Полный текст

Введение. Одной из значительных составляющих стоимости продукции являются затраты на энергетические ресурсы для обеспечения технологических процессов, в том числе и потери, возникающие в них [1]. Нами разработан подход, позволяющий эффективно выявлять нерациональные потери и своевременно реализовывать мероприятия по их минимизации. Основными целями высшего руководства промышленных компаний являются [2, 3]: - снижение затрат на себестоимость продукции (как пример, путем снижения затрат на потребление топливно-энергетических ресурсов); - уменьшение количества брака (выпуска неликвидной продукции); - увеличение объемов продаж путем повышения выработки продукции либо снижением его конечной стоимости. Для реализации поставленных целей перед руководителем производственных служб ставятся следующие задачи: - снизить удельные расходы (УРЭ) на потребление энергоресурсов, в первую очередь энергоемкого оборудования; - обеспечить бесперебойность работы энергетического и технологического оборудования (повысить устойчивость и надежность) с целью снижения аварийных остановов; - своевременно разрабатывать программу повышения энергетической эффективности и энергосбережения и предоставлять обоснования необходимости ее реализации. Источники и причины снижения энергетической эффективности производства. Среди процессов со значительной долей потребления энергоресурсов следует выделить работу насосного оборудования основных и вспомогательных технологических процессов [4]. При проведении целевых обследований насосных станций различных промышленных предприятий мы выявили большое количество точек возникновения существенных нерациональных потерь в технологическом процессе перекачивания жидких сред. Предпосылками возникновения потерь электроэнергии при перекачивании жидких сред являются [5, 6]: - несогласованность действий энергетических, механических и технологических служб предприятий; - отсутствие анализа эффективности работы насосного оборудования; - несогласованность изменения фактического технологического режима согласно плановой выработке продукции с эффективными диапазонами работы установленного насосного оборудования. Основными этапами выявления и снижения потерь при работе насосного оборудования являются: - проведение обследования насосного оборудования каждой технологической установки с целью определения фактических удельных расходов электроэнергии (УРЭ) и других показателей эффективности, а также с целью определения их отклонений от номинальных значений; - выявление мест возникновения нерациональных потерь; - разработка соответствующих мероприятий по повышению энергоэффективности с учетом анализа мест возникновения потерь и их характера. С целью выявления потерь при эксплуатации насосных установок нами разработан и многократно опробован способ комплексной оценки энергетической эффективности насосных агрегатов при их работе согласно фактическому технологическому режиму. Комплексная оценка основывается на поэтапном вычислении мощностей, затрачиваемых каждой составной частью агрегата для выполнения своих функций, с учетом фактических параметров технологического режима работы установки (рис. 1) и включает в себя первоначальную регистрацию номинальных параметров технологической установки [7], единовременное измерение мгновенных фактических значений электрических и технологических параметров, вычисление КПД и удельных затрат мощностей для каждой составной части установки, определение фактических и эталонных значений каждого параметра, характеризующего энергоэффективность насосного агрегата. Рис. 1. Поузловой метод расчёта мощностей Составные узлы насосной станции и характеризующие их эффективность мощности и КПД: - внешняя электрическая сеть; - станция управления (СУ); - кабельная линия; - электродвигатель (ЭД) - потребляемая электроэнергия; - механический узел № 1, 2: промежуточные механизмы (соединительная муфта, редуктор и т.д.) - потери мощности, затрачиваемые на передачу крутящего момента от вала ЭД к валу насоса; - гидравлический узел № 1: насос - преобразование механической энергии в гидравлическую; - гидравлический узел № 2: запорно-регулирующая арматура насоса - потери мощности во всасывающем и нагнетающем коллекторе; - гидравлический узел № n: гидравлическая сеть - потери регулирования в сети; - технологический фактор № 1, 2,…, n: вязкость, плотность, температура перекачиваемой среды, наличие твёрдых включений, воздуха и т.д. После первоначального сбора номинальных технических характеристик каждой единицы оборудования и измерения фактических параметров, оказывающих влияние на уровень энергоэффективности, производится расчет распределения потребляемой мощности по каждой единице оборудования станции управления, электродвигателя, механических и гидравлических узлов, КПД каждого узла и насосной станции в целом, оценка соответствия фактических характеристик насосных агрегатов (напор, производительность, мощность электропривода) требованиям технологических регламентов и установленным мощностям производства, а также производится расчет фактических и эталонных УРЭ каждой составной части. При отклонении УРЭ от эталонных значений более чем на допустимую величину производят сравнение полученных фактических и эталонных значений параметров, характеризующих эффективность каждого узла насосной установки. Далее разрабатываются мероприятия, направленные на повышение уровня энергоэффективности тех составных частей установки, которые имеют недопустимые отклонения по УРЭ. Рис. 2. Пример распределения поузловых потерь насосной станции Описание типовых причин снижения энергетической эффективности и мероприятия по их устранению представлены в таблице. Причины снижения энергетической эффективности и мероприятия по их устранению Факторы Описание Корректирующие рычаги Потери в СУ/ трансформаторе • Потери активной мощности, возникающие в магнитной системе и других частях трансформатора • Потери электроэнергии в СУ • ……. • Приведение мощности трансформатора в соответствии с нагрузкой; • Оптимизация режима работы СУ, модернизация СУ; • ……. Потери в кабеле • Потери в силовом кабеле • Увеличение сечения провода • ……. ∆КПД двигателя • Повышение потерь и снижение фактического КПД и коэффициента мощности • Применение двигателей в соответствии с нагрузкой; • Замена ЭД; • ....... ∆КПД насоса Снижение значения текущего КПД относительно нормативного для фактического технологического режима работы: • по причине износа проточной части; • по причине нерасчётных гидравлических явлений (кавитация, помпаж); • появление отложений на проточной части; • ……. • Восстановление ηNQH-характеристик; • Подбор оптимального насосного агрегата; • Обточка рабочих колес; • ……. Гидравлические потери • Потери в технологической системе (сеть потребителя); • Байпасирование насосной установки; • ……. • Оптимизация системы регулирования; • ……. Технический результат, который достигается предложенным решением, заключается в высокой достоверности комплексной оценки энергоэффективности технологической установки для перекачивания жидких сред за счёт выявлении нерациональных потерь в каждом её узле, а также в своевременной организации мероприятий по повышению её энергоэффективности. Разработанные мероприятия, направленные на повышение эффективности работы насосных станций, участвуют в оценке потенциала энергосбережения от их реализации. Далее производятся ранжирование и отбор мероприятий по рассчитанным показателям экономической привлекательности (IRR, NPV, PP, DPP). На рис. 3 представлены величины нерациональных потерь по выявленным причинам снижения эффективности работы насосных станций и потенциал к энергосбережению от внедрения экономически эффективных мероприятий с внутренней нормой доходности (IRR) более 20 %. Рис. 3. Причины возникновения нерациональных потерь и экономический эффект от внедрения мероприятий по повышению энергоэффективности работы насосных станций с IRR > 20 % Указанный алгоритм повторяют каждый раз при изменении технологического режима работы насосной станции, тем самым позволяя постоянно осуществлять контроль энергопотребления каждой её составной частью во время эксплуатации и с высокой точностью диагностировать те узлы, которые работают с низкой энергоэффективностью, и своевременно осуществлять разработку и реализацию мероприятий, направленных на повышение энергоэффективности технологической установки в целом. Возможна реализация данных мероприятий на основе автоматизированных систем [8-11]. Выводы. Для повышения эффективности работы насосного оборудования предприятия и, как следствие, повышения эффективности технологических установок требуется: - разработать и внедрить методику анализа энергоэффективности работы насосного оборудования (отсутствие эталонных значений УРЭ) [12]; - определить «простые» показатели эффективности и надежности работы насосов на местах (эффективные границы изменения давления и расхода, относительно паспортных характеристик насосов); - при снижении эффективности работы насосного оборудования внепланово проводить текущие и капитальные ремонты с целью восстановления их эффективности и, как следствие, повышать надежность их работы и устойчивость технологических установок; - определить порядок согласования изменения фактического технологического режима согласно плановой выработке продукции с определением эффективных диапазонов работы установленного насосного оборудования и в случае необходимости разработать и провести корректирующие мероприятия; - проводить анализ эффективности работы насосного оборудования после капитальных ремонтов; - сформировать единую базу данных оборудования насосных агрегатов и установленных приборов учета энергетических и технологических параметров, периодически проводить её верификацию [13, 14]; - создать удобную форму модели для определения экономической привлекательности разрабатываемых мероприятий; - ранжировать мероприятия с учетом времени их окупаемости и объема финансирования с целью их выборочной реализации в зависимости от финансовой стабильности компании, стоимости импортного и отечественного оборудования и иных факторов.

Об авторах

С. Ю Черномырдин

АО «ЭНЕРГОСЕРВИС»

Email: energosber@eservice.perm.ru

Ю. С Асессоров

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: asessorovys@mail.ru

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 27

PDF (Russian) - 16

Ссылки

• Ссылки не определены.