авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 14 |

«УДК 620.9 ББК 31.27 С78 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Методы и средства энерго- и ресурсосбережения» подготовлен в рамках ...»

-- [ Страница 6 ] --

организационные мероприятия: проведение определенной кадровой политики при формировании коллектива строителей, организацию системы учета общественного мнения, выполнение работ по переселению по юриди ческим договорам заказчика с каждой семьей;

мероприятия, связанные с материальными затратами: проведение пе риодических медицинских обследований местных жителей не только в пери од строительства объекта, но и в первые годы его эксплуатации;

строительст во по согласованному с местными властями списку объектов жилищного хо зяйства, соцкультбыта, коммуникаций, домов отдыха, подсобных хозяйств и др.;

археологические исследования и раскопки, вынос памятников культуры и истории из зоны водохранилища;

мероприятия в период эксплуатации объекта: отчисление части прибы ли от реализации электроэнергии в местный бюджет, уменьшение платы за электроэнергию в населенных пунктах, расположенных вблизи водохрани лища, перевод на электроотопление домов в зоне влияния объекта.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -159 2. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 2.5. Утилизация отходов электроэнергетической отрасли 2.5.10. Влияние АЭС на окружающую среду Сторонники атомных станций обычно подчеркивают минимальное, по сравнению с другими энергоисточниками, влияние этих объектов на окру жающую среду при нормальных условиях эксплуатации. В этом случае, как правило, учитываются только выбросы и сбросы от самой атомной электро станции и не рассматривается экологическое влияние многочисленных пред приятий ядерного топливного цикла, обеспечивающих нормальную работу АЭС. Очевидно, что для более полного исследования влияния атомной энер гетики на природу и человека необходима комплексная оценка всех стадий этого вида энергетического производства.

Еще до начала эксплуатации АЭС необходимо получить топливо. В ка честве топлива обычно используется обогащенный уран U235. Запасы естест венного урана на Земле значительны, но он довольно равномерно распреде лен в гранитных породах и морской воде и почти не имеет концентрирован ных месторождений. Сегодня наиболее рентабельными считают месторождения урана с содержанием не менее 0,005 %. Получение чернового урана из такой руды требует значительных энергозатрат и создает большое количество отходов вмещающих пород, а также способствует поверхностно му загрязнению территории естественными радионуклидами и, как всегда, образованию промышленных стоков, атмосферных выбросов. Обогащение урана изотопом, содержание которого не превышает 0,7 %, представляет со бой сложную инженерную задачу, требующую высоких технологий, огром ных энергозатрат, неизбежных выбросов и сбросов, а также появления ра диоактивных отходов во всех состояниях.

Изготовление из обогащенного урана тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и топливных кассет для АЭС доступно не всем даже относительно развитым странам из-за бесконтактной технологии, довольно высокой ток сичности изготовления, высокой энергоемкости и трудностей решения во просов долговременного хранения радиоактивных отходов.

Нормальная (безаварийная) эксплуатация АЭС порождает множество радиоактивных жидких, газообразных, твердых отходов. Сброс этих радио активных искусственных элементов вызывает их сорбцию в природных объ ектах до недопустимых концентраций и далее миграцию по природным и трофическим системам непосредственно к человеку.

Отработанное топливо АЭС после нескольких лет хранения должно поступить на перерабатывающие заводы. Такие страны, как США, Германия, Англия, Канада, сегодня не готовы полномасштабно перерабатывать отрабо танное топливо и предполагают долговременное хранение его на АЭС. При переработке отработанного топлива требуются современные мощные высо котехнологичные промышленные конгломерации типа «Маяк» (Челябинск 40, Челябинская область), последствия работы которых влияют на окружаю щую среду и создают новые проблемы по долговременному захоронению ра диоактивных отходов. Сегодня эти проблемы не разрешены даже в теорети Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -160 2. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 2.5. Утилизация отходов электроэнергетической отрасли ческом плане. И, наконец, отработавшие атомные объекты в отличие от лю бых других технических сооружений не могут быть оставлены без постоян ного наблюдения во избежание естественного и искусственного распростра нения радиоактивности. Эти объекты должны быть уничтожены, упакованы в химически стойкие и физически крепкие контейнеры и помещены на долгие годы (геологические периоды) в недоступные или труднодоступные природ ные или техногенные образования. Катастрофы на АЭС способны уничто жить любую выгоду АЭС. Авария на АЭС Три-Майл-Айленд (США) обош лась налогоплательщику в 300 млрд долл. это больше капитальных затрат на все АЭС США. Чернобыльская авария несоизмеримо серьезнее по своим последствиям, расходы мирового сообщества на ликвидацию этих последст вий превысили десятки триллионов долларов. Нескоро существующие АЭС окупят эти затраты.

К сожалению, неизвестны проекты полномасштабного атомно промышленного комплекса, выполненного полностью в соответствии с су ществующими нормами и правилами, а также нет общей экономической оценки его работы с учетом всех факторов влияния на окружающую среду.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -161 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.1. Общие направления энергосбережения По прогнозам потенциал энергосбережения в России на уровне 2010 г.

уценивается порядка 500–600 млн т у. т, причем на долю промышленности приходится около 40 %. Для определения потенциала энергосбережения на действующих промышленных предприятиях необходимо проведение энерго аудитов предприятий [32].

При разработке мероприятий по энергосбережению на промышленных предприятиях следует помнить, что имеются два направления экономии:

1) экономия ТЭР путем совершенствования энергоснабжения;

2) экономия ТЭР путем совершенствования энергоиспользования.

Если мероприятия первой группы разрабатываются энергетиками, то для разработки мероприятий второй группы необходимо привлекать технологов.

Во многих публикациях при рекомендациях по энергосберегающим мероприятиям не учитывается фактор переходного периода в нашей эконо мике и промышленности. Как показывают многочисленные исследования, загрузка технологического оборудования на действующих промышленных предприятиях упала до значений 0,1–0,2 от проектной производительности, что привело к резкому возрастанию удельных расходов энергоносителей.

Этим объясняется, что при спаде промышленного производства за период с 1992 по 1999 г. более чем на 50 % энергопотребление промышленности сни зилось всего на 20–25 %.

Экономия ТЭР путем совершенствования энергоснабжения. Меро приятия данной группы могут снизить потребление ТЭР на 10–15 %. Они яв ляются мало- или среднезатратными, и их надо внедрять в первую очередь.

К этой группе мероприятий относят:

1. Снижение потерь энергоносителей в системах энергоснабжения.

Основные причины больших потерь энергоносителей в системах энерго снабжения связаны с нерациональным устройством и эксплуатацией этих систем. Протяженность тепловых сетей на ряде предприятий превышает км, что приводит к большим потерям тепловой энергии. Несовершенство то пливоподачи приводит к большим потерям топлива. Наблюдаются большие потери в сетях сжатого воздуха и водоснабжения. Низкая загрузка трансформаторов и электрических сетей также увеличивает потери в системах энергоснабжения.

2. Уменьшение числа преобразований энергоносителей. Так как каждое преобразование энергии связано с потерями, то чем меньше последователь ных преобразований претерпевает энергия, тем выше общий КПД. Например, экономически целесообразна замена сжатого воздуха электроэнергией всю ду, где это возможно по технологическим условиям.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -162 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.1. Общие направления энергосбережения 3. Автоматизация энергоснабжающих установок – отопительных аг регатов и бойлерных установок, систем топливо- и электроснабжения.

4. Повышение качества энергоносителей. Изменение параметров энер гоносителей (давления, температуры, влажности, сернистости, зольности, показателей качества электроэнергии и т. п.) приводит к ухудшению качества продукции и перерасходу энергоносителей.

Экономия ТЭР путем совершенствования энергоиспользования.

Данные мероприятия могут дать наибольшее снижение потребления ТЭР (до 30 %), но они в основном являются многозатратными.

К этой группе мероприятий относят:

1) организационно-технические мероприятия, связанные в основном с повышением качества технического обслуживания оборудования и его ремон тов;

2) выбор наиболее экономичных энергоносителей. Многие технологи ческие процессы могут выполняться с различными энергоносителями. По этому правильный выбор конечного энергоносителя в технологических про цессах дает выигрыш, намного больший, чем внедрение энергосберегающих мероприятий в существующих энергорасточительных технологиях.

Правильный выбор энергоносителей актуален и с экологической точки зрения, так как ужесточение требований к выбросам СО2 и других так назы ваемых остаточных газов (N2O, О3, СН4 и др.) приводит к большим затратам на снижение этих выбросов. Особенно актуальна эта проблема для различ ных видов технологического нагрева;

3) совершенствование действующих технологических процессов, мо дернизацию и реконструкцию оборудования;

4) внедрение технологических процессов, оборудования, машин и меха низмов с улучшенными и энерготехнологическими характеристиками;

5) повышение степени использования вторичных энергоресурсов;

6) утилизацию низкопотенциального тепла.

3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение Оценка качества ЭЭ необходима по целому ряду причин:

как показатель, приведенный в Гражданском кодексе, где сказано об оплате за продукцию в соответствии с её количеством и качеством;

как ресурс, обеспечивающий нормальные условия для всей жизненной деятельности человечества;

как ресурс, обеспечивающий выпуск продукции практически всех от раслей производства, причем нарушение качества ЭЭ может привести не только к кратковременным сбоям производства, но и к её длительному нера циональному расходу.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -163 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение 3.2.1. Показатели качества электроэнергии Качество электрической энергии – степень соответствия параметров электрической энергии их установленным значениям (ГОСТ 23875–88).

Параметр электрической энергии – величина, количественно характе ризующая какое-либо свойство электрической энергии. Под параметрами электрической энергии понимают напряжение, частоту, форму кривой элек трического тока (ГОСТ 23875–88).

Провал напряжения – внезапное понижение напряжения в точке элек трической сети ниже 0,9 Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд (ГОСТ 13109–97).

Длительность провала напряжения - интервал времени между началь ным моментом провала напряжения и моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня (ГОСТ 13109–97).

Частость появления провалов напряжения – число провалов напряже ния определенной глубины и длительности за определенный промежуток времени по отношению к общему числу провалов за этот же промежуток времени (ГОСТ 13109–97).

Одним из базовых документов по энергетическим обследованиям явля ется ГОСТ Р 51379–99 «Энергетический паспорт промышленного предпри ятия топливно-энергетических ресурсов. Основные положения. Типовые фор мы».

В нем приведены основные составляющее электрического баланса на промышленных объектах:

1. Технологическое оборудование:

электропривод;

электротермическое оборудование (сушилки, прочее).

2. Насосы.

3. Вентиляционное оборудование.

4. Подъемно-транспортное оборудование.

5. Компрессоры.

6. Сварочное оборудование.

7. Холодильное оборудование.

8. Освещение.

9. Прочие, в т. ч. бытовая техника.

С точки зрения однотипности использования ЭЭ и формулирования требований к качеству ЭЭ приведенную структуру электробаланса потреби телей ЭЭ можно привести в следующих характерных группах:

1. Электродвигательная нагрузка (активная и реактивная индуктивная).

2. Электротермическая нагрузка (активная и реактивная).

3. Осветительная нагрузка (активная и реактивная индуктивная).

4. Электросварка (активная).

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -164 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение В указанные группы необходимо добавить группы потребителей:

5. Электротехнологии (активная).

6. Передача электроэнергии (активная и реактивная индуктивная и ем костная).

К каждой из них устанавливаются различные требования к качеству электроэнергии.

Одним из наиболее чувствительных к качеству элементов являются со временные микропроцессорные системы управления, однако они также больше влияют на надежность, чем на энергоэффективность, и в дальнейшем влияние на них отклонения параметров качества ЭЭ не рассматривается 3.2.2. Требования к контролю качества Энергоснабжающая организация при выдаче технических условий на присоединение выставляет требование: обеспечить качество электроэнергии на границе балансовой принадлежности в соответствии с ГОСТ 13109–97. Но на границе балансовой принадлежности качество энергии может не соответ ствовать по вине обеих сторон. И в таком случае крайне важно определить, с какой стороны в данную точку поступает некачественная ЭЭ. Как сказано в параграфе 1.4 данного пособия, согласно Гражданскому кодексу, вся про дукция должна оцениваться в соответствующем количестве и качестве.

Сформулируем требования к контролю качества:

1. Надо оценивать не качество электрической энергии вообще, а качест во определенного количества, например 1000 кВт ч, как нештучной продук ции. Отсюда должно получиться и время измерения качества ЭЭ – длина ин тервала осреднения – время, за которое абонент получит указанные 1000 кВт ч. Хотя, конечно, надо учитывать, что бытовой абонент потребляет это коли чество электроэнергии почти за год, а крупное промышленное предприятий – за считанные минуты. Однако по ГОСТ [33] оценка качества электроэнергии, ее сертификация, производится по календарному времени – дней в одной точ ке контроля, без учета, какое количество электроэнергии прошло через эти точки.

Для оценки качества электроэнергии как нештучной продукции необ ходимо применять термины «проба», «объем пробы», «разовая проба» и «пе риод отбора» [34], т. е. фактически устанавливается объем проверяемой про дукции. Но по действующим НТД контроль качества в заданной точке осу ществляется в течение не менее 7 дней, практически независимо от величины подачи ЭЭ в этой точке.

Показателями КЭ, непосредственно влияющими на энергосбережение и примененными для указанных выше групп потребителей ЭЭ, являются:

установившееся отклонение напряжения U y ;

длительность провала напряжения tп ;

частота напряжения f.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -165 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение Рис. 3.1. Графическое изображение показателей качества электроэнергии Нормируемые значения погрешностей показателей качества электро энергии приведены в табл. 3.1, интервалы усреднения результатов измерений показателей КЭ – в табл. 3.2, наиболее вероятные виновники нарушения ка чества – в табл. 3.3 (ГОСТ 13 109–97). Графическое изображение показателей качества электроэнергии дано на рис. 3.1.

Таблица 3. Показатель КЭ, Нормы КЭ Пределы допустимых по единица измерения (пункты ГОСТ 13109–97)грешностей измерений пока зателя КЭ нормально предельно абсолютной относительной, допустимые допустимые % Установившееся отклонение ±5 (5.2.1) ±10 (5.2.1) ± 0,5 – напряжения U y, % Длительность провала на – 30 (5.7.1) ± 0,01 – пряжения tп, с Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -166 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение Таблица 3. Показатель КЭ Интервал усреднения, с Установившееся отклонение напряжения – рис. 3.1 Длительность провала напряжения – рис. 3.1 – Таблица 3. Свойства электрической Наиболее вероятные винов Показатель КЭ энергии ники ухудшения КЭ Отклонение напряжения Установившееся отклонение Энергоснабжающая органи напряжения U y (рис. 3.1) зация Провал напряжения Длительность провала напря- Энергоснабжающая органи жения tп (рис. 3.1) зация Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты.

Нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения часто ты равны ± 0,2 и ± 0,4 Гц соответственно.

3.2.3. Контроль качества электроэнергии Контроль за соблюдением энергоснабжающими организациями и по требителями электрической энергии требований стандарта осуществляют ор ганы надзора и аккредитованные в установленном порядке испытательные лаборатории по качеству электрической энергии.

Контроль качества электрической энергии в точках общего присоеди нения потребителей электрической энергии к системам электроснабжения общего назначения проводят энергоснабжающие организации. Указанные организации выбирают точки контроля в соответствии с нормативными до кументами, утвержденными в установленном порядке.

Периодичность измерений показателей КЭ устанавливают:

для установившегося отклонения напряжения – не реже двух раз в год в зависимости от сезонного изменения нагрузок в распределительной сети центра питания, а при наличии автоматического встречного регулирования напряжения в центре питания – не реже одного раза в год. При незначитель ном изменении суммарной нагрузки центра питания и неизменности схемы сети и параметров ее элементов допускается увеличивать интервал между контрольными измерениями для установившегося отклонения напряжения;

для остальных показателей – не реже одного раза в 2 года при неизмен ности схемы сети и ее элементов и незначительном изменении нагрузки по требителя, ухудшающего качество электроэнергии.

Конкретные сроки проведения периодического контроля качества элек троэнергии в точках присоединения потребителей к системе электроснабже ния общего назначения устанавливаются электроснабжающей организацией в эксплуатационных режимах, соответствующих нормальным схемам или длительным ремонтным схемам сетей общего назначения.

Потребители, ухудшающие качество электрической энергии, должны проводить контроль в точках собственных сетей, ближайших к точкам обще Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -167 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение го присоединения указанных сетей к электрической сети общего назначения, а также на выводах приемников электрической энергии, являющихся источ никами кондуктивных электромагнитных помех.

3.2.4. Организация сертификации Согласно приказу Минтопэнерго РФ от 4 апреля 1998 г. № 126 при вы даче энергоснабжающей организации лицензии на производство, передачу и распределение ЭЭ должно учитываться наличие выданных сертификатов на качество ЭЭ или заявок на её сертификацию.

В соответствии с РД 153-34.0-15.501–00 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электро снабжения общего назначения. Ч. 1. Контроль качества электрической энер гии» обязательными требованиями при сертификации является проверка шести показателей:

1) установившееся отклонение напряжения, 2) отклонение частоты, 3) коэффициент искажения синусоидальности формы кривой напряже ния, 4) коэффициент n-й гармонической составляющей, 5) коэффициент несимметрии напряжений обратной последовательности, 6) коэффициент несимметрии напряжений нулевой последовательности.

Но для выполнения поставленной цели – оценка влияния качества на пряжения на энергосбережение – наиболее важными являются два первых показателя.

3.2.5. Общие сведения по прибору ЭРИС Одним из приборов для контроля качества напряжения является при бор ЭРИС [35].

Прибор имеет четыре канала для измерения напряжения – фазные напряжения (220 В) или линейные (100 В), и напряжение смещения ней трали при номинальных значениях Uном, равных 220 В или 100 В, и четыре канала для измерения тока при номинальных значениях Iном, равных 5 А.

Номинальные значения напряжения и тока указаны в паспорте прибора.

Прибор обеспечивает измерение характеристик, перечень которых приведен в табл. 3.4, в однофазных и трехфазных электрических сетях и системах электроснабжения с заземленной и изолированной нейтралью с номинальной частотой 50 Гц.

Прибор содержит внутренние часы и обеспечивает отображение реаль ного времени (часы, минуты, секунды) и календаря (день, месяц, год). Не точность хода часов не превышает 5 минут за месяц. Питание часов осущест вляется от встроенной литиевой батареи CR2032 со временем непрерывной работы не более 3 лет.

Прибор обеспечивает оценку и хранение следующих параметров на интервале разбиения:

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -168 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение наибольшие и средние арифметические значения;

наименьшие значения для характеристик, которые могут принимать как положительные, так и отрицательные значения;

верхние и нижние границы интервала, в котором находятся 95 % из меренных значений ПКЭ на завершенном интервале разбиения;

относительное время превышения нормально (Т1) и предельно (Т2) допускаемых значений ПКЭ на интервале разбиения нарастающим итогом.

Интервалы разбиения выбирают из ряда: 0,5;

1;

2;

4;

6;

8;

12 ч.

Прибор обладает внутренней памятью, обеспечивающей хранение информации в течение времени 3–25 мес. для различных интервалах изме рения. Время хранения накопленной информации при выключении пита ния не ограничено. Приборы обеспечивают связь с внешним компьютером по шине RS-232 или RS-485 для передачи текущей и архивной информа ции (результатов измерения). Модификация шины связи с внешним ком пьютером меняется только изготовителем.

Таблица 3. Условное Виды показателей Наименование измеряемых характеристик обозначение Показатели каче- Коэффициент искажения синусоидальности кривой на- KU ства электроэнер- пряжения гии по ГОСТ Коэффициент n-й гармонической составляющей напря- KU(N) 13109–97 жения для n от 2 до Коэффициент несимметрии напряжений по обратной K2U последовательности Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой по- K0U следовательности Uy Установившееся отклонение напряжения f Отклонение частоты Вспомогательные Частота повторений изменений напряжения FUt Ug показатели Глубина провала напряжения сos (n) Показатели, учи- Коэффициент мощности по n-й гармоники составляю тываемые при щей для n от 1 до сos анализе качества Коэффициент мощности по обратной последовательности электроэнергии сos Коэффициент мощности по нулевой последовательности Полная активная и реактивная мощность с учетом всех ST, PT искажений (по гармоникам с n от 2 до 40, а также об ратной и нулевой последовательности) Полная активная и реактивная мощность по n-й гармо- S(n), P(n), нической составляющей для n от 1 до 40 Q(n) Полная активная и реактивная мощность по обратной S2, P2, Q последовательности Полная активная и реактивная мощность по нулевой S0, P0, Q последовательности ST, PT, Полная активная и реактивная мощность искажений QT Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -169 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение Прибор обеспечивает обработку входных сигналов (ток, напряжение), преобразованных в цифровой код, по специализированным программам рас чета измеряемых величин.

Отклонение напряжения рассчитывают по формуле (ГОСТ 13109–97).

U у U ном U y = 100 %. (3.1) U ном Действующее значение измеряемого напряжения Uy определяют как усредненное на интервале 60 с значение, полученное по не менее чем N измерениям (рис. 3.2, рис. 3.3, рис. 3.4).

Рис. 3.2. Просмотр текущей информации на АЦД Рис. 3.3. Порядок просмотра энергетических характеристик Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -170 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение Рис. 3.4. Порядок работы с прибором при просмотре текущей информации на ГД Качество электроэнергии в условиях научно-технического про гресса [37].

Электродвигательная нагрузка. Большую часть электродвигательной нагрузки составляют асинхронные двигатели, потребляющие активную и ре активную мощность.

Снижение напряжения вызывает увеличение тока ротора, перегрев об мотки ротора и ее преждевременный износ. Работа с понижением напряже ния до 0,95 Uном снижает в 1,5 раза срок службы изоляции обмотки двигате ля, работающего с номинальной нагрузкой. Срок службы изоляции двигате лей, имеющих большие токи холостого хода, в сравнительно меньшей степени зависят от подводимого напряжения.

Повышение напряжения на 1 % (1,01 Uном) приводит к росту реактив ной мощности приблизительно на 3 % для трехфазных двигателей мощно стью 20–100 кВт, для двигателей меньшей мощности – на 5–7 %.

Влияние изменения приложенного напряжения в пределах + 10 % на основные параметры асинхронного двигателя приведено в табл. 3.5.

Для поточно-транспортных систем снижение напряжения до 0,9 Uном не приводит к уменьшению производительности машин. Но для ряда произ водств (прокатные станы, металлообрабатывающие станки и др.) снижение напряжения ведет к снижению производительности оборудования, увеличе нию затрат на производство.

В нефтяной промышленности уменьшение напряжения на зажимах двигателя лебедки и роторного стола по сравнению с номинальным увеличи вает продолжительность бурения скважин, что приводит к увеличению за трат. Снижение напряжение на двигателях станков для производства шуру пов приводит к ущербу от недоданной продукции. Средняя минутная произ водительность накатных автоматов, приводимых асинхронным двигателем, при напряжении 1,05 Uном составляет 0,275 кг, а при напряжении 0,9 Uном – 0,236.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -171 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение Таблица 3. Величина приложенного напряжения Наименование параметра 0,9 Uном 1,1 Uном КПД при нагрузке 100 % –2 % 75 % Не меняется практически 50 % –(1–2) % –(1–2) % Коэффициент мощности при нагрузке 100 % +1 % –3 % 75 % +(2–3) % –4 % 50 % –(4–5) % –(5–5) % Ток статора при 100%-ной нагрузке +11 % Зависит от величины на магничивающего тока Температура при 100%-ной нагрузке +(4–5) °С –(1–2) °С Осветительная нагрузка. Лампы накаливания работают на принципе чистого температурного излучения твердых тел, нагреваемых электрическим током до температуры яркого свечения и рассчитаны на номинальное напря жение. При повышении напряжении на 5–10 % в осветительных сетях в ноч ные часы в течение года приводит к выходу из строя 300 ламп накаливания из 1000. Изменение напряжения в сети, питающей электролампу, сопровож дается изменением и других электрических характеристик лампы – ее мощ ности, силы тока, световой отдачи, светового потока.

При повышении напряжения U увеличивается световой поток I2, мощ ность лампы P и световая отдача, но резко снижается срок службы Т. В случае снижения напряжения резко уменьшается световой поток и освещен ность рабочей поверхности, что приводит к снижению производительности труда.

Большую часть газоразрядных ламп на промышленных предприятиях составляют люминесцентные лампы и лампы типа ДРЛ. Изменение напряже ния влияет на зажигание лампы. При понижении напряжения до 0,94 Uном лампы или не загораются совсем, или их горение сопровождается интенсив ным распылением оксидного вещества с катодов лампы. Это приводит к ми ганию и резкому сокращению срока службы лампы. Повышение напряжения от 1,06 Uном и более вызывает перегорание вспомогательного оборудования (стартеры, дроссели и пр.).

Электросварка. В электросварочных установках снижение напряже ния снижает качество сварки. Электротехнология, использующая высоко температурные процессы, получила большое распространение на предпри ятиях различных отраслей промышленности.

В зависимости от способа преобразования электрической энергии в те пловую различают печи сопротивления, индукционные, дуговые печи.

Дуговые электропечи. Основные показатели режима: сила тока печи Iд, мощность дуги Рд, полная мощность печной установки S, активная Р и реак Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -172 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение тивная Q мощности печной установки, мощность электрических потерь Р, электрический КПД э, коэффициент мощности печной установки cos.

Напряжение дуги зависит от напряжения сети. Отклонение напряжения может оказать влияние на любой из периодов плавления. Снижение напря жения оказывает меньшее влияние на протекание процесса в дуговых печах при значительной мощности трансформаторов с большим числом ступеней регулирования вторичного напряжения, переключаемых под нагрузкой, при автоматическом регулировании мощности.

Индукционные установки. В индукционных установках нагреваемое тело помещается в переменное электромагнитное поле, создаваемое специ альным токопроводом – индуктором.

Выделяемая в металле энергия зависит от квадрата напряжения, подво димого к индуктору, поэтому отклонение напряжения в сети значительно влияет на количество тепла, выделяемого в металле, а значит, и на скорость прогрева и производительность печи.

Коэффициент мощности cos индукционной печи довольно низкий.

Для повышения cos параллельно индуктору подключают батарею конден саторов. Емкость конденсаторов зависит от квадрата напряжения питающей сети, поэтому отклонение напряжения будет влиять на режим работы самих конденсаторов и на режим работы питающей сети.

Снижение напряжения, даже в допустимых пределах, ведет к увеличе нию длительности нагрева (длительности плавки) в печах, что вызывает из лишний расход электроэнергии.

Печи сопротивления. В электрических печах сопротивления количе ство тепла, выделяемого при прохождении тока через проводник, определя ется по закону Джоуля – Ленца, т. е. в каждый момент зависит от напряжения и от отклонения напряжения.

Повышение напряжения вызывает уменьшение срока службы нагрева тельного элемента. Чем больше напряжение, тем выше температура нагрева тельного элемента, больше скорость его окисления, следовательно, срок службы нагревательного элемента уменьшается.

Работа печей при отклонении напряжения от номинального ухудшает ся, может иметь место снижение их производительности, а в ряде случаев и сбой технологического процесса. Например:

• На заводе обработки цветных металлов при отжиге заготовок в электрических печах сопротивления общей мощностью 675 кВт при сниже нии напряжения на 7 % технологический процесс продолжался 5 ч вместо 3 ч при номинальном напряжении. Увеличение времени технологического про цесса сопровождалось повышенным расходом электроэнергии и повышением себестоимости продукции. При снижении напряжения на 10 % и более про цесс отжига в печах производить было невозможно.

• На электродном заводе в печах графитации имеется период плавно го подъема температуры, при котором напряжение в печи регулируется опе ратором и изменения в питающей сети не влияют на процесс, и период нере Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -173 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение гулируемой части процесса, при котором повышение напряжения в высоко вольтной питающей сети ведет к повышению производительности печи.

Проведенные мероприятия по улучшению качества напряжения и при менение специальных схем позволили повысить производительность печей на 14–21 % (в зависимости от диаметра загружаемых заготовок электродов).

Одновременно повысился cos за технологический цикл на 0,16–0,24.

Отклонение напряжения существенно влияет на работу сушильных и гладильных машин в текстильном производстве, электрических паяльников на радиотехнических и электронных заводах, при фотофильмопечати.

Влияние отклонения напряжения на работу паяльников: изменение на пряжения на +10 % изменяет температуру жала паяльника также на +10 %, что ухудшает качество соединения. Если при Uном усилие разрыва составляет 3,2 кг/мм2, то при U = 1,2 Uном оно равно 2,4 кг/мм2. Это влечет за собой брак продукции. Требования к качеству напряжения для питания электропаяльни ков, используемых на радиотехнических заводах, особенно при поточном производстве, должны быть более жесткими по сравнению с принятыми в ГОСТ 13109–97.

Для большинства электротермических установок снижение напряже ния приводит к уменьшению полезно используемой мощности, ухудшению температурного режима и удлинению технологического процесса, повыше нию расхода электроэнергии. При значительных снижениях напряжения осуществление термических процессов становится вообще невозможным.

При электролизных процессах, в частности при производстве алюми ния, магния, каустической соды, длительное снижение напряжения вызывает уменьшение оптимальной величины тока, что снижает производительность электролизных ванн и вызывает удорожание выпускаемой продукции. Сни жение напряжения до 0,95 Uном приводит к снижению производительности электролизной установки (производство хлора и каустической соды) на 4 %.

Кроме того, при этом происходит ускоренный износ электродов.

При напряжении менее Uном возможен экономический ущерб, вклю чающий:

затраты на дополнительную мощность установки (ввиду изменения производительности);

затраты на дополнительную электроэнергию;

затраты на дополнительные электроды, а при осуществлении меро приятий по повышению напряжения – затраты на регулирующие устройства (источники реактивной мощности, трансформаторы с РПН и т. д.).

Повышение напряжения до 1,05 Uном и выше приводит к недопустимо му перегреву ванн электролиза и ухудшению условий протекания процесса.

Колебание напряжения. Наличие колебаний в осветительных сетях приводят к миганию ламп, т. е. резким изменениям светового потока, отра жающимся на зрительном восприятии людей. При частых миганиях появля ется повышенная утомляемость, снижается производительность труда, уве личиваются случаи травматизма.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -174 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение В технологическом процессе производства глинозема колебания на пряжения ведут к браку продукции. Глубокие посадки напряжения полно стью расстраивают печи кальцинации глинозема, отрицательно сказываются на работе сгусителей и мешалок.

Работа дуговых сталеплавильных печей вызывает резкие колебания.

Для снижения колебаний напряжения возможно включать дроссельное со противление на стороне высшего напряжения печного трансформатора.

Машины контактной сварки большой мощности вызывают колебания напряжения в сети. На автомобильном заводе колебания напряжения на ши нах 0,4 кВ подстанции, питающей многоточечные машины контактной свар ки, были в пределах от +7,5 до –10 %, а на шинах подстанции, питающих стыковые машины, – от +7,5 до –10 %.

Несимметричность нагрузок. Характерным для предприятий является то, что в промышленных электроустановках находят все большее примене ние однофазные приемники (крупные электропечи, электронные аппараты, осветительные приборы), что вызывает несимметричный режим питания.

Несимметрия токов влечет за собой появление очагов местных пере гревов роторов синхронных генераторов, нежелательные вибрации их от дельных узлов. В линиях электропередачи и трансформаторах несимметрия снижает пропускную способность трехфазной системы. Несимметрия токов обусловливает несимметрию напряжения, которая в свою очередь приводит к возникновению дополнительных фазных и междуфазных напряжений. Это отрицательно влияет на работу асинхронных двигателей, ухудшает режим работы выпрямителей, делает менее эффективным использование регули рующих и компенсирующих установок. При этом возможны дополнительные потери энергии в сетях.

Дополнительный нагрев вызывает усиленное старение изоляции, а за частую и аварийный выход машины из работы. Важно отметить, что в не симметричных режимах возможен перегрев трансформаторов и снижение его мощности.

Встречающиеся величины несимметрии оказывают заметное влияние на потери активной мощности в двигателе и на срок его службы. Ежегодный ущерб при работе асинхронного двигателя с несимметричным напряжением может достигать 10–15 % от приведенных затрат на этот двигатель при рабо те его с симметричным номинальным напряжением.

Включение крупных однофазных промышленных электропечей вызы вает в сетях промышленных предприятий несимметрию напряжения, дости гающую 10–12 %.

Симметрирование тем более целесообразно, чем больше мощность од нофазной нагрузки, чем больше сопротивление линии, чем дороже электри ческая энергия и чем дешевле само симметрирующее устройство.

Для симметрирования напряжения используются батареи конденсато ров поперечно-емкостной компенсации.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -175 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение Несинусоидальность напряжения. Причиной несинусоидальности напряжения и тока в сети является нелинейность отдельных элементов сети.

К источникам высших гармоник в первую очередь относят выпрямительные установки, а также дуговые электропечи. Наличие электрической дуги при работе сварочных аппаратов, как и при работе электропечей, приводит к ге нерированию в сеть высших гармоник. В электрических сетях, питающих ме таллургические заводы с регулируемыми вентильными приводами, уровень гармоник напряжения значительно превышает допустимые нормируемые пределы. Рекомендуется в сетях промпредприятий предусматривать компен сацию 1-й и 3-й гармоник.

Несинусоидальность редко встречается без совместного действия дру гих факторов. Часто несинусоидальность и несимметрия происходят совме стно, поэтому целесообразно рассматривать всю совокупность влияющих факторов. Это даст возможность выявить взаимосвязь показателей качества электроэнергии и оценить их влияние на экономичность работы электрообо рудования.

Высшие гармоники.

Высшие гармоники вызывают:

дополнительные потери ЭЭ в сетях, электродвигателях;

паразитные поля и моменты в синхронных и асинхронных двигателях, которые ухудшают механические характеристики и КПД электрических машин;

ухудшение коэффициента мощности электроприемников;

погрешности измерений индукционных счетчиков ЭЭ, которые приво дят к неполному учету электроэнергии;

нарушение работы вентильных преобразователей при высоких уровнях высших гармоник.

3.2.6. Определение долевого участия в нарушении качества электроэнергии Одним из важнейших вопросов при оценке влияния качества является решение проблемы определения вкладов энергоснабжающей организации и потребителя в искажении качества. Кроме того, имеет большое значение и порядок определения качества электроэнергии, а именно объем пробы.

При выдаче технических условий на присоединение нового потребите ля к сетям энергоснабжающая организации требует от будущего потребите ля, чтобы его электроустановки не ухудшали качество ЭЭ.

Кроме того, в процессе эксплуатации в точке общего присоединения по Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителя требует ся не реже одного раза в два года проверять качество электроэнергии. При отклонении параметров качества от допускаемого (кроме частоты, за кото рую всегда отвечает энергоснабжающая организация) возникает вопрос оп ределения долевого участия энергосистемы и потребителя в ухудшении каче ства электроэнергии в общей точке электрической сети. Один из вариантов Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -176 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение решения данной проблемы – определение коэффициента долевого участия (КДУ) – предложен в изобретении АС № 1715146А. Существовавший ранее способ определения КДУ определял мгновенное значение КДУ и без учета допустимых по ГОСТ 13109–97 колебаний напряжения.

Базовое определение долевого участия энергосистем и потребителя выполняется расчетом долевого участия bэ по формуле Iv2 Iv bэ = 1 ± 2 zv cos ( 90° v ) + 2 Z у, (3.2) Uv Uv а для потребителя bп – по формуле bn = 1, bэ где I v, U v, v – ток, напряжение v -й гармоники, угол между ними;

Z v – со противление энергосистемы току гармоники.

Но в этом случае рассчитывают мгновенные значения коэффициентов долевого участия, а не на заданный период, в течение которого все режимные параметры – токи, напряжения – могут меняться. Не учитывается также на личие отдельных гармоник, регламентируемых ГОСТ 13109–97.

Уточнение приведенных расчетных формул выполняют с помощью вы яснения физической картины ухудшения качества.

Методика расчета заключается в следующем:

измеряют напряжение -й гармонической составляющей и угол сдвига между током и напряжением -й гармонической составляющей в общей точке электрических сетей;

задают контролируемый период времени;

измерения U и производят периодически в течение заданного пе риода времени;

по измеренным значениям вычисляют совместную дифференциальную функцию распределения Р(, U).

В результате чего коэффициенты долевого участия рассчитывают по формулам:

U м 360° P (,U );

Tэ = (3.3) U U д A 180° U м 180° P (,U ), Tn = (3.4) U U д 0° Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -177 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение где Uд, Uм – допустимое и максимальное значения напряжении -й гармо нической составляющей.

При реальных соотношениях активных и реактивных сопротивлений ветвей электрической сети напряжение гармонических составляющих U в узлах электрической сети в большей степени зависит от реактивной состав ляющей, чем от активной составляющей мощности S, поэтому при опреде лении направления мощности искажения целесообразно принять знак ее ре активной составляющей. Реактивная составляющая положительна, если угол между направлением гармоники U и мощностью гармоники S изменяется от 0 до 180°, и отрицательна, если этот угол изменяется от 180 до 360°.

Учитывая, что модуль вектора мощности гармоники значительно меньше вектора тока гармоники, значительно проще определять угол меду током и напряжением гармоники, а не угол между мощностью и напряжени ем гармоники. При положительной реактивной составляющей мощности гармоники угол изменяется от 180 до 360°, при отрицательной – от 0 до 180°.

Совместная дифференцированная функция распределения Р(, U) представляет собой вероятность того, что угол между током и напряжением принимает значение, в то время как напряжение гармоники принимает значение U.

Совместная дифференциальная функция распределения, определенная за заданный период времени, в полной мере характеризует уровни напряже ния U во временной связи с величинами угла, определяющего направле ние мощности искажения. Такая временная связь дает возможность разде лить значения Р(, U) при уровнях U, превышающих и не превышающих требования ГОСТ 13109–87. Значения Р(, U) в случаях, когда существует переток мощности искажения, но требования ГОСТа выдерживаются, в рас чете КДУ не используются.

Таким образом, результат выражения (3.3) представляет собой сумму значения Р(, U) при значениях U, превышающих максимально допусти мые (U Uд) и при положительном направлении мощности искажения (180 360), т. е. когда мощность искажения напряжения из сети энер госистемы поступает в сеть потребителя.

Результат выражения (3.4) представляет собой сумму Р(, U) при зна чениях U, превышающих максимально допустимые (U Uд), и при отрица тельном направлении мощности искажения, т. е. при ее перетоке из сети по требителя в сеть энергосистемы (0 180).

Нельзя также ограничиваться требованием к потребителям только под держивать значение коэффициента мощности электроустановок не ниже 0,9.

В настоящее время при внедрении на ряде предприятий электронно-ионной и полупроводниковой аппаратуры в распределительных электрических сетях имеет место нарушение нормативов качества электроэнергии. В связи с этим расположенные рядом с такими предприятиями другие потребители терпят ущерб, но не по вине энергоснабжающих организаций, а из-за соседних по требителей, что следовало бы учесть в финансовых расчетах за пользование Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -178 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение электрической энергией. Таким образом, при создании системы материаль ного стимулирования поддержания качества электрической энергии необхо димо рассмотреть различные ситуации взаимоотношений энергоснабжающей организации и потребителей за обеспечение нормативных показателей.

Целесообразно разделить по показателям качества электроэнергии ма териальную ответственность энергоснабжающих организаций и потребите лей за обеспечение нормативных показателей.

На энергоснабжающую организацию следует возложить материальную ответственность за поддержание тех нормируемых значений частоты и на пряжения с допустимыми пределами отклонений по ГОСТу, которые зависят непосредственно от энергоснабжающей органиазции. В основном к этим по казателям относятся отклонения и колебания частоты, а также отклонения напряжения.

Такие показатели качества электроэнергии, как несинусоидальность формы кривой напряжения, несимметрия напряжений основной частоты и колебания напряжения, должны поддерживаться в пределах допустимых нормативов соответствующими потребителями. Следует побуждать их к это му мерами соответствующей материальной ответственности.

Настало время разработать соответствующую шкалу скидок и надбавок к действующим тарифам на электроэнергию.

Для этой цели необходимо:

1) знать усредненные величины ущерба, наносимого отдельным отрас лям промышленности отклонением того или иного показателя качества элек троэнергии от нормативов;

2) на основе технико-экономического обоснования выбрать систему ма териального воздействия при пользовании электроэнергией с учетом ее качест ва.

Возможно, что окажется целесообразным определить функциональную или корреляционную зависимость оценки выполнения плана прибыли от сте пени выполнения качественных показателей и на основе этой зависимости установить «цену» каждого процента улучшения качества продукции. При этом могут быть использованы классические методы оптимизации.

Пусть, например, энергосистема при реализации электроэнергии про мышленному предприятию с соблюдением установленного ГОСТом качества имеет удельную прибыль (с 1 кВт · ч) в размере С. В реальных условиях каче ство электроэнергии как случайная величина может принимать различные значения, часто выходящие за пределы норм ГОСТа. Пусть показатель качест ва х – математическое ожидание этой случайной величины U. Известно также, что плотность распределения величины х задана функцией f(x;

v);

вероятность того, что показатель качества находится между х и х + dх, есть f(x;

v)dх.

По условиям задачи отклонение качества не должно выходить из до пустимого интервала х1 х х2, если x x1 или x x2, то у потребителя возни кает удельный ущерб соответственно y1 и y 2. Предполагается, что ущерб Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -179 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение возникает по вине энергосистемы из-за отпуска электроэнергии пониженного качества, поэтому энергосистема возмещает ущерб предприятию.

Требуется определить, при каком математическом ожидании качества электроэнергии прибыль у энергосистемы будет максимальной.

Пусть W – количество электроэнергии, отпускаемое энергосистемой потребителю;

p1 – вероятность того, что показатель качества электроэнергии окажется меньше x1 ;

p2 – вероятность того, что показатель качества элек троэнергии с показателем качества, отличным от ГОСТа и вызывающим ущерб у потребителя. Тогда W1 = Wр1 и W2 = Wр2, (3.5) где xm x p1 = f ( x;

v ) d x ;

p 2 = f ( x;

v ) d x.. (3.6) 0 x В данном случае ожидаемая прибыль для энергосистемы составит:


П = СW y1W1 y2W, (3.7) где С W – прибыль энергосистемы, соответствующая реализации электро энергии с качеством по ГОСТу.

Отметим, что величина ущерба может быть возмещена энергоснаб жающей организацией как отчисление из прибыли непосредственно или же в госбюджет.

Максимум прибыли можно найти, решив уравнение dП = 0. (3.8) dv При распределении величины x по нормальному закону будем иметь:

(x v ) ;

f ( x;

v ) = e (3.9) 2 xv xv df =2 = e. (3.10) d v 2 Производя соответствующие преобразования, можно найти значение математического ожидания качества электроэнергии:

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -180 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение y x1 + x2 ln 1, v= + (3.11) x1 x2 y при котором будет иметь место максимум прибыли.

При разработке шкалы скидок и надбавок за качество электрической энергии должны быть учтены особенности энергопроизводства и в первую очередь его непрерывность и тесная связь во времени процессов производст ва и потребления энергии, невозможность выработки продукции «на склад».

В основу разработки шкалы скидок и надбавок за качество электро энергии, отпускаемой энергоснабжающей организацией промышленным предприятиям, может быть положен принцип понижения или повышения стоимости 1 кВт · ч электроэнергии, учитываемой активными счетчиками в точке разде ла между энергоснабжающей организацией и предприятиями (дополнитель ная часть тарифа).

Так, если промышленное предприятие в точке раздела имеет показа тели электрической энергии, соответствующие нормам, то она платит за каждый учтенный счетчиком кВт · ч по установленному тарифу – Т/коп./ кВт · ч. Если же предприятие получает электрическую энергию понижен ного качества по сравнению с установленными нормами, то предприятие платит за каждый кВт · ч, учтенный счетчиком, по сниженному тарифу – ТK, где 0 K 1.

На практике может быть такая ситуация, когда промышленное пред приятие потребляет электроэнергию надлежащего качества, но само является виновником ухудшения качества электроэнергии для соседних потребителей.

В этом случае энергоснабжающая организация взимает с потребителя плату за электроэнергию по повышенному тарифу – Т n, где n 1.

При разработке шкалы скидок и надбавок за поддержание надлежащего качества электроэнергии необходимо иметь функцию поощрения, которая выражала бы связь между размерами поощрения и величиной стимулирую щего показателя.

По характеру связи между стимулируемым показателям и поощрением различают односторонние и двухсторонние функции поощрения. Двухсто ронним функциям поощрения свойственно как начисление поощрения при возрастании стимулирующего показателя, так и удержание поощрения при отрицательных значениях прироста. Именно такая функция поощрения мо жет быть применена для стимулирования повышения показателей качества электрической энергии.

Функции поощрения должны отвечать и некоторым ограничениям, ко торые могут быть представлены следующими неравенствами:

1) 0 y x, т. е. поощрение должно быть меньше всего эффекта и больше нуля;

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -181 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение dy 2) 0 1, т. е. доля поощрения в приросте эффективности произ dx водства должна быть меньше единицы и больше нуля;

dy y.

3) dx x Неравенство в нашем случае указывает на то, что надбавки к тарифу на электрическую энергию должны увеличиваться в меньшей степени по срав нению с ростом ее качества.

Для установления пропорции при распределении экономического эф фекта от повышения качества электрической энергии между энергоснаб жающей организацией и потребителями проанализируем систему управления качеством электроэнергии.

Система управления качеством электрической энергии имеет экономи ческий и технологический контуры.

Экономический контур включает прямую и обратную связи между за тратами на повышение качества электроэнергии и экономическим эффектом потребителя от использования такой электроэнергии.

Прямая связь сводится к тому, что затраты на повышение качества электроэнергии должны обеспечивать экономический эффект, который дол жен перекрывать увеличение затрат при повышении качества электроэнер гии.

Обратная связь предусматривает получение потребителем экономиче ского эффекта от использования электроэнергии.

3.2.7. Контроль и регулирование частоты энергосистемы Частота является одним из важнейших показателя качества электро энергии. При снижении частоты изменится число оборотов всех электродви гателей, что неизбежно приведет с снижению их мощности, вынужденному останову, перегреву двигателей и их возможному повреждению.

Частота имеет одно значение для всего электрооборудования, вклю ченного в электрическую сеть. В энергосистеме в едином синхронном режи ме работают все генераторы электрической энергии. При увеличении под ключенной мощности электродвигателей потребителя, в случае когда она больше мощности генераторов электроэнергии, наблюдается снижение час тоты.

В каждой энергосистеме один из генераторов выделяется для набора нагруз ки и выравнивания частоты.

Например, в объединенной энергосистеме Сибири для регулирования частоты путем набора и сброса мощности генераторов выделена Братская ГЭС. Регулирование может осуществляться в ручном или автоматическом ре жиме. Нерегулярные колебания мощности (с периодом 2–3 мин) происходят Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -182 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение постоянно, если ОЭС Сибири работает параллельно с ЕЭС РФ (через ОЭС Ка захстана). Величина колебаний мощности при этом составляет почти 150 МВт.

Если ОЭС Сибири работает изолированно от ЕЭС России, то для вы равнивания колебаний частоты на 0,1 Гц необходимо изменять генераторную мощность на величину до 250 МВт.

Автоматическое регулирование частоты и мощности (АРМЧ) в авто матическом режиме осуществляется устройствами ГРАМ (групповое регули рование активной мощности), установленными на Братской ГЭС. К цен тральному устройству регулирования должно быть подключено не более восьми агрегатов, имеющих диапазон регулирования не менее ±300 МВт.

При этом для поддержания регулировочного влияния диапазон «скорость изменения нагрузки» не должен превышать 80 МВт в минуту. Такое автома тическое регулирование частоты осуществляется автоматически при измене нии частоты в пределах 49,1–50,5 Гц. При больших отклонениях регулирова ние частоты оперативный персонал выполняет вручную. Конкретные значе ния ручного регулирования частоты указаны в производственных инструкциях оперативного персонала.

Основные направления обеспечения качества электроэнергии:

1. При приобретении и установке любого, в том числе импортного электрооборудования:

1.1. В договорах на поставку указывать необходимость его соответ ствия требованиям действующих нормативных документов по качеству – ГОСТ 13109–97 и т. д.

1.2. Тщательно проверять сертификаты на поставляемое электрообору дование, независимо от уровня организации, выдавшей сертификат, так как в сертификатах можно сослаться только на стандарты по электробезопасно сти, а не на стандарты по качеству электроэнергии.

2. В договорах на электроснабжение указывать на взаимную ответст венность за нарушение качества электроэнергии со стороны электроснаб жающей организации и потребителя.

3. Каждому потребителю электроэнергии не реже двух раз в год в лет нем и зимнем сезоне самостоятельно измерять уровни напряжения в своей внутренней электросети, от которых значительно зависит срок службы всех электрических ламп. При отклонении более чем на 5 % от номинального зна чения поставить об этом в известность энергоснабжающую организацию и выявить возможность обеспечения нормальных значений напряжения.

4. Обеспечить систематический контроль качества электроэнергии спе циализированными организациями на границах балансовой принадлежности в точке его подключения (точке общего подключения (ТОП) в терминологии ГОСТ 13109–97) в объеме требований НТД – не реже одного раза в 2 года.

5. При выявлении несоответствия качества требуемым показателям по действующим НТД выявить причины и виновника (энергоснабжающая орга низация или потребитель) ухудшения качества и провести внедрение меро приятий по обеспечению качества в соответствии с НТД.

6. При заключении договоров на электроснабжение потребителям элек Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -183 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.2. Влияние качества электроэнергии на энергосбережение троэнергии привлекать специалистов-электриков для решения проблем:

6.1. Определения оптимального значения потребления реактивной энер гии на своем предприятии, установок устройств компенсации реактивной мощ ности и наличия скидок и добавок в стоимость оплаты за электроэнергию.

6.2. Обеспечения электромагнитной совместимости электроустановок потребителя с параметрами качества электроэнергии электроснабжающей организации.

3.3. Энергосбережение в промышленности Каждое промышленное предприятие расходует электроэнергию не только на основной технологический процесс, но и на вспомогательные нуж ды. Эта составляющая на отдельных предприятиях достигает до 20 % от об щего электропотребления.

Общими потребителями электроэнергии на вспомогательные нужды являются: электрическое освещение, системы водоснабжения, вентиляцион ные устройства и компрессорные станции, внутризаводской электрический транспорт.

Ниже рассмотрены возможные способы уменьшения потребления электроэнергии при рациональном проектировании и эксплуатации систем электроснабжения.

Освещение. Расход электроэнергии на освещение промышленных предприятий непрерывно растет и составляет в среднем по отраслям про мышленности 5–10 % от их общего потребления. Задачу экономии электро энергии, потребляемой осветительными установками, следует понимать так:


при минимальных затратах электроэнергии путем правильного устройства и эксплуатации средств освещения обеспечить оптимальную освещенность помещений и рабочих мест и высокое качество освещения, создать обстанов ку для наиболее производительного труда работающих.

Расход электроэнергии на осветительную установку зависит от числа и мощности ламп, потерь электроэнергии в пускорегулирующей аппаратуре и осветительной сети, а также от числа часов использования мощности освети тельной установки за данный период. Продолжительность горения ламп в большей степени определяется уровнем использования естественного осве щения, что должно учитываться при проектировании зданий.

Важнейшей особенностью освещения является то, что его параметр сильно влияет на производительность труда, процент брака и травматизм на производстве. По данным Национального института по технике безопасности Франции, число несчастных случаев на одном из механических заводов уменьшилось с 2,53 до 0,83 за 100 ч работы после реконструкции освети тельной установки.

Экономия электроэнергии за счет ухудшения освещения (снижения уровня освещенности и качественных показателей осветительной установки) Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -184 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности является, как правило, необоснованным мероприятием, имеющим во многих случаях вредные последствия.

В 1984 г. в Англии были отменены сниженные вдвое в 1983 г. нормы наружного освещения. Специально созданный комитет экспертов показал всю неэффективность с точки зрения экономии электроэнергии этого меро приятия (экономия не более 0,4 % от общего потребления электроэнергии) и его вред из-за повышения числа несчастных случаев огромен.

В международной практике принято считать, что правильно выполнен ное наружное освещение снижает число дорожных происшествий на 30 %.

Технические и экономические показатели осветительных установок будут наилучшими при условии выбора оптимального варианта элементов этой установки на стадии проектирования и рациональной ее эксплуатации.

В современных условиях невозможно достичь хороших экономических пока зателей без соответствующей автоматизации управления и регулирования освещением.

Рассмотрим возможности экономии электроэнергии при проектирова нии и эксплуатации осветительных установок.

1. Чрезвычайно важно правильно выбрать тип источника света. Од ной из основных характеристик лам является световая отдача Н, характери зующаяся отношением светового потока лампы к ее электрической мощно сти. Для промышленности рекомендуются следующие типы ламп: лампы на каливания – Н = 10–20 лм/Вт;

люминесцентные лампы – Н = 42–62 лм/Вт;

дуговые ртутные люминесцентные (ДРЛ) – Н = 35–55 лм/Вт и дуговые ртутные с исправленной цветностью (ДРИ) – Н = 64–90 лм/Вт.

Из сравнения световых отдач видно, что наилучшие показатели отно сятся к люминесцентным лампам и лампам типа ДРИ. При сравнении эффек тивности газоразрядных ламп и ламп накаливания необходимо учитывать, что из-за падающей вольт-амперной характеристики газоразрядные лампы должны включаться последовательно с токоограничивающим балластным сопротивлением и иметь устройство для зажигания газового разряда. Потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре люминесцентных ламп состав ляют 5–40 % от их номинальной мощности. Однако они имеют очевидные преимущества: повышенная световая отдача, больший (в 10–15 раз) срок службы;

гигиенические возможности делают газоразрядные лампы, безус ловно, перспективными по сравнению с лампами накаливания.

При выборе люминесцентных ламп следует учитывать, что наиболее экономичными являются лампы белого света типа ЛБ. В табл. 3.6 представ лены основные светотехнические характеристики люминесцентных ламп мощностью 80 Вт. Как видно из таблицы, использование ламп ЛБ (вместо ЛДЦ) позволяет сэкономить 32 % электроэнергии, потребляемой осветитель ными установками. Однако следует учитывать, что цветопередача люминес центных ламп ухудшается от ламп типа ЛДЦ к ЛБ, поэтому использование Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -185 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности ламп ЛБ, ЛХБ и ЛТБ допустимо для производств, не предъявляющих особых требований к цветопередаче.

Таблица 3. Световая отдача Тип лампы Световой поток, лм лм/Вт % ЛБ 5220 65,25 ЛХБ 4440 55,5 ЛТБ 4440 55,5 ЛД 4070 50,87 ЛДЦ 3560 44,5 Значительного снижения затрат на освещение территории промышлен ного предприятия удается добиться при замене ламп типа ДРЛ (без замены светильников и пускорегулирующей аппаратуры) лампами специальной мо дификации НЛВД с эллипсоидной колбой и светорассеивающим покрытием.

Например, лампа НЛВД мощностью 330 Вт со световым потоком 27 клм предназначена для замены лампы ДРЛ мощностью 400 Вт (23 клм). При суммарном времени работы в год, равном 400 ч, и одновременном увеличе нии освещенности можно получить экономию электроэнергии 280 кВт · ч на один светильник с лампой НЛВД.

2. Экономия электроэнергии в осветительных сетях зависит от разме щения светильников.

Эффективным является так называемый пакетный способ расположе ния светильников (вместо линейного), внедренный на ряде предприятий лег кой промышленности, где мощность осветительных установок достигает 30 % от общей присоединенной мощности.

Обычно цеховая осветительная арматура выполняется в виде отдель ных линий, расположенных вдоль цеха. При таком способе освещения для обеспечения норм освещенности требуется значительное количество све тильников, что связано с повышенным расходом электроэнергии. При пакет ном способе освещения над машиной располагают по три-четыре светильни ка (например, в ткацком цехе по три светильника над одним ткацким стан ком). Практика показала, что один и тот же уровень освещенности при пакетном способе расположения поддерживается с числом светильников в раза меньшим, чем при линейном способе расположения. При установке све тильников ПЛВМ 2 80 экономический эффект, например, в ткацком цехе около 230 тыс. кВТ ч в год. Возможны и другие способы улучшения качества ос вещения.

3. Эффективность использования естественного света зависит от со стояния остекления. В соответствии с правилами технической эксплуатации электроустановок требуется производить не менее двух чисток стекла в год.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -186 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности Эффективна также регулярная протирка остекления: продолжитель ность горения ламп при двухсменной работе цехов сокращается в зимнее время на 155, а в летнее время на 90 %.

4. Для экономного расходования электроэнергии в осветительных ус тановках должна предусматриваться рациональная система управления ос вещением. Для крупных цехов возможно применение дистанционного кон такторного управления освещением всего цеха из ограниченного количества мест – на одного или двух, что облегчит управление освещением. Дистанци онное управление освещением цеха должно обладать необходимой гибко стью, обеспечивающей включение его в зависимости от уровня естественной освещенности помещения и времени выполнения в нем работ. Особое вни мание следует уделить управлению аварийным освещением в зависимости от его значения для данного производства.

Для автоматизации управления включением и отключением освети тельных установок применяются фотореле и фотоавтоматы типов ФР 2, АО, реле времени типа 2 РВМ с приводом от часового механизма. В производст венном объединении «Сибэнергоцветмет» разработан и изготовлен автома тический программный регулятор освещения (АПРО), который автоматиче ски включает и отключает осветительные установки при соответствующем изменении освещенности, ограничивает напряжение до номинального значе ния, а также снижает его по заданной программе в часы между сменами, в ночные часы и т. п. Внедрение регулятора АПРО позволяет экономить электроэнер гию на освещение на 5–15 % от общего потребления.

Экономический эффект от использования устройств автоматизации управления освещением оценивается по сэкономленной электроэнергии и увеличению срока службы источников света.

Экономию электроэнергии, обусловленную стабилизацией напряжения в осветительных сетях, можно определить по следующим формулам:

для ламп накаливания U W = Pном К и Т и 1 + 1, ;

для люминесцентных ламп с компенсированными пускорегулирующи ми аппаратами типа 2УБК U W = Pном Т и (1,11 К и 1,11) К n + cos ;

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -187 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности для ламп типа ДРЛ U W = Pном Т и ( 2,43 К и 1,43) K п + cos, U ф U ном где Pном – номинальная мощность осветительной установки;

К и = – U ном относительное отклонение напряжения;

U ф – фактический уровень напряже ния;

К п – коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегули рующей аппаратуре;

U – потери напряжения в сети;

Tи – годовое число ча сов использования осветительной установки.

Экономический эффект от увеличения срока службы источников света Э, руб./год, можно оценить выражением nTи(U / U ном 1) ( Сл + Зл ), Э = T где n – число ламп, шт.;

Сл, Зл – стоимость лампы и затраты на ее замену соответственно.

5. Большое значение для экономии электроэнергии в осветительных ус тановках имеют правильная эксплуатация и планово-предупредительный ре монт. Службой главного энергетика должны составляться планы и графики осмотров, чисток, замены ламп. Наиболее эффективными являются меро приятия по замене ламп накаливания в промышленных осветительных уста новках высокого давления с исправленной цветопередачей типа ДРИ. Как для новых, так и для действующих осветительных установок с газоразряд ными лампами важнейшим вопросом экономного расходования электроэнер гии является усовершенствование схем и применяемых конструкций пуско регулирующих аппаратов. Важнейшие из них – разработка и внедрение ме тодов и устройств для своевременной чистки светильников и замены изношенных ламп. Сокращение продолжительности горения ламп дает пря мую экономию электроэнергии, так как световой поток газоразрядных ламп снижается в процессе эксплуатации.

Вентиляция. В настоящее время ни одно промышленное производство не обходится без применения вентиляторов, которые являются как элемента ми технологических установок, так и средством обеспечения необходимых санитарно-гигиенических условий в производственных помещениях. Венти ляторные установки должны работать весьма надежно, так как в ряде случаев они обеспечивают необходимую безопасность для окружающих – удаление вредных веществ. Поэтому часто вентиляционные установки устанавливают с необоснованно завышенной производительностью и работают они в режи Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -188 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности мах, далеких от оптимальных. Все это вызывает добавочный расход электро энергии.

Расход электроэнергии на вентиляционные установки может быть со кращен за счет применения наиболее современных вентиляторов с высоким КПД, использования экономичных способов регулирования производитель ности вентиляторов, а также внедрения различных видов автоматического управления вентиляционными установками.

Естественно при этом предположить, что в производственных помеще ниях вентиляционные установки спроектированы правильно, т. е. рассчитаны на необходимый расход воздуха и малое сопротивление воздуховодов, что применяется регулирование подачи воздуха на всосе и вытяжной вентиляции на рабочих местах шиберами и т. д.

Замена вентиляторов старых типов с низким КПД современными венти ляторами без механических передач с соответствующими аэродинамически ми свойствами дает экономию электроэнергии:

h Q ( 2 1 ) t 10 W =, 1 где h – перепад давления, Па;

Q – производительность вентиляторов, м3/с;

1 и 2 – КПД заменяемого и нового вентиляторов;

t – время работы уста новки, ч.

Характеристики различных типов современных вентиляторов приведе ны в табл. 3.7.

У старых вентиляторов КПД не превышает 0,5–0,6. При распределении расхода электроэнергии на вентиляцию необходимо стремиться к тому, что бы и вентилятор, и его электрический двигатель работал в режиме макси мального КПД. Для этого тип вентилятора строго выбирают по необходимо му расходу воздуха и давлению, определяемому сопротивлением системы воздуховодов. Замена вентиляторов наиболее экономичными позволяет уменьшить расход электроэнергии на 25–30 %. Однако нельзя идти по пути снижения производительности вентиляторов.

Наиболее экономично производительность вентиляторов изменяется за счет изменения частоты вращения. Это изменение можно осуществлять сту пенчато с помощью двухскоростного асинхронного двигателя или плавно, если питание двигателя осуществляется от преобразователя частоты. При оп ределении экономии электроэнергии в этом случае следует учитывать ухуд шение КПД двухскоростного двигателя или наличие потерь электроэнергии в преобразователе частоты. Поэтому изменение частоты вращения целесооб разно, если система достаточно длительно работает с пониженной произво дительностью вентилятора. При этом экономия электроэнергии, кВт ч, Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -189 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности h Q ( 0 ) t1 ( h1 Q1 0 h2 Q2 2 ) t2 W = 1 1 1 + 10, (3.12) 1 0 2 где h1 и h2 – давление вентилятора до и после изменения режима, Па;

Q1 и Q2 – подача вентилятора до и после изменения его работы, которая оп ределяется по совмещенным характеристикам вентилятора и вентиляционной сети, м 3/с ;

0 – КПД односкоростного вентилятора;

1 и 2 – КПД двухско ростного вентилятора соответственно на первой и второй частотах вращения;

t1 и t2 – время работы вентилятора с большой и малой производительностью, ч.

В случае питания двигателя вентилятора через преобразователи часто ты в выражении (3.12) следует вместо значений 1 и 2 подставить значения с учетом КПД преобразователя п, который не превышает 0,95.

Автоматическое управление вентиляторами предусматривается в сле дующих случаях:

отключение вентиляторов в ночное время, когда не производятся работы;

отключение части вентиляторов в обеденные перерывы и в пересменку, когда в цехах не производятся работы;

блокировка вентиляторов тепловых завес с устройствами открывания и закрывания цеховых ворот. Когда ворота открываются автоматически, включается тепловая завеса, а после закрывания ворот завеса отключается.

Автоматизация системы вентиляции позволяет экономить до 20 % электроэнергии, расходуемой на вентиляцию.

Таблица 3. Производительность, Давление, Максимальный Мощность Тип вентилятора КПД Па м3 /с двигателя, кВт Радиальные В-Ц14 46-2,5 0,95–4,8 412–2160 0,65 0,37–5, В-Ц14 46-5-0,1 3,5–16,0 470–1130 0,71 2,2–11, В-Ц14 46-6,6-0,2 10–31,0 1568–1770 0,73 10–22, В-Ц4 76-16-04 43–110 440–1600 0,84 17–55, В-Ц4 76-20-04-01 86–165 490–1119 0,84 30–55, Осевые В 06-300-3 10–26 64–294 0,755 0,75–3, В 2,3-130-10-01 38 560 0,9 11, Водоснабжение. В настоящее время на всех промышленных предпри ятиях применяется значительное число насосных установок: водоснабжение, водяное охлаждение, перекачка химических жидкостей и т. д. В расходе электроэнергии насосные установки занимают значительную долю.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -190 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности Электроэнергия, потребляемая насосом, кВт ч, G H W= Т, (3.13) 3600 102п нд где G – производительность насоса, м3/ч ;

Н – полный напор с учетом высо ты всасывания, м ;

– плотность жидкости, кг/м3 ;

п – КПД передачи;

н – КПД насоса;

д – КПД двигателя;

Т – время работы насоса, ч.

Анализ выражения (3.13) позволяет определить способы уменьшения расхода электроэнергии.

Увеличения КПД передачи можно достичь в том случае, если насос и электродвигатель конструктивно представляют собой одно целое, т. е. ра бочее колесо насоса находится непосредственно на валу двигателя.

Так как асинхронные двигатели, как и синхронные, выполняются на частоту вращения, определяемую частотой электрической сети и числом пар полюсов двигателя, необходимо, чтобы и насосы при данной частоте враще ния обладали наибольшим КПД.

Общий КПД насоса зависит от конструкции и режима работы. КПД эксплуатирующихся в настоящее время насосов составляет: для насосов низ кого напора – 0,4–0,7;

для насосов среднего напора – 0,6–0,8;

для насосов вы сокого напора – 0,6–0,8. У всех типов современных насосов КПД возрос и достигает 0,9 (табл. 3.8).

Таблица 3. Требуемая мощность КПД насоса Тип насоса Производительность, м3 /с Напор, м двигателя, кВт К 90/20 90 20 0,78 7, К 160/20 160 20 0,81 15, К 290/18 290 18 0,83 22, К 290/30а 250 24 0,75 30, Д 2000-21 2000 21 0,86 160, Д 6300-27 4000 22 0,79 400, Д 12500-24 12500 24 0,88 При замене старого насоса с на новый с получим экономию н н электрической энергии, кВт ч/год :

W = 2,72 103 H QTp / д ( ), н н где Т р – число часов работы насоса в год.

Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Учеб. пособие -191 3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 3.3. Энергосбережение в промышленности Для того чтобы электродвигатель работал в режиме максимального КПД, его мощность должна быть выше в 1,2–1,25 раза мощности, потребляе мой насосом. По номинальной шкале мощности электродвигателя с шагом 1,4 с таким же шагом по мощности должны выпускаться насосы.

При большом максимальном расходе жидкости, изменяющемся по ча сам суток потребления, целесообразна установка нескольких параллельных насосных агрегатов. Тогда в зависимости от потребного расхода необходимо включать такое число насосов, чтобы они работали с высоким КПД. Этот процесс может быть автоматизирован.

В настоящее время в системах водоснабжения устанавливаются насос ные агрегаты, рассчитанные на максимальное потребление воды при макси мальном напоре. На практике такая потребность максимальной мощности бывает кратковременна, а в остальное время насосный агрегат работает с большим удельным потреблением энергии. Поэтому в системах водоснаб жения целесообразна установка накопителя воды на высоте требуемого на пора с соответствующим автоматическим отключением насосного агрегата при заполнении водой накопителя. В этом случае можно достичь экономии электроэнергии, кВт ч :

Q1 H T 1 W =, (3.14) 3600 102 д п н д пн где Q1 – расход воды за час;

T,,, д – соответственно время работы, п н КПД передачи, насоса и двигателя при работе без накопителя;

п, н, д – КПД передачи насоса, двигателя, выполненные при работе на накопителе.

Если Q1 примерно в 2 раза меньше Q, т. е. производительность насоса номинальная, то экономия электроэнергии может составить 15–20 %.

Сжатый воздух. Сжатый воздух как энергоноситель широко применя ется в промышленности для питания следующих потребителей: пневматиче ского инструмента, пневматической автоматики, различного рода молотов, продувки и прочистки деталей и оборудования и т. д. Особенно велик расход сжатого воздуха в угольной, нефтяной, машиностроительной промышленно сти, а также в черной металлургии.

Компрессорное хозяйство составляет значительную часть стоимости основных фондов промышленного предприятия, поэтому его рентабельность зависит от эффективной работы компрессоров.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 14 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.