Роль электробалансов в нормировании электропотребления и их виды
В нормировании расходов электроэнергии на единицу продукции ведущая роль принадлежит электрическим балансам объектов нормирования и электрическим характеристикам технологических агрегатов и операций. Электробалансы помогают выявить и правильно оценить излишние потери электроэнергии и наметить пути ее экономии.
Электрические характеристики, выражающие функциональные связи между элементами расхода электроэнергии и аргументирующими величинами, характеризующими сырье, готовую продукцию и технологические процессы, позволяют установить оптимальные их значения и оптимальные удельные расходы электроэнергии. Дополняя друг друга, они являются той базой, на которой можно обоснованно рассчитывать прогрессивные нормы расхода электроэнергии.
Электробалансы, составляемые промышленными предприятиями, в зависимости от масштаба решаемых задач подразделяют на балансы:
-
операций и агрегатов;
-
совокупных производственных процессов участков, отделений, цехов и комплексных энергоустановок (котельные, компрессорные и т. д.);
-
промышленных предприятий.
По назначению балансы делят на фактические, нормализованные, плановые и перспективные.
Фактические электробалансы отражают фактические показатели потребления электроэнергии и фактический среднегодовой качественный уровень использования энергии в истекшем году.
Нормализованные электробалансы отражают наиболее прогрессивный, обоснованный технико-экономическими расчетами уровень использования энергии агрегатом, процессом, установкой, цехом, предприятием. Базой для расчета таких электробалансов служат электрические характеристики агрегатов и операций и составленные на их основе прогрессивные удельные нормативы потерь и полезного потребления электроэнергии, соответствующие оптимальным условиям производства.
Плановые электробалансы являются основной формой ежегодного планирования электропотребления предприятия. Такие балансы составляют исходя из заданной производственной программы и действующих условий предприятия в отношении технологии, организации производства и схемы электроснабжения, но учитывают конкретные изменения указанных условий, намеченные техническим планом предприятия на предстоящий год.
Перспективные электробалансы составляют на длительные сроки (пять и более лет) и отражают намечаемые на эти периоды коренные изменения в технологии, организации и объеме производства. В ходе составлена перспективных электробалансов на базе технико-экономических расчеов решают вопросы выбора нового технологического и электротехническое оборудования с лучшими электротехническими характеристиками, проектируют более рациональные схемы электроснабжения, обосновывают сооружение новых, расширение и реконструкцию существующих электроустановок и сетей.
Структура и формы
Электробаланс агрегата, участка, цеха, предприятия состоит и двух частей - приходной и расходной, численно равных друг другу. Приходная часть включает электроэнергию, полученную от источника питания (внешнего, собственного). Расходная часть включает следующие статьи расхода:
-
прямые затраты на основной технологический процесс с выделением полезного расхода электроэнергии на выпуск продукции;
-
косвенные затраты электроэнергии на основной технологический процесс вследствие несовершенства или нарушения технологических норм;
-
затраты электроэнергии на вспомогательные нужды (вентиляцию, освещение, цеховой транспорт и т. п.);
-
потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения (линиях, трансформаторах, реакторах, компенсирующих устройствах и двигателях);
-
отпуск электроэнергии посторонним потребителям.
Электробалансы агрегатов оформляют в виде таблиц или диаграмм, относя цифры баланса к заданной или фактической производительности агрегата либо к единице вырабатываемой агрегатом основной продукции или расходуемого основного сырья. Электробалансы участков, отделений, цехов и предприятий оформляют в форме таблиц, выражая статьи баланса в абсолютных или удельных показателях.
Составление электробалансов
Работы по составлению и анализу электробалансов ориентированы на решение задач оценки фактического положения и повышения эффективности электроснабжения и электропотребления, количественной оценки резервов экономии и потерь энергии, определение требований по совершенствованию контроля фактических режимов электропотребления.
При составлении электробалансов исходными данными служат:
а) перечень электрооборудования с указанием паспортных параметров и характеристик,
б) материалы технологических карт и перечня технологических операций,
в) исполнительские схемы электроснабжения,
г) результаты целенаправленных замеров потребления электроэнергии и реактивной мощности,
д) оперативные журналы и существующие на предприятии формы отчетности,
е) акты ранее проведенных обследований электрохозяйства, материалы планового, финансового отделов, других служб предприятия.
Электробаланс агрегата, технологического узла, цеха, предприятия в целом состоит из приходной и расходной частей, суммарно равных друг другу.
Полезный расход (количество полезно использованной энергии) определяется как теоретически необходимое для реализации технологического процесса, рассчитывается, как правило, по формулам, приводимым в отраслевой научно-технической литературе (например, технологические операции деревообработки, производства мебели, плит и т. д.).
Целесообразно на действующих предприятиях более широко использовать расчетно-экспериментальный метод. При использовании этого метода полезный расход определяется вычитанием из фактического, измененного счетчиком расхода энергии, потерь ее в сетях, силовых трансформаторах, электроприводе.
Потери энергии пока приборно не определяются, величину их находят расчетом.
Определение потерь энергии в электрических сетях
Величина потерь энергии ΔWc кВт-ч в сети, питающей электрифицированный агрегат, участок, цех с электропотреблением W, кВт-ч и расходом реактивной мощности V, квар-ч определена
где Ic - величина потребляемого тока, А, R - сопротивление линии, Ом, Тр - продолжительность работы электропотребляющего оборудования, ч.
Коэффициент 3,3 (1,1x3) учитывает увеличение сопротивления из-за переходных контактов, скрутки жил, увеличения длины из-за прогиба ВЛ или изгибов кабеля.
При отсутствии данных о фактическом значении Тр продолжительность работы электропотребляющего оборудования с достаточной точностью можно определить Tp = V/qч, где V - расход реактивной мощности, кварч, qч - часовой расход реактивной мощности.
Изменения активной мощности основной промышленной нагрузки промышленных предприятий - асинхронных двигателей определяются интенсивностью процесса. Изменения реактивной мощности в гораздо меньшей мере определены им, поэтому оценка Тр производится по потреблению реактивной мощности. При неоднократном определении ΔWс для ряда объектов рекомендуется все расчеты автоматизировать.
Определение потерь энергии в силовых трансформаторах
Потери энергии в силовых трансформаторах ΔWт, кВт-ч равны
где Ро, Рк - потери холостого хода, и короткого замыкания, кВт, принимаются по паспортным данным (при их отсутствии по справочнику), к - коэффициент загрузки трансформатора, Тп, Тр- число часов присоединения и работы под нагрузкой, ч. При оценке потерь загрузку трансформатора обычно оценивают по месячному расходу энергии и реактивной мощности.
Для предприятий, работающих в две смены Тр принимают 450 ч, в три смены 700 ч. Значение Тп для января, марта, мая, июля августа, октября, декабря 744 ч, для апреля, июня, сентября, ноября 720 ч, февраля 672 ч.
Если трансформатор отключался на выходные и праздничные дни Тп уменьшается на время отключения.
Электробалансы агрегатов и технологических участков
При составлении электробалансов расход электроэнергии и реактивной мощности определяют с помощью имеющихся контрольно-измерительных приборов, применением переносных приборов, расчетным путем, когда контрольно-измерительные приборы отсутствуют или экономически не оправданы.
Потери в двигателях и приводимых механизмах рассчитывают лишь для крупных агрегатов. Для машин переменного тока
Для машин постоянного тока
где ΔWас, ΔWмех — потери в стали двигателя и механические потери в агрегате, кВт-ч, Ро - определяемая по ваттметру (счетчику) мощность холостого хода двигателя, соединенного с приводимым механизмом, кВт, Iо - ток холостого хода, А, rо - сопротивление якоря, Ом, r1 - сопротивление статора и ротора, приведенные к статору для асинхронных двигателей, Ом.
Электробалансы оформляют в виде таблиц или диаграмм, выражая статьи баланса в абсолютных и относительных единицах. В нормализованном электробалансе косвенные потери отсутствуют, так как технологический процесс предполагается в оптимальном режиме.
Пример электробаланса:
Электробалансы цехов и предприятий
Электробаланс по цеху получают суммированием соответствующих статей электробалансов питающих фидеров, образуемых в свою очередь балансами технологических узлов и агрегатов. В расходной части цеховых лектробалансов подразделяют расход энергии в технологических процессах, основных и вспомогательных, в цеховых сетях, трансформаторах, электроприводе, расход на общецеховые нужды (освещение, отопление, вентиляция и т. д.).
При анализе потерь в сетях особое внимание уделяется оценке режима потребления реактивной мощности. Потери в электроприводах оценивают обычно лишь для крупных агрегатов, здесь постоянные потери находят по мощности (току) холостого хода, а нагрузочные по среднему потреблению тока.
Электробаланс завода по производству древесноволокнистых плит:
Расход электроэнергии можно относить на единицу продукции и сопоставлять с нормативами. Электробалансы по предприятию составляют суммированием цеховых электробалансов с учетом общезаводских нужд, отпуска энергии сторонним потребителям.
Смотрите также: Методика определения потерь электроэнергии в линиях, трансформаторах и электродвигателях, Нормирование расходов электроэнергии на промышленных предприятиях