Технологические системы и оборудование
Энергетическое обследование технологических систем и оборудования направлено на оценку потребления энергоресурсов относительно полезной механической или тепловой работы, выполняемой производственными установками. Для определения состава обследования необходимо разграничить энергозатраты приводов, тепловых процессов и вспомогательных систем, а затем сопоставить их с фактической технологической нагрузкой.
Насосное, компрессорное, паровое, термическое и другое технологическое оборудование выполняет различные производственные функции. Поэтому единый показатель потребления электроэнергии или топлива не позволяет непосредственно сравнивать эффективность таких установок. Для каждого типа оборудования необходимо установить собственную границу энергетического баланса, полезный результат работы и характерные эксплуатационные режимы.
Разграничение энергетических потоков и технологической нагрузки
При обследовании сначала определяют, какие энергоресурсы поступают к оборудованию и на выполнение какой технологической задачи они расходуются. Для электрических приводов необходимо сопоставить потребляемую мощность с выполняемой механической работой. Для термического оборудования рассматривают связь расхода топлива или электроэнергии с полезным нагревом. Для паровых систем дополнительно учитывают распределение пара и возврат конденсата.
Граница энергетического баланса определяет состав оборудования и энергетических потоков, включённых в расчёт. Если общий электрический ввод обеспечивает несколько технологических установок, его показания характеризуют совместное потребление, но не позволяют непосредственно установить эффективность каждой машины.
При этом необходимо учитывать связанные вспомогательные системы. Их энергопотребление может входить в общие затраты на выполнение технологической операции. Если часть вспомогательной нагрузки учитывается отдельно, важно согласовать границы показателей, чтобы не исключить необходимые затраты и не учитывать их повторно.
В результате для каждого рассматриваемого процесса устанавливают связь между поступающей энергией, фактической нагрузкой и полезным технологическим результатом.
Почему разные виды оборудования требуют разных показателей эффективности
Энергетические характеристики производственного оборудования зависят от физического процесса, который оно обеспечивает. Для насосных и компрессорных установок существенное значение имеют условия движения рабочего тела и сопротивление присоединённой сети. Для печей — режимы нагрева и тепловая инерция. Для паровых систем — организация распределения пара и возврата конденсата.
Поэтому одинаковое изменение потребления может иметь различные причины. Рост электрической нагрузки насоса или компрессора необходимо рассматривать с учётом параметров сети. Изменение расхода энергии печи — с учётом продолжительности теплового цикла и технологического выпуска. Для паровой системы требуется разграничить производство пара, его полезное использование и связанные потери.
Удельное энергопотребление характеризует количество затраченной энергии относительно установленного полезного результата. Однако полезный результат для разных технологических процессов неодинаков. Именно поэтому показатели различных машин нельзя объединять в один коэффициент эффективности без согласования инженерных границ и единиц сравнения.
Влияние производственного режима на энергопотребление
При анализе технологических установок необходимо различать постоянную и переменную нагрузку. Оборудование может расходовать энергию при подготовке к работе, в ходе выполнения производственной операции и в периоды изменения технологического режима.
Для сопоставления энергетических показателей используют режимные карты и часовые профили. Они помогают определить, при каких условиях оборудование потребляет энергию, сколько продолжается соответствующий режим и как меняется полезная производственная нагрузка.
Сопоставимый режим — это период работы, в котором энергетические показатели можно корректно связать с соответствующими технологическими условиями. Если измерения получены при различной загрузке, их непосредственное сравнение не подтверждает изменение эффективности.
Особое значение имеет производственный выпуск. Увеличение общего энергопотребления цеха может быть вызвано изменением ассортимента продукции или сменности. В таком случае увеличение расхода энергии само по себе не свидетельствует о технической неисправности.
Для определения возможной неэффективности необходимо сначала установить, как изменились состав выпуска, продолжительность работы и нагрузка оборудования. Только после этого можно выбирать конкретные измерения для проверки технических причин.
Исходные сведения для определения границ обследования
Основу предварительной оценки составляют режимные карты, часовые профили, паспорта приводов и печей, сведения о расходе рабочего тела и фактическом технологическом выпуске.
Режимные карты позволяют установить предусмотренные условия работы оборудования и сопоставить их с фактической эксплуатацией.
Часовые профили необходимы для определения изменения энергетической нагрузки во времени и разграничения постоянных и переменных режимов.
Паспорта приводов и печей содержат характеристики соответствующих установок, необходимые для установления технических границ дальнейшей проверки.
Расход рабочего тела позволяет связать энергетические затраты насосных, компрессорных и паровых систем с выполняемой технологической задачей.
Данные о технологическом выпуске необходимы для сопоставления потребления энергоресурсов с фактическим результатом производственного процесса.
Эти материалы рассматривают совместно с расположением точек энергетического учёта. Показатели должны относиться к одной расчётной границе и сопоставимому периоду. Если потребление измеряется для группы установок, а выпуск известен для отдельной операции, необходимо предварительно уточнить распределение нагрузки.
Как выбрать направление обследования
Направление дальнейшей технической проверки определяется используемым энергоносителем, типом полезной работы и составом оборудования. В рамках раздела предусмотрены пять непосредственных направлений.
- Насосное оборудование — для сопоставления электрических затрат на работу насосов с полезной перекачкой и гидравлическими условиями присоединённой сети.
- Компрессорное оборудование и системы сжатого воздуха — для анализа электрического потребления компрессорной станции, давления, полезной подачи воздуха и возможных утечек.
- Паровые системы — для разграничения производства пара, его распределения, полезного использования и возврата конденсата.
- Печи и термическое оборудование — для сопоставления расхода топлива или электроэнергии с полезным нагревом и продолжительностью теплового цикла.
- Технологическое оборудование — для определения энергоёмкости конкретных станков и производственных операций относительно фактического выпуска и качества продукции.
Если производственный объект объединяет несколько перечисленных систем, сначала устанавливают границы каждой из них. Затем определяют взаимосвязанные нагрузки и показатели, необходимые для раздельной оценки. Такой порядок позволяет сохранить целостность производственного энергетического баланса без смешения различных технологических функций.
Результат определения состава обследования
Результатом предварительного анализа становится выбор направлений технического обследования по используемому энергоносителю и типу полезной работы. Для каждого направления устанавливают состав оборудования, доступные исходные данные и параметры, необходимые для дальнейших измерений.
Если сведения о режимах эксплуатации неполны, сначала уточняют функцию оборудования и характер нагрузки. Без этого нельзя обоснованно выбрать способ измерения или определить, какие показатели следует использовать для оценки эффективности.
Для технического заказчика такой результат позволяет определить последовательность дальнейшей проверки: разграничить производственные процессы, установить соответствующие энергетические потоки и перейти к обследованию конкретного типа оборудования.
Главное ограничение заключается в том, что общий расход энергоресурсов не позволяет установить эффективность разнородных технологических машин. Количественные выводы о возможных потерях и мероприятиях требуют подтверждённых измерений, согласованных границ учёта и сопоставимых рабочих режимов.