"Новости Электротехники N1(25)"Снижение потерь электрической энергии на малых предприятиях

< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал №2(26) 2004

В прошлом году в нашем журнале № 4 (22) 2003 был опубликован материал Алексея Пищура, в котором рассматривались проблемы нормирования электропотребления на многономенклатурных предприятиях малой мощности и были приведены методические основы разработки технически обоснованных норм.
Новая статья автора посвящена организации энергоменеджмента на предприятии, выработке мероприятий по снижению расхода электрической энергии, выявлению внутризаводских потребителей с «завышенным» электропотреблением, проведению первоочередного энергетического обследования и последующему внедрению мер по энергосбережению.

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

НЕБОЛЬШИЕ ЗАТРАТЫ ПРИ ЗНАЧИТЕЛЬНОМ ЭФФЕКТЕ

Алексей Пищур, аспирант МЭИ, г. Москва

Экономия ЭЭ при внутризаводском электроснабжении

Эти мероприятия имеют следующие организационные и технические аспекты:
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ

разработка стратегического плана и временного графика внедрения МСП
проведение расчетов по выбору и оценке оптимальных МСП
распределение ответственности подразделений за потери и проведение мероприятий по экономии в требуемые сроки
стимулирование и премирование
системы планирования и контроля
материально-технические ресурсы для реновации оборудования
договоры электроснабжения
пропаганда результатов эффективной энергетической политики

ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

измерение производственных показателей и сбор в общую базу данных
реализация оптимального управления режимами ЭП
установка и ввод в действие технических средств снижения потерь ЭЭ
установка и ввод средств измерений и автоматики
реализация потребителями режимов потребления реактивной энергии, установленной в договорах электроснабжения

Требования международного стандарта ISO:9001 [1] к системе управления качеством на предприятии ориентируют на измерение, анализ, контроль и улучшение производственных процессов, в частности, в отношении управления энергоресурсами (параграф 6). С целью повышения эффективности электропотребления (ЭП) в инфраструктуре малых предприятий необходимо внедрять систему управления энергосбережением и внутреннего энергоаудита. Это не требует больших затрат, но предполагает реорганизацию технологических и электрических служб, задействованных в обеспечении предприятий энергетическими ресурсами, мобилизацию сил, морального настроя в проведении энергосберегающих мероприятий.
Задачи управления энергосбережением
1. Организация учета потребления электроэнергии (ЭЭ) вкупе с созданием информационных автоматизированных баз данных по параметрам потребления ЭЭ с соответствующим программным обеспечением.
2. Осуществление контроля эффективности использования электроэнергии. Пересмотр существующих норм, правил, регламентов, определяющих расход электроэнергии в части энергосбережения.
3. Выявление источников нерационального использования энергоресурсов. Одновременно необходима разработка мероприятий по снижению потребления электрической энергии (МСП) для регулирования объемов потребления энергоресурсов.
Необходим также учет специфики производства и изменений в макроусловиях хозяйствования, существенное расширение имеющейся информационной базы, что позволит четче характеризовать экономическую обстановку и даст возможность принимать более эффективные производственно-технические решения.
Не обойтись здесь и без методов исследования и специального математического аппарата с использованием положений многомерного статистического анализа, описательной статистики, регрессионного анализа, кластер-процедур и анализа временных рядов ЭП. Методы определяются каждой из поставленных задач и в соответствии с руководством по статистическим методам применительно к международному стандарту ИСО 9001:1994 [2]. Производственная программа предприятия испытывает неизбежные толчки и броски, обусловленные как внешним рынком «потребителя», так и внутренним рынком «поставщика». Анализ этих экстремумов и исследование скрытой тенденции изменения рынка призван помочь предприятию избежать неблагоприятных последствий этих толчков. Сравнительный анализ позволит найти оптимальный минимум энергетических затрат при соответствующей загрузке предприятия, а также определить необходимый перечень экономически обоснованных организационно-технических мероприятий по проведению эффективной энергосберегающей политики. Развернутая технологическая и техническая структура управления малым многономенклатурным предприятием представлена на схеме .

Четыре группы мероприятий по снижению потерь
Исходя из особенностей получения эффекта, мероприятия по снижению потерь электроэнергии для исследуемых малых предприятий могут быть разделены на четыре группы:

мероприятия по совершенствованию управления режимами потребления электроэнергии;
мероприятия по автоматизации управления режимами электропотребления (регулирование графиков нагрузки и т.д.);
мероприятия по реконструкции внутри заводской системы электроснабжения;
мероприятия по совершенствованию учета электрической энергии.

Управление режимами электропотребления

Переключения в рабочей схеме электроснабжения, обеспечивающие снижение потерь ЭЭ за счет уменьшения потерь холостого хода и потерь за счет перераспределения потоков в элементах (например, отключение на предприятиях с двумя и более трансформаторами в режимах малых нагрузок одного из них);
регулирование напряжения в точках питания для минимизации потерь ЭЭ при его допустимых отклонениях у потребителей (установка косинусных конденсаторов и т.д.);
снижение потребления мощных электродвигателей постоянного тока заменой их на асинхронные с частотным регулированием;
выравнивание нагрузок фаз в сетях 0,4 кВ.

Автоматизация управления режимами электропотребления
Установка и ввод в работу:

автоматических регуляторов напряжения трансформаторов с РПН;
автоматических регуляторов реактивной мощности;
средств телеизмерений.

Реконструкция системы электроснабжения

ввод компенсирующих устройств на подстанции предприятия;
ввод технических средств регулирования напряжения (трансформаторов с продольно-поперечным регулированием, вольтодобавочных трансформаторов, РПН и т.д.);
ввод дополнительных коммутационных аппаратов.

Совершенствование учета электрической энергии

обеспечение работы измерительных трансформаторов и электросчетчиков в допустимых условиях (отсутствие перегрузки, требуемая температура, отсутствие вибраций оснований счетчика и т.д.);
замена измерительных трансформаторов на трансформаторы с улучшенными характеристиками и с номинальными параметрами, соответствующими фактическим нагрузкам;
замена существующих приборов учета на приборы с улучшенными характеристиками;
периодические проверки условий работы электросчетчиков.

Примеры внедрения МПС
Разработанная методика анализа, нормирования и краткосрочного прогнозирования параметров электропотребления внедрена в структуру управления и планирования хозяйственной деятельности молочного завода. На основе проведенных исследований на предприятии были выявлены цеха с возможным перерасходом электроэнергии и потенциально подходящие для внедрения МПС. Удельное потребление ЭЭ в этих цехах было неустойчивым и непропорциональным изменению производственных мощностей. Приведем два примера внедрения МПС.

Использование преобразователей частоты
В одном из цехов сушки на главном вентиляторе установлен электродвигатель постоянного тока мощностью 37 кВт. В качестве МСП было предложено использование асинхронных двигателей с преобразователями частоты. К настоящему моменту в мировой практике широко используется частотно-управляемый электропривод со стандартными короткозамкнутыми асинхронными электродвигателями общего применения. Это обусловлено появлением большого количества совершенных и относительно недорогих преобразователей ЧРП, построенных на современной элементной базе.
Применение ЧРП позволяет экономить потребление ЭЭ за счет точного и оптимального регулирования скорости в составе механизмов; увеличить объем выпускаемой продукции и производительность технологического оборудования; снизить потери сырья; повысить качество продукции; уменьшить затраты на дорогостоящий ремонт двигателей постоянного тока. Главным параметром при выборе частотного преобразователя является потребляемый электрический ток двигателя, поскольку он определяет режим работы выходных силовых транзисторов. Необходимо учитывать, что частотное регулирование электроприводов имеет свою специфику и ограничения.
При выборе и установке ЧРП необходимо обратить внимание на вопросы электромагнитной совместимости, поскольку ключи в инверторе коммутируют значительный ток нагрузки за время 0,1...1 мкс, создавая серьезные электромагнитные помехи. Влияет ЧРП и на качество ЭЭ в питающей сети, засоряя ее высшими гармониками. В ближайшем будущем это может привести к надбавкам к тарифу на ЭЭ. Необходимо предусмотреть охлаждение регулируемого двигателя на низкой частоте вращения.
Сегодня на рынке частотно-регулируемого электропривода представлены многие известные зарубежные и отечественные производители в этой области. Модельные ряды включают в себя преобразователи мощностью от 0,4 кВт до 500 кВт напряжения питания 3 х 380 В 50 Гц. В области политики качества продукции производитель опирается на стандарт для низковольтной подстройки частоты питания системы электродвигателя EN 61800-2 и стандарт по электромагнитной совместимости EN 61800-3.
Окончательный выбор производителя-поставщика осуществлялся исходя из сроков поставки, перечня предоставляемых услуг по наладке и шеф-монтажным работам и условий послепродажного обслуживания. Количественная оценка эффекта внедрения от экономии сырья и ЭЭ предполагает снижение себестоимости продукции цеха на 4–5%.

Применение новых установок
В одном из цехов находятся большие холодильные камеры, хладоносителем является аммиак, вследствие чего на предприятии установлены аммиачные компрессоры, находящиеся в отдельном здании. Мощность двигателей аммиачных компрессоров наибольшая по всему заводу. Все заводские двигатели мощностью более 110 кВт установлены именно здесь. Из-за специфики работы холодильного оборудования и аммиачного хозяйства часть компрессоров работает постоянно, независимо от режимов работы цеха, даже во время полного останова цеха. Это приводит к большим потерям на холостой ход и, в принципе, к неоправданно большому потреблению ЭЭ.
Было предложено внедрить холодильный агрегат с другим хладоносителем, а именно с пропиленгликолем. Технические условия эксплуатации установки были согласованы с главным технологом и главным энергетиком завода.
Технические характеристики установки: потребляемая мощность при номинальном расходе хладоносителя 3,41 кВт. Ожидаемая экономия ЭЭ составляет 250–300 тыс. кВт•ч в месяц, что позволит снизить общее ЭП по заводу, а также затраты на ремонт и замену мощных двигателей. Срок окупаемости нового агрегата составит 2–2,5 года.
Систематизация и рассмотрение существующих методов и подходов к нормированию ЭП, одновременно с анализом предприятий с многономенклатурным производством как объекта исследования, выявили наличие потребности предприятий в эффективной методике расчета удельных норм потребления электрической энергии. Существующие сегодня нормы на предприятиях, отраслевые нормы дают существенную погрешность и не позволяют провести внутренний энергоаудит на предприятии, выявить места перерасхода ЭЭ.
На основе разработанной методики анализа, нормирования и краткосрочного прогнозирования параметров электропотребления (сопровождаемой информационным и алгоритмическим обеспечением с помощью программного комплекса, основанного на статистических пакетах) определены общепроизводственные, на границе раздела «потребитель-энергоснабжающая организация», и цеховые удельные нормы потребления электрической энергии.
Определение норм электропотребления позволяет решить задачи планирования заявляемой мощности и выявления внутризаводских потребителей с «завышенным» электропотреблением для проведения первоочередного энергетического обследования и последующего внедрения мер по энергосбережению.

ЛИТЕРАТУРА
Системы управления качеством – требования. 9001:2000 (Quality management systems — Requirements).
Руководство по статистическим методам применительно к ИСО 9001:1994 (Guidance on statistical techniques for ISO 9001:1994)