Енергетичне забезпечення виробництва

Організація енергогосподарства. Сучасне машинобудівне виробництво пов’язане зі споживанням у великих обсягах електроенергії, палива та інших енергоносіїв (пара, стиснуте повітря, гаряча вода) та забезпеченням системами зв’язку. На підприємствах машинобудівного комплексу частка споживаної енер­гії в собівартості продукції досягає 30 %.

Нормальне функціонування виробничої системи підприємства залежить від своєчасного забезпечення енергетичними ресурсами за їх видами і в певній кількості. За характером використання енергія, що споживається, поділяється на: силову, що приводить у дію технологічне устаткування; технологічну, яка призначена для зміни властивостей і стану матеріалів; виробничо-побутову, яка витрачається на освітлення, вентиляцію, опалення та інші цілі.

Надійне і безперебійне забезпечення виробництва підприєм-
ства всіма видами енергії встановлених параметрів при мінімізації затрат є основною метою створення енергетичного господарства як сукупності генеруючих, перетворювальних, передавальних та споживаючих енергетичних засобів.

Завданнями енергетичного господарства є: постійне забезпечення підприємства, його підрозділів та робочих місць усіма видами енергії за встановленими параметрами; проведення заходів, спрямованих на економію та ефективне використання енергії та всіх видів палива; монтаж і організація експлуатації енергетичного устаткування; технічне обслуговування та ремонт енергоустаткування; здійснення контролю виконання стандартів, правил експлуатації, ремонту енергоустаткування та мереж; підвищення енергоозброєності праці; здійснення заходів щодо вдосконалювання та розвитку енергогосподарства.

Структура енергогосподарства та органи управління. Організаційні і технологічні особливості виготовлення профільної продукції підприємства зумовлюють виробничу структуру енергогосподарства (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Організаційно-виробнича структура
енергогосподарства великого підприємства

Енергетичне господарство підприємства підрозділяється на дві частини — загальнозаводську і цехову. До загальнозаводської належать генеруючі та перетворюючі споруди, установки, пристрої, відповідні споруди і загальнозаводські мережі, що об’єд­нуються в ряд спеціальних цехів (дільниць) — електросиловий, теплосиловий, газовий, слабкострумовий, електромеханічний. Склад цехів залежить від енергоємності виробництва та рівня розвитку зв’язків заводу з зовнішніми енергосистемами.

Теплосиловий цех (дільниця) обслуговує контрольні установки, мережі підприємства (теплову, стислого повітря, водопостачання, каналізації), компресорні установки, кондиціонери, обладнання, що перекачує мазут. До складу електросилового цеху входять понижуючі підстанції, трансформаторні установки, перетворюючі пристрої, кабельні мережі, електролінії.

Газовий цех (може входити до теплосилового цеху) об’єднує газопровідні мережі, кисневі станції, склади балонів з різними видами газів та ін.

Електричний цех виконує роботи з ремонту електрообладнання та електроапаратури.

Слабострумна дільниця здійснює технічне обслуговування та ремонт АТС підприємства, комутаторних установок, акумуляторних пристроїв, радіотелевізійної мережі та комп’ютерного парку.

Цехову частину енергогосподарства утворюють первинні енергоприймачі (споживачі енергії — печі, верстати, підйомно-транспортне устаткування і т. д.), цехові перетворювальні установки і внутрішньоцехові розподільчі мережі.

Значний вплив на ефективність виробництва справляють зниження витрат на енергозабезпечення, поліпшення використання енергоустановок, економія і раціональне використання енергоресурсів. Велика кількість різноманітного енергообладнання і склад­ність енергоустановок потребують єдиного керівництва енергогосподарством. Ці обставини зумовлюють пошук шляхів ефективного функціонування енергогосподарства і системи управління.

На підприємствах, де створюється енергогосподарство, воно може бути підпорядковане головному енергетику або відділу головного енергетика (ВГЕ) чи головному механіку. Апарат голов­ного енергетика може складатися з низки функціональних бюро або груп (електричне, електроконструкторське, вентиляційне, теплотехнічне, планово-економічне, ПЗР і т. д.), лабораторій (електрична, теплова), інспекції інженерних мереж і споруд та ін.

Відносини ВГЕ з підрозділами підприємства будуються на основі діючих стандартів, положень та інструкцій. Енергообладнання та мережі безпосередню експлуатують відповідні енергоцехи та енергодільниці виробничих цехів. Оперативне управління (диспетчерування) енергогосподарством здійснюють начальники змін (чергові енергетики) енергоцехів.

Процес виробництва, розподілу і споживання енергії є єдиним енергетичним процесом, у якому всі елементи взаємопов’язані. Види, обсяг і структура споживаних енергоресурсів залежать від потужності підприємства, виду продукції, що випускається, характеру технологічних процесів, а також від зв’язків підприємства з регіональними енергосистемами.

Споживання енергії у виробництві (попит) у певні години доби, дні тижня й інші календарні періоди відбувається нерівномірно. Тому режими виробництва всіх видів енергії безпосередньо залежать від режимів її споживання. Потреба значних підприємств в енергії може покриватися за рахунок повного забезпечення енергією всіх видів від власних установок. Малі, а іноді і середні машинобудівні підприємства одержують усі види енергії від районних систем, сусідніх підприємств і об’єднаних цехів. Найбільше поширений комбінований варіант енергозабезпечення.

Види енергоносіїв і форми енергозабезпечення. Електроенергія становить більш як 30 % в енергоспоживанні машинобудівного підприємства, тому в основному забезпечення здійснюється від регіональних електроенергетичних систем. Теплоносії — пара і гаряча вода — надходять, головним чином, від теплових мереж територіальних систем. Використовуються на підприєм-
ствах вторинні енергоресурси, джерелом яких є тепло газів, що відходять з нагрівальних печей, для нагріву води; використання води та пари при водяному і випаровному охолодженні, для опалення, а також пари від ковальсько-штампувального устаткування.

Забезпечення повітрям здійснюється за допомогою компресорних установок спеціального цеху чи дільниці, які подають на робочі місця стисле повітря для пневмозажимів, підйомників, обдування штампів, ковальських молотів, формоутворюючих машин та ін.

Під час організації водопостачання для виробничих та господарсько-побутових потреб треба враховувати вимоги екології середовища і впроваджувати сучасні технології вторинного використання води після її регенерації, системи очищення води перед виведенням до природних джерел.

Залежно від технології та структури сировини і матеріалів для виготовлення виробів використовується тверде, речовинне та газоподібне паливо. При плавленні чавуну використовується вугілля та кокс. Для пристроїв, що нагрівають, застосовується мазут; бензин та дизельне пальне — для транспортних засобів; паливом для установок, що нагрівають, є природній газ; для виробничих процесів використовуються також інші гази — кисень, ацетилен, вуглекислий газ (для зварювального виробництва і под.).

Нормування енергоспоживання. Режим економії енергетичних ресурсів визначає необхідність нормування витрати енергії та енергоносіїв. Прогресивні норми витрати енергії і пального — це максимально допустима витрата на одиницю продукції або одиницю роботи в раціональних умовах організації виробництва та експлуатації устаткування.

Норми підрозділяються на диференційовані та збільшені (сумарні). Диференційовані (питомі) норми встановлюють витрату енергії на окремі агрегати, деталі, операції, процеси та на інші одиниці виміру продукції; сумарні — по дільницях, цеху і підприємству на одиницю або умовну одиницю продукції. До сумар­них (збільшених) норм належить витрата енергії на 1 т заготовок, комплект деталей на виріб, складальну одиницю або виріб на 1000 грн продукції.

Технічно обґрунтовані норми визначаються по операціях розрахунково-аналітичним методом, який вможливлює визначення її величини з урахуванням змін режимів роботи, параметрів технологічних процесів та інших чинників.

Залежно від цільового використання енергії норми визначаються на технологічні і допоміжні потреби (освітлення, опалення, вентиляція тощо) При цьому враховуються допустимі втрати в мережах.

Загальний обсяг енергії, витраченої підприємством Е _заг, умовно ділиться на дві частини — таку, що залежить (перемінну) Е _зл і таку, яка не залежить (постійну) Е _нзл від обсягів продукції, що випускається. У загальному випадку перемінна частина охоплює витрати всіх видів енергії на виконання основних технологічних операцій, постійна — витрати на освітлення, привід вентиляційних устроїв, опалення, кондиціонування повітря. Витрата енергії за перемінною частиною може бути визначена сумарно на основі часу роботи устаткування або більш точно — за зведеними нормами. При першому методі устаткування групується за умовами роботи — часу використання, ступеня завантаження за потужністю та інших чинників. Постійна частина витрат може бути визначена також розрахунковим методом за нормативами освітленості, опалення приміщень та ін.

На підприємствах широко використовується дослідно-статис­тичний метод планування, який ґрунтується на фактичних питомих нормах, що досягнуті за попередній період. Найпростішим є метод розрахунку питомих норм витрат енергоресурсів за їх середньоарифметичною фактичною витратою за кілька років.

Планова потреба цехів в електроенергії визначається за допомогою питомих норм витрати силової (для двигунів) та технологічної енергії на одиницю продукції, а також обсягу виробництва в натуральному або інших вимірниках.

Силова електроенергія для виробничих цілей залежить від потужності обладнання, що використовується, і визначається за формулою:

де W _у — сумарна потужність установленого обладнання (електромоторів), кВт;

Ф _еф — ефективний фонд часу роботи обладнання за плановий період, год;

К _з — коефіцієнт завантаження обладнання;

К _о.р — середній коефіцієнт одночасної роботи споживачів енергії;

К _м — коефіцієнт корисної дії електричної мережі;

К _к.д — коефіцієнт корисної дії установлених моторів на обладнанні.

Витрати електроенергії для виробничих цілей також розраховуються за формулами:

де К _п.с — коефіцієнт попиту споживачів електроенергії;

cos j — коефіцієнт потужності електродвигунів, що установлені;

К _мч — коефіцієнт машинного часу електроприймачів (машинного часу роботи обладнання).

Електроенергія на освітлення визначається за формулою:

де n _св — кількість світильників (лампочок), що використовуються, шт.;

w _ср — середня потужність одного світильника (лампочки), Вт;

h _осв — норма освітлення 1 м² площі, Вт (25 Вт/м²);

S — площа будівлі, що освітлюється, м².

Питомі норми витрати пари на певний обсяг продукції чи площі використовуються для розрахунку потреб у парі на виробничі цілі.

На опалення будівлі витрати пари розраховуються за формулою:

де q _п — витрата пари на 1 м³ будівлі за різниці між зовнішньою та внутрішньою температурою в 1°С;

t _D — різниця між зовнішньою та внутрішньою температурою опалювального періоду, °С;

Ф _д — час опалювального періоду, год;

V _буд — об’єм будівлі (за зовнішнім обміром), м³;

J — теплозміст пари (540 ккал).

Витрата палива на виробничі потреби (термообробка, плавління, сушіння та ін.) визначається за формулою:

де q _у.п — норма витрати умовного палива на одиницю продукції, що випускається;

К _ек — калорійний еквівалент виду палива, що застосовується.

Витрата палива на опалення виробничих та адміністративних будівель розраховується за формулою:

де q _пн — норма витрати палива на 1 м³ будівлі при різниці між зовнішньою та внутрішньою температурою в 1°С, ккал/од;

К _гр — теплота горіння умовного палива (7000 ккал/кг);

К _к.д — коефіцієнт корисної дії котельного агрегата (0,75).

Витрата стислого повітря для виробничих цілей розраховується за формулою:

де 1,5 — коефіцієнт утрат стислого повітря в трубопроводах та їх з’єднаннях;

q _с.пв — витрата стислого повітря при безперервній роботі прий­мача повітря, м³/год;

К _з — коефіцієнт завантаження обладнання;

К _вик — коефіцієнт використання приймача повітря в часі.

Витрата води для виробничих цілей визначається за нормами годинних витрат за формулою:

де q _води — витрати води за годину на один верстат, л;

G _пр — прийнята кількість верстатів, що працюють.

Корегування питомих норм витрати енергоресурсів полягає в приведенні їх до прогресивного рівня, з урахуванням економії енергоресурсів від проведення організаційно-технічних заходів і зміни їх споживання у зв’язку зі зміною потужностей установленого устаткування. Питомі норми витрати енергії мають періодично переглядатися, тому що збільшення випуску продукції і поліпшення організації виробництва приводить до їх зменшення, а механізація та автоматизація виробництва — до збільшення.

Велике значення для нормування витрати енергії має вибір одиниці виміру. Під час виготовлення однорідної продукції використовуються натуральні вимірники, а при виготовленні різнорідної продукції — нормо-години, верстато-години, гривні на одиницю продукції.

Технологічна норма витрати енергії визначається за формулою:

Н _т.ен = (Е _спж + Е _втр) / N _пл .

Загальновиробнича норма витрати розраховується за формулою:

Н _заг.ен = (Е _техн + Е _доп + Е _втр) / N _пл ,

де Е _техн, Е _доп — витрата енергії на технологічні і допоміжні цілі відповідно.

Контроль використання енергоресурсів. Основною умовою, що визначає доцільність і діючу ефективність нормування, є вимога диференціації норм. При цьому необхідно установити взаємо­зв’язок системи нормування із системами обліку готової продукції та енергетичного обліку. Дані енергообліку необхідні для складання та аналізу енергобалансів. Об’єктами енергообліку є вироблення і споживання енергії, вихід і використання вторинних енергоресурсів.

Облік палива на підприємстві ведеться при його надходженні на підприємство, а також у разі відвантаження центральним складом окремим цехам і споживання в цехуокремими агрегатами. Витрата палива контролюється шляхом його зважування, за допомогою лічильників, нафтомірів, тарованих вимірювальних приладів, газомірів і под.

Електрична енергія обліковується за допомогою лічильників активної і реактивної енергії. При цьому дотримуються такі вимоги: розподіл обліку енергії, що споживається, на технологічні цілі і освітлення; окремий облік у кожному цеху активної і реактивної енергії; оснащення лічильниками реактивної енергії всіх установок для підвищення cos j (статистичні конденсатори, синхронні двигуни і т. д.); індивідуальний облік енергії на всіх великих электроприймачах усередині цеху. Облік пари здійснюється за встановленим на кожному агрегаті манометром і термометром. При цьому необхідно здійснювати облік виходу і споживання відпрацьованої пари і конденсату. Облік стиснутого повітря
фіксується повітромірами з одночасною установкою манометрів і термометрів на кожному компресорі. Облік води здійснюється за водомірами і манометрами, що встановлюються на всіх насосних станціях для обліку її подавання в мережу, а також у цехах.

Визначення потреби в енергоресурсах. Зростаючі обсяги споживання паливно-енергетичних ресурсів потребують підвищення точності їх планування. Для цього передбачається дослідження впливу економічних, технічних і організаційних чинників. У практиці планування широко використовуються методи короткострокового прогнозу на основі тенденцій попередніх років, усереднення цих показників і отримання залежностей, які кількісно відображають дію стабільних чинників. При багатономенклатурному випуску продукції доцільно використовувати комп’ютерну техніку зі спеціальними програмами тому, що визначення витрат енергоресурсів здійснюється шляхом нормування і розрахунку затрат кожного виду енергії на обсяг продукції, що планується.

Потреба в енергії й енергоносіях визначається на основі балансового методу планування. З цією метою складаються зведені баланси і баланси за окремими видами енергії та енергоносіїв (табл. 8.3). У витратній частині балансу показується розрахункова планова потреба в енергії на всю виробничу, господарсько-побутову і невиробничу діяльність підприємства, а в прибутковій — джерела покриття цієї потреби: одержання енергії і палива від районних систем, вироблення на власних генеруючих установ­ках підприємства, використання вторинних енергоресурсів. Для великих енергетичних агрегатів при плануванні складаються енер­гетичні баланси і встановлюються залежності, що відображають вплив окремих чинників на величину питомої витрати енергії.

Перспективні баланси (на п’ять років і більш) є основою для вдосконалювання і реконструкції енергетичного господарства підприємства.

Таблиця 8.3