1. Литературный обзор

Энергохозяйство машиностроительного предприятия

Роль, задачи и структура энергетического хозяйства

Современные предприятия машиностроения, а также являются крупнейшими потребителями энергии и энергоносителей, в частности электроэнергии, топлива, пара, сжатого воздуха, воды и т. д.

По характеру использования потребляемая энергия подразделяется на силовую, технологическую и производственно-бытовую. Силовая энергия приводит в движение технологическое оборудование, подъемно-транспортные средства; технологическая - служит для изменения свойств и состояния материалов (плавление, термообработка и т. д.); производственно-бытовая - расходуется на освещение, вентиляцию, отопление и другие цели.

Основными задачами энергетического хозяйства являются: [11]

1) бесперебойное обеспечение предприятия, его подразделений и рабочих мест всеми видами энергии с соблюдением установленных для нее параметров - напряжения, давления, температуры и др.;

2) рациональное использование энергетического оборудования, его ремонт и обслуживание;

3) эффективное использование и экономное расходование в процессе производства всех видов энергии.

Экономия энергии достигается проведением в жизнь следующих мероприятий:

-ликвидация и снижение прямых потерь энергии в сетях и местах ее потребления (неисправное состояние электросетей, соединений трубопроводов, шлангов, кранов, вентилей и др.);

-внедрение в производство высокоэкономичных технологических процессов, приборов, оборудования (внедрение электроиндукционного нагрева деталей при термообработке вместо нагрева в электропечах сопротивления снижает расход электроэнергии более чем в 2 раза);

-применение наиболее выгодных режимов работы технологического и энергетического оборудования, обеспечивающих полное использование мощности электромоторов и трансформаторов, уменьшение холостых расходов энергии (повышается коэффициент мощности в сетях - косинус фи);

- вторичное использование энергоресурсов - тепла (отходящих газов печей, отработанного пара кузнечных цехов, тепла охлаждающей воды и т. д.);

- организация четкого планирования, нормирования расхода, учета и контроля за потреблением энергии (составление топливного и энергетического балансов по каждому виду энергии).

На крупных предприятиях (в объединениях) во главе энергетического хозяйства находится управление главного энергетика (УГЭ), на средних предприятиях - отдел главного энергетика (ОГЭ), на малых предприятиях - энергомеханический отдел во главе с главным механиком. Главный энергетик является заместителем главного механика.

В состав энергетического хозяйства среднего предприятия (предприятия РЭП) входят: отдел главного энергетика, электросиловой цех (или участок), тепло- или паросиловой цех, электроремонтный и слаботочный цехи.

Отдел главного энергетика возглавляется главным энергетиком завода, подчиняющимся главному инженеру.

В составе ОГЭ создаются следующие функциональные подразделения: бюро ППР, техническое бюро, планово-производственное бюро и бюро энергоиспользования.

Бюро ППР планирует, контролирует и учитывает выполнение всех видов ремонтных работ энергетического оборудования, инспектирует правильность эксплуатации этого оборудования; ведет паспортизацию и учет всех видов энергетического оборудования; устанавливает номенклатуру, сроки службы, нормы расхода и лимиты на запасные части и покупные материалы; планирует изготовление или закупку материальных ценностей для ремонта.

Техническое бюро осуществляет всю техническую подготовку производства системы ППР.

Планово-производственное бюро осуществляет планирование потребности предприятия в различных видах энергии и энергоресурсов. Планирование сводится к составлению энергетических балансов, которые подразделяются на плановые и отчетные.

Плановый энергобаланс состоит в обосновании потребности предприятия в энергии и энергоресурсах.

Отчетный энергобаланс предназначен для контроля за фактическим энергопотреблением, для анализа использования энергии, а также для оценки качества работы энергоцехов.

Основой для составления плановых энергобалансов служат удельные нормы расхода энергии, топлива и т. д., а также плановые задания по выпуску продукции основного производства.

Бюро энергоиспользования занимается нормированием расхода энергии и вопросами ее рационального использования.

Электросиловой цех включает участки:

а) электроподстанцию с электросетями, которая принимает, преобразует в требуемое напряжение и доставляет электроэнергию заводским потребителям; при этом основное оборудование - трансформаторы, мотор-генераторы, установки, электродвигатели высокого напряжения;

б) монтажный участок, который выполняет подвод электросетей к вновь устанавливаемому оборудованию и производит ремонт действующих электросетей.

Тепло- или паросиловой цех объединяет участки:

а) парокотельный с трубопроводами, подающий пар и горячую воду потребителям; его основное оборудование - паровые котлы установки для подогрева воды;

б) водонасосная станция и канализация с водопроводными и канализационными сетями;

в) компрессорная станция, снабжающая цехи сжатым воздухом; ее основное оборудование - компрессоры;

г) азотно-кислородная, газогенераторная и ацетиленовая подстанции.

Электроремонтный цех выполняет все виды ремонтов энергетического оборудования согласно системе ППР, а также ремонт электрической части технологического оборудования.

Слаботочный цех включает участок связи и сигнализации, обслуживающий телефонную сеть, радиосвязь, электрочасовые установки, диспетчерскую связь и т. п.; участок по обслуживанию контрольно-измерительных приборов и средств автоматики и телемеханики.

Функции энергетической службы предприятия:[10]

-разработка нормативов, касающихся энергетической службы;

-планирование потребности всех видов энергии и энергоносителей, составление энергетического баланса предприятия;

-планирование ППР оборудования;

-планирование потребности в запчастях;

-организация выработки (обеспечения) предприятия всеми видами энергии;

-оперативное планирование и диспетчирование обеспечения предприятия всеми видами энергии;

-организация ремонтных работ оборудования;

-разработка технической документации для проведения монтажных, ремонтных работ оборудования и энергетических коммуникаций (сетей);

-организация обслуживания энергетического оборудования, сетей, линий связи;

-контроль за качеством ремонтных работ;

-организация монтажных, пусконаладочных работ нового оборудования, демонтаж и утилизация списанного оборудования по энергетической части;

-надзор за правилами эксплуатации оборудования;

-контроль за расходами всех видов энергии.

Планирование потребности предприятия в энергии различных видов

Рациональная организация энергетического хозяйства в определенной мере зависит от правильности планирования своей производственно-хозяйственной деятельности, нормирования и учета потребления энергоресурсов.

Энергоснабжение предприятия имеет специфические особенности, которые заключаются в одновременности производства и потребления энергии. Подача электроэнергии на предприятие на каждый момент времени должна регулироваться объемом потребления. Недостаточно полное ее использование ведет к неизбежным потерям, к недоиспользованию мощности. При повышенном против графика потреблении возникают "пиковые" нагрузки.

Определение потребности предприятия в энергоресурсах и учет их расхода основываются на составлении энергетических и топливных балансов. Балансовый метод планирования дает возможность рассчитать потребность предприятия в энергии и топливе различных видов исходя из объема производства на предприятии и прогрессивных норм расхода, а также определить наиболее рациональные источники потребления этой потребности за счет получения энергии со стороны и собственного производства ее на предприятии. [13]

Энергетические балансы классифицируются по следующим признакам:

• назначению - перспективные, текущие, отчетные;

• видам энергоносителя - частные по отдельным видам энергоносителя (уголь, нефть, пар, газ, вода) и общие по сумме всех видов топлива;

• характеру целевого использования энергии (силового, технологического, производственно-хозяйственного значения).

Перспективные балансы составляются на длительный срок и используются при проектировании, реконструкции производства и для развития энергохозяйства предприятия в целом.

Текущие плановые балансы составляются на год с разбивкой по кварталам и являются основной формой планирования и потребления энергии всех видов.

Главная задача разработки планового баланса - обоснование плановой потребности предприятия в топливе и энергии для выполнения производственной программы предприятия по выпуску продукции - это расходная часть баланса. Обоснование наиболее рациональных способов покрытия этой потребности, получение энергии со стороны и на собственных генерирующих установках - приходная часть баланса.

Отчетные (фактические) балансы предназначены для контроля за потреблением энергоносителей и выполнением плановых балансов, а также служат основным материалом для анализа использования носителей, оценки работы в области рационализации энергохозяйства и экономии (перерасхода) топлива и энергии.

Определение потребности предприятия в энергоресурсах базируется на использовании прогрессивных норм расхода. Для использования топлива и энергии различных видов применяются удельные нормы.

Нормы энергопотребления бывают суммарными на единицу (времени) продукции или вид работ и операционными (дифференцированными) - на деталь, операцию, отдельный технологический процесс.

Основным методом определения норм расхода является расчетно-аналитический, позволяющий рассчитать плановую норму с учетом изменений в режиме работы, параметров технологических процессов и других факторов, влияющих на величину удельного расхода.

В зависимости от характера целевого использования энергии удельные нормы подразделяются на технологические и вспомогательные нужды (освещение, отопление, вентиляцию и т. д.). При этом учитываются допустимые потери энергии в сетях.

Плановая потребность предприятия в электроэнергии (o6щая) определяется по формуле 1.1

, (1.1)

где  -плановая норма расхода электроэнергии на единицу продукции, кВт•ч;

• - плановый объем выпуска продукции в натуральном (стоимостном) выражении, шт. (руб.);

 - расход энергии на вспомогательные нужды (освещение, вентиляцию, отопление и т.д.), кВт • ч;

 - планируемый отпуск энергии на сторону, кВт-ч;

- планируемые потери энергии в сетях, кВт-ч.

Плановая потребность энергии по цехам определяется с помощью удельных норм расхода двигательной и технологической энергии на единицу продукции, а также объема производства в натуральном или других измерителях. Необходимое количество двигательной (силовой) электроэнергии для производственных целей зависит от мощности установленного оборудования и определяется по формуле 1.2

, (1.2)

где   - суммарная мощность установленного оборудования (электромоторов), кВт;

• - эффективный фонд времени работы оборудования (потребителей электроэнергии) за плановый период (месяц, квартал, год), ч;

• - коэффициент загрузки оборудования;

• - средний коэффициент одновременной работы потребителей энергии; - коэффициент полезного действия питающей электрической сети;  - коэффициент полезного действия установленных электромоторов. Необходимое количество электроэнергии для производственных целей рассчитывается по формулам 1.3, 1.4.

, (1.3) , (1.4)

где   - коэффициент спроса потребителей электроэнергии;

• - коэффициент мощности установленных электродвигателей;

• - коэффициент машинного времени электроприемников (машинного времени работы оборудования).

Потребное количество электроэнергии, идущей на освещение помещений, определяется по формуле 1.5

, (1.5) или , (1.6)

где   - число светильников (лампочек) на участке, в цехе, на предприятии, шт.;

• - средняя, мощность одного светильника (лампочки), Вт;

h - норма освещения 1 м² площади, Вт (25Вт/м²);

S - площадь освещаемого здания, м .

Расход пара на производственные цели определяется на основе удельных норм расхода соответствующего потребителя. Например, на обогрев сушильных камер (на 1 т обогреваемых деталей) периодического действия расходуется 100 кг/ч, для непрерывного действия сушильных камер (конвейеров) -45-75 кг/ч.

Расход пара на отопление здания рассчитывается по формуле 1.7

, (1.7)

где   - расход пара на 1 м³ здания при разности наружной и внутренней температур в 1°С;  - разность наружной и внутренней температур отопительного периода, °С; - время отопительного периода, ч;  - объем здания (по наружному обмеру), м³; J - теплосодержание пара (540 ккал).

Расход топлива на производственные нужды предприятия (термическая обработка металла, плавка металла, сушка литейных форм и т. д.) определяется по формуле 1. 8

, (1.8)

где q - норма расхода условного топлива на единицу выпускаемой продукции;  - калорийный эквивалент применяемого вида топлива.

Расход топлива на отопление производственных и административных зданий рассчитывается по формуле 1.9

, (1.9)

где   - норма расхода топлива на 1 м³ здания при разности наружной и внутренней температур в 1°С, ккал/ч;  - теплота сгорания условного топлива (7000 ккал/кг);  - коэффициент полезного действия котельной установки ( =0,75). Объем сжатого воздуха для производственных целей ( ,м³) определяется по формуле 1.10

, (1.10)

где 1,5 - коэффициент, учитывающий потери сжатого воздуха в трубопроводах, в местах неплотного их соединения; d - расход сжатого воздуха при непрерывной работе воздухоприемника,  ;  - коэффициент использования воздухоприемника во времени;  - коэффициент загрузки оборудования;

m - число наименований воздухоприемников.

Объем воды для производственных целей ( , л) определяется по нормативам исходя из часового расхода:

, (1.11)

В результате расчета потребности в энергоресурсах устанавливается лимит по видам в натуральном и денежном выражениях по подразделениям предприятия.

Основой организации первичного учета энергии и энергоресурсов всех видов является организация контрольно-измерительного хозяйства предприятия. Счетчики энергоресурсов должны быть установлены на каждой единице энергетического оборудования. Данные учета регистрируются в журналах или ведомостях. Основными направлениями рационализации энергопотребления являются правильный выбор энергоносителей, ликвидация прямых потерь, совершенствование технологии и организации производства, ориентация на ресурсосберегающие технологии, бережное использование энергии и вторичных энергоресурсов.

Направления совершенствования работы энергетического хозяйства и его технико-экономические показатели

Основными направлениями совершенствования организации энергетического хозяйства предприятия и повышения эффективности его работы являются: [14]

-разработка новых методов производства и преобразования энергии;

-совершенствование энергопроизводящего оборудования (и технологических процессов;

-развитие взаимозаменяемости различных видов энергии ' и проводящих ее установок;

-создание новых и совершенствование существующих средств преобразования энергии;

-изучение закономерностей, тенденций и пропорций развития энергетики предприятия как единого целого;

-формирование концепции оптимального управления энергохозяйством;

-изучение комплексной проблемы энергетики, включая влияние ее на окружающую среду и развитие научно-технического прогресса.

В соответствии с разработанными направлениями по совершенствованию энергетического хозяйства составляются мероприятия, которые условно подразделяются на энергетические, технологические, мероприятия по улучшению режима работы, общепроизводственные и организационные.

К энергетическим относятся такие мероприятия, как замена энергоносителей одного другим (мазута, угля - газом и др.), повышение экономичности выработки энергии, широкое использование вторичных энергоресурсов, снижение потерь и т.д.

К технологическим мероприятиям относятся широкое внедрение скоростных методов обработки металлов резанием, нагрева заготовок, прогрессивных способов получения заготовок (точное литье, штамповка, чеканка, высадка), более технологичных конструкций изделий, а также снижение процента брака и повышение выхода годной продукции.

Мероприятия по улучшению режима работы (повышению cos?) включают повышение загрузки оборудования, снижение холостых ходов и простоев нагревательного оборудования, замена оборудования периодического действия на оборудование непрерывного действия, механизация и автоматизация тепловых технологических процессов и энергетических установок, централизация управления, замена асинхронных двигателей на синхронные и т. д.

К общепроизводственным мероприятиям относятся внедрение экономичных систем производственной вентиляции и промышленного водоснабжения, замена ламп накаливания люминесцентными источниками света, использование выделяющегося в производстве тепла для отопления цехов (экономайзеры, рекуператоры, утилизаторы).

Организационные мероприятия - это рациональная организация контрольно-измерительного хозяйства, внедрение технического нормирования энергопотребления, четкая организация первичного учета расхода энергоресурсов.

Широкое применение во всех цехах предприятия надлежащей контрольно-измерительной аппаратуры способствует установлению более обоснованных норм расхода и проведению более правильного первичного учета.

Для первичного учета расхода электроэнергии, газа, пара, сжатого воздуха, воды и других энергоносителей следует устанавливать приборы (счетчики, паромеры, водомеры и т. д.) так, чтобы можно было получать фактические удельные величины расхода, соответствующие системе планирования норм энергопотребления, принятой на заводе. Энергетический учет должен быть оперативным и достоверным. Очень важно наряду с учетом расхода энергоресурсов учитывать выход вторичных энергоресурсов с помощью приборов или расчетным путем.

Фактические данные о расходе энергии различных видов, получаемые первичным учетом, используются, во-первых, для составления отчетных энергетических балансов по энергии всех видов в абсолютных величинах; во-вторых, для определения фактических удельных показателей расхода энергии всех видов; в-третьих, для расчета технико-экономических показателей энергетического хозяйства предприятия.

К числу основных технико-экономических показателей, характеризующих работу энергетического хозяйства, относятся:

1) себестоимость единицы энергоресурса;

2) доля затрат на энергию в себестоимости продукции;

3) расход энергии на единицу продукции;

4) размер вторичного использования энергоресурса;

5) энерговооруженность труда, представляющая собой количество энергии, приходящейся на одного рабочего в год;

6) коэффициент мощности (cos) и коэффициент спроса, характеризующие степень использования и качества эксплуатации электрооборудования.