Совершенствование работы общепромышленных систем и оборудования

К общепромышленным системам и оборудованию, имеющимся практиче­ски на каждом предприятии, относят компрессоры, системы вентиляции и во­доснабжения, подъемно-транспортное оборудование, системы освещения и некоторые другие.

Компрессоры. По принципу действия компрессоры подразделяют на два класса. В лопаточных машинах (центробежных, осевых, диагональных, ком­бинированных) сжатие воздуха осуществляется центробежными или осена-правленными силами при вращении рабочих колес со специальными лопат­ками. В объемных компрессорах (поршневых, ротационных, винтовых) воздух сжимается в результате уменьшения объема. Наибольшее распространение в промышленности получили поршневые компрессоры, подразделяющиеся, в свою очередь, по числу ступеней сжатия на одноступенчатые, двухступенча­тые, дифференциального действия и многоступенчатые. Рабочими телами в компрессорах могут быть воздух, кислород, азот, водород, аммиак, окись уг­лерода и другие газы. Повышение эффективности электроснабжения при про­изводстве сжатого воздуха связано с совершенствованием конструкций и экс­плуатации компрессоров, рациональным распределением, транспортировкой и использованием сжатого воздуха.

Годовая эффективность электроснабжения при замене компрессоров ста­рой конструкции новыми повышается на

Глава 18. Энергосбережение на промышленных предприятиях

AW=(P„-P_m,)T, (18.9)

где Р_СТ, Р_нов — мощности компрессоров соответственно старой и новой кон­струкций, кВт; X — время работы компрессора за год, ч.

Средневзвешенный удельный расход электроэнергии для компрессорной станции

w_cp = а>Ди>,)/0>Д), (18.10)

где к_; — коэффициент использования рабочего времени каждого компрессо­ра; Q, — производительность каждого компрессора, м³/ч; w_t — удельный рас­ход электроэнергии каждого компрессора, кВтч/тыс. м³.

Оптимальное энергетическое использование имеющегося парка компрес­соров с учетом их характеристик позволяет экономить до 32 % энергии. По­вышение эффективности электроснабжения за счет подогрева сжатого возду­ха после компрессора составляет

AW=Q,22QAtwx, (18.11)

где Q — расход сжатого воздуха, м³/мин; At — подогрев воздуха, °С; w — удельный расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха, кВтч/м³.

Большие резервы по повышению эффективности электроснабжения связа­ны с рациональным использованием сжатого воздуха. В свою очередь это направление разделяется на два: снижение неоправданных потерь в сетях сжа­того воздуха, рациональное использование сжатого воздуха непосредственны­ми потребителями.

Ликвидация утечек сжатого воздуха повышает эффективность электроснаб­жения в соответствии с выражением

AW=IQ,wt, (18.12)

где Q_i — расход воздуха через отверстия и неплотности в пневмосети, м³/мин; w — удельный расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха; / — ко­личество мест утечки, от 0 до п; х — время утечек в течение года, мин.

Величины утечек гиперболически увеличиваются с ростом диаметра отвер­стия и давления сети. Повысить эффективность электроснабжения устранени­ем утечек сжатого воздуха в сетях можно до 30—40 %. В настоящее время отсутствуют какие-либо нормативы утечек. При качественном уровне эксплу­атации воздушных сетей, предусматривающем их регулярную проверку на плотность, этот показатель снижается до 8—10 %.

Системы вентиляции. Повышение эффективности электроснабжения сис­тем вентиляции связано с совершенствованием конструкции вентиляторов и регулированием их производительности. Изменение угла установки лопаток колес обеспечивает до 6—10 % экономии энергии. Сопоставление различных

18.5. Совершенствование работы общепромышленных систем и оборудования 561

Таблица 18.2. Сопоставление различных способов регулирования
Способ регулирования		Расход электроэнергии (%) при подаче воздуха, %
			70 80 90
Изменением угла лопастей Направляющим аппаратом Дросселированием	10 43 58	20 48	25 52 75	35 50 70 57 68 80 81 88 95	100 100 100

способов регулирования приведено в табл. 18.2. Наиболее эффективным по сравнению с указанными способами является применение многоскоростных электроприводов, позволяющее экономить до 20—30 % энергии.

Автоматическое регулирование вентиляционными установками по темпе­ратуре наружного воздуха дает до 10—15 % экономии электроэнергии. Приме­нение тепловых завес позволяет повысить эффективность использования эле­ктроэнергии на величину

AW=P(t_0M-t_0B), (18.13)

где Р — мощность оборудования тепловой завесы, кВт; Х_{0 п} — время работы тепловой завесы в течение отопительного периода, ч; х_ов — время, необходи­мое для работы тепловой завесы при открытых воротах, ч.

В ряде случаев представляется целесообразным применение для тепловых завес двухскоростных двигателей, работающих на низшей ступени при закры­тых воротах, и на высшей — при открытых воротах. Эти мероприятия позво­ляют экономить до 70 % электроэнергии. Следует отметить, что при автома­тической блокировке работы тепловых завес одновременно достигается значительная экономия энергии, расходуемой на обогрев зданий.

Повышение эффективности электроснабжения за счет отключения венти­ляционных установок во время межсменных и обеденных перерывов опреде­ляют по формуле

&W=Pt, (18.14)

где Р — установленная мощность электродвигателя привода вентилятора, кВт; х — продолжительность отключения вентилятора, ч/год.

Системы водоснабжения. В соответствии со структурой имеются резервы экономии энергии в системах производственного водоснабжения, связанные с работой насосных установок, сетей и потребителей воды. В зависимости от относительной величины свежей воды, поступившей в систему, существуют системы с прямоточным или последовательным использованием воды, систе­мы оборотного водоснабжения, а также системы смешанного водоснабжения.

Удельный расход электроэнергии ^(кВтч/м³) при перекачке воды насосом любой конструкции определяется по формуле

W= (0,00272Я)/(_ЛдЛ„), (18.15)

Глава 18. Энергосбережение на промышленных предприятиях

где Н — напор, м, водяного столба; Т]_д — КПД электродвигателя; ц_н — КПД насоса (КПД поршневых насосов 0,6-0,9; для центробежных насосов низко­го напора 0,4-0,7, среднего 0,5—0,7, высокого 0,6-0,8; насосы новых конст­рукций имеют КПД до 0,9); повышение КПД насосов обеспечивается благо­даря минимальным зазорам в уплотнениях, изменениям геометрии проточной части и др.

Повышение эффективности энергоснабжения за счет замены устаревших насосов новыми определяется по формуле

ДЖ= (0,00272Я<2т)/[Т1_д(т}_нов._и " 1\„.Л (18.16)

где Q — производительность насоса, м³/ч; т — число часов работы насоса, ч/год; Лнов н> Лет н ^— КПД нового и старого насосов.

Регулирование режима работы насоса можно осуществлять напорной или приемной задвижкой, изменением частоты вращения электродвигателя, изме­нением числа работающих насосов. При регулировании задвижкой с умень­шением расходов воды КПД насоса снижается, а напор возрастает, следова­тельно, удельный расход электроэнергии повышается. Использование задви­жек допускается, в основном, для мелких насосов. При регулировании изме­нением частоты вращения КПД насоса и электродвигателя снижается, умень­шается и напор воды при практически не меняющихся расходах электроэнер­гии. При изменении числа работающих насосов КПД двигателя и насоса со­храняется, величина напора и также расходы электроэнергии на водоснабже­ние снижаются. Самым экономичным считается регулирование изменением числа насосов, а также частоты вращения двигателя.

Подъемно-транспортное оборудование. На всех промышленных предприяти­ях имеется подъемно-транспортное оборудование различной мощности и на­значения: мостовые краны, подвесные конвейеры, подъемно-транспортные установки для перемещения людей и грузов, конвейерные линии ленточного, скребкового и другого типов, электротранспорт на аккумуляторных батареях, трубопроводные транспортные установки, электромагнитная транспортировка стальных изделий и др.

Наибольшие резервы повышения эффективности электроснабжения подъ­емно-транспортного оборудования, зависящие от полноты их загрузки, опре­деляются выражением

ЛГ=1/>А_агр._вхт,., (18.17)

где Р_{ — мощность электродвигателя, кВт; £_загрвх — коэффициент загрузки дви­гателя при работе вхолостую; /', т,. — количество и время работы электродви­гателей оборудования вхолостую.

Аналогично оцениваются резервы повышения эффективности энергоснаб­жения в промышленных установках по подъему-спуску за счет ликвидации нарушения графика их работы:

18.5. Совершенствование работы общепромышленных систем и оборудования 563

bW=P_i(n^_T-n_vaw)N, (18.18)

где Р — электрическая мощность подъемной машины, кВт; х_ц — время цик­ла, ч; л_факт — фактическое количество циклов, сделанных подъемной установ­кой за сутки вне графика (определяется по записи, регистрации, спуска-подъ­ема); я_разр — количество циклов, которое было разрешено сделать за сутки подъемной установке вне графика с обязательным их документированием; N — количество рабочих дней в году.

К мероприятиям по энергосбережению относят: приведение в соответствие грузоподъемности кранов с перевозимыми грузами (снижение расхода элект­роэнергии в 5—10 раз); замену изношенных подкрановых путей новыми (сни­жение вдвое); замену мостовых кранов подвесными конвейерами (снижение в 4-5 раз).

Основные нерациональные потери энергии для электрического транспор­та на аккумуляторных батареях связаны с использованием батарей с просро­ченными сроками службы, что приводит к увеличению количества циклов за­ряд-разряд. Повышение эффективности электроснабжения за счет обновления таких батарей определяется по формуле

AW=wnk(\-l/K), (18.19)

где w = (1,05ОТ)/1000 — расход электроэнергии на зарядку батареи, кВтч; (U — напряжение на стороне выпрямленного тока, В; / — ток зарядного устройства, А; 1,05 — коэффициент, учитывающий падение напряжения в подводящих кабелях и контактных соединениях); п — число батарей с просро­ченным сроком службы; к — количество циклов заряд-разряд батарей акку­муляторов с просроченным сроком службы за год; К — численный коэф­фициент, показывающий, на сколько чаще необходимо заряжать батареи с просроченным сроком службы по сравнению с новыми батареями.

Системы освещения. Повышение эффективности использования энергии в системах освещения определяется установленной мощностью осветительных установок относительно общей мощности, которая составляет: для черной ме­таллургии 3—12, цветной 1—5, машиностроения 3—6, нефтехимии 3-5, хими­ческой промышленности 2,5-4, полиграфии 12-18, электротехнической про­мышленности 8—15, текстильной 25-30, кабельной 3—4, угольной 1—2 %.

По способу генерирования источники света подразделяют на температур­ные лампы накаливания ЛН и люминесцентные.

Классификация люминесцентных ламп, в которых невидимое ультрафио­летовое излучение плазмы преобразуется с помощью люминофоров в свет: лампы белого света типа ЛБ, холодно-белого света (ЛХБ), тепло-белого света (ЛТБ), дневного света (ЛД) и лампы ЛДЦ — дневного света при правильной цветопередаче, обеспечивающей сохранение цвета объекта таким, каким бы он был при естественном освещении; лампа ДРЛ — дуговая, ртутная; лампа НВД — натриевая, высокого давления. Электроэнергетическая эффективность

Глава 18. Энергосбережение на промышленных предприятиях

Таблица 18.3. Сравнительная эффективность экранирования в помещениях промышлен­ных предприятий

Арматура

Зрительный комфорт, % от максимума

КПД, %

Параболическая Из темного металла Тонирование стекла Из белого металла Поляризатор Прозрачное стекло Пластмассовая Диффузор

до 99 70-90 65-95 65-85 60-70 50-85 50-70 40-50

35-45 24-40 30-65 35-45 55-60 45-70 45-55 40-60

ламп различна (см. справочники), что делает целесообразной замену одних типов ламп на другие. Например, замена ЛН на ДРЛ экономит до 40 % энер­гии. Повышение эффективности может быть и от применения рациональных типов арматуры (табл. 18.3).

Повышение эффективности электроснабжения за счет своевременного от­ключения осветительных установок в дневное время определяется по формуле

№=РкШ70-т),

(18.20)

где Р — мощность всех невыключенных осветительных установок; к_с — коэф­фициент спроса, определяемый для различных производственных помещений по справочным данным; т_ж — число часов использования максимума освети­тельной нагрузки.

Коэффициенты спроса осветительных установок к_с промзданий в зависи­мости от типа производственного помещения:

Мелкие производственные здания........................................... 1,0

Здания, состоящие:

из ряда отдельных помещений........................................... 0,95

из отдельных крупных пролетов....................................... 0,95

Заводоуправление, столовая, вычислительный центр............ 0,9

Цеховые конторы, бытовки, лабораторные здания................ 0,8

Складские помещения, электрические подстанции................. 0,6

Годовое число часов использования максимума относительной нагрузки промпредприятий т^ в зависимости от характера осветительной нагрузки для местности с широтой 56°:

Цеховое освещение при работе:

односменной........................................................................... 250

двухсменной.......................................................................... 1850

трехсменной........................................................................... 4000

Аварийное освещение................................................................. 4800

18.5. Совершенствование работы общепромышленных систем и оборудования 565

Освещение заводской территории: до 24 ч........................................... до 1 ч............................................. на всю ночь.................................... Охранное освещение, включаемое на всю ночь

1750 2450 3600 3600

В соответствии с седьмым изданием ПУЭ коэффициент спроса для расче­та групповой сети освещения зданий, всех звеньев сети аварийного освеще­ния, расчета сети наружного освещения следует принять равным единице. Од­нако при расчете экономии к_с следует учитывать, так как это повышает точность. Для других широт т_ос следует умножить на поправочный коэффици­ент 0,7—1,4 при односменной работе и на 0,96—1,05 при двух- и трехсменной работах. Для существующих систем освещения экономия электроэнергии свя­зана с регулированием питающего напряжения, достоинство регулирования — возможность плавного изменения светового потока. В качестве регуляторов используются тиристорные ограничители напряжения типа ТОН. Экономия складывается за счет устранения двух факторов: перерасхода электроэнергии и стоимости замены преждевременно перегорающих ламп.

Эффект дает установка полупроводниковых преобразователей переменного тока серии ППТТ. Они предназначены для комплектования электрооборудо­вания сетей освещения промышленных предприятий с лампами накаливания, разрядными лампами высокого давления с индуктивным балластом, разрядны­ми лампами низкого даачения (люминесцентными) с индуктивно-емкостным балластом и дуговыми ксеноновыми трубчатыми лампами в электроустановках с глухозаземленной нейтралью с целью поддержания заданной уставки эффек­тивного фазного напряжения при повышении питающего фазного напряжения до 1,3 номинального значения; своевременного отключения и включения при дополнительном применении фотореле; снижения освещенности во время пе­ресменок и обеденных перерывов при применении программных реле.

Потери светового потока при эксплуатации осветительных установок из-за загрязнения составляют 16 %, из-за загрязнения стен и потолков — 19 %, из-за старения ламп — 13 %, а в пыльных и грязных промышленных помещениях на­блюдается понижение освещенности в 8—10 раз. Своевременная замена светиль­ников, их чистка, мойка и своевременная окраска стен, потолков, окон, фрамуг и цехового оборудования позволяют экономить 5 % электроэнергии. При со­ставлении графиков обслуживания осветительных установок следует по возмож­ности совмещать очередную замену ламп с очередной чисткой светильников.

Периодичность чистки светильников регламентируется. В частности для повышения эффективности энергоснабжения осветительных установок за счет соблюдения регламента профилактических работ по поддержанию надле­жащего уровня как самих светильников, арматуры, так и чистоты стен, потол­ков, оконных проемов, своевременной очистки и покраски поверхностей счи­тается необходимым установить следующие сроки профилактики (чистки): для помещений с большим выделением пыли, дыма и копоти (плавильные,

Глава 18. Энергосбережение на промышленных предприятиях

литейные и кузнечные цеха, цементные, обогатительные предприятия, скла­ды сыпучих и летучих материалов) — 2 раза в месяц; для помещений со сред­ним выделением загрязняющих компонентов (прокатные, механические, сбо­рочные цеха) — 1 раз в 2 месяца; для помещений с малым выделением пыли (лаборатории, конструкторские бюро, контейнерные склады) — 1 раз в 3 ме­сяца; для наружного освещения — 1 раз в 4 месяца.

Дата добавления: 2015-07-17