовуються також інші гази – кисень, ацетилен, вуглекислий газ (для зварювального виробництва).

Нормування енергоспоживання. Режим економії енергетичних ресурсів визначає необхідність нормування витрати енергії та енергоносіїв. Прогресивні норми витрати енергії і пального – це максимально допустима витрата на одиницю продукції або одиницю роботи в раціональних умовах організації виробництва та експлуатації устаткування.

Норми підрозділяються на диференційовані та збільшені (сумарні). Диференційовані (питомі) норми встановлюють витрату енергії на окремі агрегати, деталі, операції, процеси та на інші одиниці виміру продукції; сумарні – по дільницях, цеху і підприємству на одиницю або умовну одиницю продукції. До сумарних (збільшених) норм належить витрата енергії на 1 т заготовок, комплект деталей на виріб, складальну одиницю або виріб на 1000 грн продукції.

Технічно обґрунтовані норми визначаються по операціях роз­рахунково-аналітичним методом, який вможливлює визначення її величини з урахуванням змін режимів роботи, параметрів технологічних процесів та інших чинників.

Залежно від цільового використання енергії норми визначаються на технологічні і допоміжні потреби (освітлення, опалення, вентиляція тощо) При цьому враховуються допустимі втрати у мережах.

Загальний обсяг енергії, витраченої підприємством Е_заг, умовно ділиться на дві частини – таку, що залежить (перемінну) Е_т і таку, яка не залежить (постійну) Е_тп від обсягів продукції, що випускається. У загальному випадку перемінна частина охоплює витрати усіх видів енергії на виконання основних технологічних операцій, постійна – витрати на освітлення, привід вентиляційних устроїв, опалення, кондиціонування повітря. Витрата енергії за перемінною частиною може бути визначена сумарно на основі часу роботи устаткування або більш точно – за зведеними нормами. При першому методі устаткування групується за умовами роботи – часу використання, ступеня завантаження за потужністю та інших чинників. Постійна частина витрат може бути визначена також розрахунковим методом за нормативами освітленості, опалення приміщень та ін.

На підприємствах широко використовується дослідно-статистичний метод планування, який ґрунтується на фактичних питомих нормах, що досягнуті за попередній період. Найпростішим є метод розрахунку питомих норм витрат енергоресурсів за їх середньо­арифметичною фактичною витратою за кілька років.

Планова потреба цехів в електроенергії визначається за допомогою питомих норм витрати силової (для двигунів) та технологічної енергії на одиницю продукції, а також обсягу виробництва у натуральному або інших вимірниках.

Силова електроенергія для виробничих цілей залежить від потужності обладнання, що використовується, і визначається за формулою:

, (19.11)

де W_y – сумарна потужність установленого обладнання (електромоторів), кВт; Феф – ефективний фонд часу роботи обладнання за плановий період, год; К₃ – коефіцієнт завантаження обладнання; Ко.р – середній коефіцієнт одночасної роботи споживачів енергії; К_м – коефіцієнт корисної дії електричної мережі; К_кд – коефіцієнт корисної дії установлених моторів на обладнанні.

Витрати електроенергії для виробничих цілей також розрахо­вуються за формулами:

, (19.12)

, (19.13)

де К_пс – коефіцієнт попиту споживачів електроенергії; cos – коефіцієнт потужності установлених електродвигунів; Кмч – коефіцієнт машинного часу електроприймачів (машинного часу роботи обладнання).

Електроенергія на освітлення визначається за формулою:

, (19.14)

, (19.15)

де п_св – кількість світильників (лампочок), що використовуються, шт.; w_cp – середня потужність одного світильника (лампочки), вт; hосв – норма освітлення 1 м² площі, вт (25 Вт/м²); S – площа будівлі, що освітлюється, м².

Питомі норми витрати пари на певний обсяг продукції чи площі використовуються для розрахунку потреб у парі на виробничі цілі.

На опалення будівлі витрати пари розраховуються за формулою:

, (19.16)

де q_n – витрата пари на 1 м³ будівлі за різниці між зовнішньою та внутрішньою температурою в °С; t_Δ – різниця між зовнішньою та внутрішньою температурою опалювального періоду, °С; Ф_д – час опалювального періоду, год.; Vбуд – об'єм будівлі (за зовнішнім обміром), м³; J – теплозміст пари (540 ккал).

Витрати палива на виробничі потреби (термообробка, плавлення, сушіння) визначається за формулою:

, (19.17)

де q_у.n – норма витрати умовного палива на одиницю продукції, що випускається; К_ек – калорійний еквівалент виду палива, що застосовується.

Витрата палива на опалення виробничих та адміністративних будівель розраховується за формулою:

, (19.18)

де q_пн – норма витрати палива на 1 м³ будівлі при різниці між зовнішньою та внутрішньою температурою в °С, ккал/од.; К_гр – теплота горіння умовного палива (7000 ккал/кг); К_кд – коефіцієнт корисної дії котельного агрегату (0,75).

Витрата стислого повітря для виробничих цілей розраховується за формулою:

, (19.19)

де 1,5 – коефіцієнт утрат стислого повітря в трубопроводах та їх з'єднаннях; q_с.пв – витрата стислого повітря при безперервній роботі приймача повітря, м³/год.; К_з – коефіцієнт завантаження обладнання; К_вик – коефіцієнт використання приймача повітря в часі.

Витрата води для виробничих цілей визначається за нормами годинних витрат за формулою:

(19.20)

де q_води – витрати води за годину на один верстат, л; G_np – прийнята кількість верстатів, що працюють.

Контроль використання енергоресурсів. Основною умовою, що визначає доцільність і діючу ефективність нормування, є вимога диференціації норм. При цьому необхідно установити взаємозв’язок системи нормування із системами обліку готової продукції та енергетичного обліку. Дані енергообліку необхідні для складання та аналізу енергобалансів. Об’єктами енергообліку є вироблення і споживання енергії, вихід і використання вторинних енергоресурсів.

Облік палива на підприємстві ведеться при його надходженні на підприємство, а також у разі відвантаження центральним складом окремим цехам і споживання в цеху окремими агрегатами. Витрата палива контролюється шляхом його зважування, за допомогою лічильників, нафтомірів, тарованих вимірювальних приладів, газомірів і под.

Електрична енергія обліковується за допомогою лічильників активної і реактивної енергії. При цьому дотримуються такі вимоги: розподіл обліку енергії, що споживається, на технологічні цілі і освітлення; окремий облік у кожному цеху активної і реактивної енергії; оснащення лічильниками реактивної енергії усіх установок для підвищення cos φ (статистичні конденсатори, синхронні двигуни); індивідуальний облік енергії на всіх великих електроприймачах усередині цеху. Облік пари здійснюється за встановленим на кожному агрегаті манометром і термометром. При цьому необхідно здійснювати облік виходу і споживання відпрацьованої пари і конденсату. Облік стиснутого повітря фіксується повітромірами з одночасною установкою манометрів і термометрів на кожному компресорі. Облік води здійснюється за водомірами і манометрами, що встановлюються на всіх насосних станціях для обліку її подавання в мережу, а також у цехах.

Організація функціонування енергетичного господарства базуються на плануванні потреби виробництва в енергії і визначенні джерел її покриття. Встановлення потреби в енергії, паливі здійснюється шляхом використання балансового методу планування. У видатковій частині балансу дається розрахункова планова потреба в енергії на всю виробничу і невиробничу діяльність підприємства, а в прибутковій – джерела покриття цієї потреби.

Потреба підприємства в енергоресурсах визначається по кожному виду
енергії з врахуванням заходів, спрямованих на її економію. Загальна формула
розрахунку потреби підприємства в енергії має такий вигляд:

S Е = ЕП+Е_ОСВ+Е_ОП+Е_ВЕНТ+Е_ІН+Е_ВІДП+Е_ВИТ, (19.21)

де S Е – сумарна загальна потреба в енергії (кВт-год, ккал/м³ газу та ін.); Е – планова норма витрати енергії на одиницю продукції (або на 1000 грн продукції, яка випускається) з урахуванням організаційно-технічних заходів; П – плановий обсяг випуску продукції в натуральних або грошових одиницях виміру; Е_ОСВ, Е_ОП, Е_ВЕНТ, Е_ІН – витрати енергії відповідно на освітлення, опалення, вентиляцію та інші потреби; Евід – відпуск енергії на сторону; Е_ВИТ – витрати енергії в мережі підприємства.

Сумарна витрата енергії на підприємстві ділиться на дві частини – залежну (змінну) і незалежну (постійну) від обсягу випуску продукції.

Загальні витрати енергії на підприємстві (В_з) в цеху на календарний період можуть бути визначені за такою формулою:

В_З = В_ЗАЛ + В_НЕЗАЛ, (19.22)

де В_ЗАЛ – залежна складова витрати енергії, кВт-год/м³; В_НЕЗАЛ – незалежна складова витрати енергії, кВт-год/м³.

Резерви та напрями вдосконалення енергетичного господарства. Щоб виявити резерви економії енергоресурсів, необхідно провести аналіз енергобалансу. Основний прийом аналізу – порівняння різних рівнів енерговикористання, що характеризується відповідними видами енергобалансів.

Основними напрямами вдосконалювання енергетичних господарств машинобудівних підприємств є: перехід на централізоване енергопостачання, їх укрупнення; використання технічно обґрунтованих норм витрати енергоносіїв; застосування економічних енергоносіїв, вторинних енергетичних ресурсів, нетрадиційних видів енергії; упровадження раціональних методів організації ремонту і технічного обслуговування устаткування і мереж; автоматизація управлінням виробництвом і споживанням енергії; спрощення структури енергетичного господарства.

Дата добавления: 2015-05-23