Технологические системы и оборудование
Энергетическое обследование технологических систем и оборудования позволяет определить, насколько рационально энергоресурсы используются для выполнения производственных операций. В зависимости от состава предприятия проверяют насосы, компрессоры, системы сжатого воздуха, паровое хозяйство, сушильные установки и оборудование технологических линий.
Основная задача — сопоставить потребление энергии с фактически выполненной полезной работой и определить, какие технические процессы требуют детальной проверки. При этом необходимо различать затраты на перемещение жидкости, сжатие воздуха, производство и использование пара, тепловую обработку материалов. У каждого процесса собственные рабочие параметры, характерные потери и условия оценки эффективности.
Как определяют границы энергетического обследования
На производственном предприятии несколько видов оборудования могут участвовать в одной технологической операции. Например, линия может использовать насосы для подачи жидкости, компрессоры для обеспечения пневматических механизмов и пар для нагрева материалов.
Для составления энергетического баланса специалист устанавливает, какие энергоресурсы поступают в каждый технологический контур, какое оборудование их использует и какой полезный результат получается на выходе.
Граница измерения определяет участок, к которому относятся показания приборов учёта. Если общий электросчётчик охватывает насосную и компрессорную установки, его показания не позволяют непосредственно оценить эффективность каждого агрегата.
Особенно важно исключить двойной подсчёт. Если потребление компрессора уже включено в общий расход технологической линии, повторное прибавление этой электроэнергии к балансу завысит итоговую величину. Поэтому при совместной работе нескольких систем сначала определяют границы их потребления, а затем сопоставляют энергетические показатели.
Разные виды полезной работы и характерные потери
Оборудование нельзя оценивать по единому энергетическому показателю без учёта его технологического назначения. Для каждой системы необходимо установить, какой результат считается полезным и какие затраты могут возникать сверх необходимого.
- Насосное оборудование. Полезная работа связана с перемещением жидкости при определённых расходе и напоре. Возможные дополнительные затраты возникают из-за потерь напора — сопротивления движению жидкости в трубопроводах и регулирующей арматуре.
- Компрессоры и системы сжатого воздуха. Энергия расходуется на получение воздуха с необходимыми параметрами. При утечках часть произведённого сжатого воздуха теряется до выполнения полезной технологической работы.
- Паровые системы. Тепловая энергия используется для получения и передачи пара потребителям. Отдельного внимания требует обращение с конденсатом — водой, образующейся при конденсации пара. Его сброс без предусмотренного возврата может сопровождаться потерей тепловой энергии.
- Сушильное оборудование. Энергия необходима для удаления влаги из материала. Избыточная сушка означает продолжение или усиление обработки сверх технологически необходимого состояния материала, что может увеличивать расход энергии.
- Оборудование производственных линий. Потребление оценивают относительно фактической технологической нагрузки и полезного выпуска продукции, учитывая участие отдельных агрегатов в общем процессе.
Эти механизмы принципиально различаются. Потери напора нельзя оценивать тем же способом, что утечки сжатого воздуха, а расход пара на технологический нагрев нельзя непосредственно сравнивать с энергопотреблением сушилки без учёта характеристик процесса и его результата.
Как отличить обоснованный расход от неэффективного режима
Повышенное энергопотребление не всегда свидетельствует о неисправности оборудования. Оно может быть связано с увеличением производственной нагрузки, изменением режима технологического процесса или объёма выпускаемой продукции.
Например, если вырос общий расход электроэнергии производственной линии, нельзя без измерений считать причиной самый мощный электропривод. Необходимо установить, какие агрегаты работали в рассматриваемый период, как изменились их рабочие точки и какой объём продукции был произведён.
Рабочая точка агрегата характеризует фактические условия его работы. Для насоса существенны расход и напор, для компрессора — параметры подачи сжатого воздуха, для сушилки — режим обработки материала. Именно сопоставление этих характеристик с полезным результатом помогает выявлять возможные отклонения.
Если производительность увеличилась, рост расхода энергоресурсов может быть технологически обоснованным. Если же энергопотребление изменилось без соответствующего изменения полезного выпуска, возникает основание проверить конкретные режимы и возможные потери.
При этом сравнение должно проводиться в сопоставимых условиях. Нельзя переносить нормативы энергопотребления одного агрегата на другой без учёта их рабочих характеристик и фактической технологической нагрузки.
Какие исходные данные необходимы
Для выбора направления обследования используют документы и измерения, позволяющие связать потребление энергоресурсов с производственным процессом:
- Технологические карты — показывают последовательность операций, назначение оборудования и предусмотренные условия работы.
- Рабочие характеристики агрегатов — позволяют сопоставить фактические режимы насосов, компрессоров и другого оборудования с их техническими возможностями.
- Данные о расходах энергоносителей — необходимы для определения потребления электроэнергии, пара, сжатого воздуха и других ресурсов в соответствующих контурах.
- Показатели полезного выпуска — позволяют сопоставить энергетические затраты с результатом технологического процесса.
- Эксплуатационные записи — помогают учитывать изменения нагрузки, режимов работы и состава действующего оборудования.
Значение имеет согласованность измерений по времени и границам. Если энергопотребление определено для всей линии, а выпуск продукции относится только к одной операции, такой расчёт не позволяет достоверно установить удельные затраты рассматриваемого агрегата.
При отсутствии раздельного учёта специалист определяет, какие дополнительные измерения необходимы. Предполагаемые потери при этом не представляют как подтверждённый результат обследования.
Как выбрать конкретное направление обследования
Выбор зависит от вида полезной работы и энергоресурса, который используется для её выполнения. Каждое направление позволяет сосредоточиться на характерных параметрах оборудования без смешения разных технологических процессов.
- Насосное оборудование — если необходимо оценить расход жидкости, создаваемый напор, рабочие точки насосов и возможные потери при перемещении жидкости.
- Компрессорное оборудование и системы сжатого воздуха — если основной вопрос связан с производством сжатого воздуха, его потреблением и возможными утечками.
- Паровые системы — если необходимо исследовать производство, передачу и использование пара, включая обращение с конденсатом.
- Сушильное оборудование — если требуется сопоставить энергетические затраты с удалением влаги и необходимыми характеристиками готового материала.
- Технологическое оборудование — если предмет обследования охватывает производственную линию и связь энергопотребления с полезным выпуском продукции.
Если производственный процесс объединяет несколько перечисленных систем, обследование может включать несколько направлений. В таком случае сначала фиксируют границы каждого контура, чтобы затраты на производство и использование одного энергоресурса не учитывались повторно.
Результат определения границ обследования
Результатом предварительного анализа становится схема энергетических потоков технологического оборудования с обозначением отдельных агрегатов, используемых энергоресурсов и показателей полезной работы.
На её основе определяют, где необходимо проверить потери напора, утечки сжатого воздуха, обращение с конденсатом или режимы сушки. Для оборудования производственных линий отдельно устанавливают связь между энергопотреблением и фактическим выпуском продукции.
Это позволяет перейти к выявлению неэффективных режимов работы оборудования. Принципы сопоставления энергопотребления с производственной нагрузкой дополнительно рассмотрены в материале «Как нагрузка оборудования влияет на энергопотребление».
Главный результат — выбор специализированного обследования на основании фактического энергетического процесса. Величину потерь и возможную экономию определяют только после проверки рабочих характеристик оборудования, границ измерения и технологической нагрузки.