CC BY
725
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 658.26:621.31:622.012
Н.М.Кузнецов РАЦИОНАЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Аннотация
Рассмотрены методические основы расчета потребления электрической энергии при добыче и обогащении руд. Установлены закономерности электропотребления при добыче и обогащении апатитонефелиновой руды, а также дан анализ факторов, влияющих на электропотребление. Изложены вопросы рационального электропотребления на горных предприятиях.
Ключевые слова:
добыча и обогащение руды, потребление электрической энергии, закономерности электропотребления, рациональное электропотребление, энергоаудит и энергосбережение.
N.M.Kuznetsov RATIONAL ELECTROENERGY CONSUMPTION AT MINING ENTERPRISES
Abstract
Methods of estimation of the electrical energy consumption for ore extraction and dressing at mining enterprises are considered. The regularities of the electrical energy consumption for extraction and dressing of apatite-nefeline ore are established. An analysis of factors affecting of the electrical energy consumption is given. The questions of rational consumption of the electrical energy at mining enterprises are discussed.
Keywords:
extraction and dressing of ore, consumption of the electrical energy, the regularities of the electrical energy consumption, rational electrical energy consumption, energy audit and energy conservation
Повышение эффективности использования энергетических ресурсов является одним из факторов, способствующим стабильности и устойчивому развитию экономики во всех отраслях промышленности. Одной из наиболее энергоемких сфер промышленности является горно-обогатительное производство, характерной закономерностью которого является опережающий рост энергопотребления по отношению к темпам роста промышленной продукции. Увеличение электропотребления горной промышленностью вызывается не только абсолютным ростом производства, но и качественными изменениями технологии, усложнением горно-геологических условий добычи руды, внедрением природоохранных мероприятий.
Основным фактором, влияющим на электропотребление, является производительность. Характер изменения электрической нагрузки потребителей предприятий определяется технологическими режимами работы установок и представляется графиками нагрузок. По охватываемому периоду времени графики нагрузок разделяются на сменные, суточные, годовые.
Режимы работы потребителей горных предприятий определяют расход электроэнергии электроприемниками.
Режимы работы электроприемников разделяются на три характерные группы:
1. Режим с продолжительно неизменной или мало меняющейся нагрузкой (электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов, дробилок, мельниц, сушильных барабанов, долотомашин).
2. Режим кратковременной нагрузки (электродвигатели приводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, гидравлических затворов).
3. Режим повторно-кратковременной нагрузки (электродвигатели кранов, экскаваторов, сварочные аппараты).
Отличительными особенностями электропотребления на горных предприятиях являются:
• неравномерность графика производства и потребления электроэнергии;
• необходимость покрытия потребляемой мощности электроприемников для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей;
• обеспечение качества электроэнергии и влияние режимов работы электроприемников потребителей на качество электроэнергии;
• обеспечение учета электроэнергии для расчета с энергоснабжающей организацией в соответствии с заданным режимом работы электроустановки и особенностями электроприемников.
Режимы работы потребителей на предприятиях зависят от многих факторов, определяющих технологический процесс производства, что, в свою очередь, оказывает решающее влияние на потребление электроэнергии различными электроприемниками (рис.1).
180
,.160
“140
І
І120
ф
о 100 ¡1
£
8 80 Л
■З
У 60 о га о.
‘5 40
л
| 20 5
\1 ГО
N \
V І0
119^! чч л 7 119 Мб"' 111*" ’ г|- 108 І10 >,9
9 4,75 103 99, 1 97,1 94,4 91,7 вя"
78,9 76,4 73,9 86.3 71.4
-О-АНОФ-3 (1989-1995 Г.Г.) -<^АНОФ-3 (1997-2005 Г.Г.) АНОФ-2 (1997-2005 г.г.) -С-АНОФ-2 (1991-1999 г.г.) ^^АНОФ-2 (1986-1990 Г.Г.) ^^АНОФ-2 (1980-1985 Г.Г.)
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Выпуск концентрата, млн.т/мес
1,1 1,2 1,3
Рис.1. Энергетические характеристики на примере обогатительных фабрик ОАО «Апатит»
Режим работы электроприемников рудника (рис.2) зависит от типа применяемых средств выемки и доставки, участок вентиляции работает в непрерывном режиме, а участок водоотлива - в прерывном, определяемом вместимостью водосборников, соотношением подачи насоса и притока воды.
Добыча горной массы.млн.т/мес
Рис. 2. Энергетические характеристики на примере рудников ОАО «Апатит»
Одноковшовые экскаваторы работают в режиме меняющейся повторнократковременной нагрузки, характер которой зависит от числа, назначения и типа экскаваторов, а также условий экскавации и физических характеристик грунта, угла поворота, вида работы (погрузка на транспорт, работа в отвале).
Насосы, вентиляторы, компрессоры работают в продолжительном режиме с малым числом пусков и торможений.
Расход электроэнергии мельницами зависит от производительности, шаровой загрузки, крупности исходного и конечного продукта, типа и состояния футеровки и других факторов.
Потребление электроэнергии в горной промышленности зависит от множества горно-технологических факторов, большинство которых в настоящее время не учитывается при анализе и планировании на всех уровнях. В связи с этим необходимо установление взаимосвязей между технологическими и энергетическими режимами производственных процессов. При этом во многих случаях оптимальным режимам электропотребления соответствует максимальная производительность технологического оборудования с минимальными удельными расходами электроэнергии. Поэтому интенсификация производственных процессов и улучшение их организации почти всегда обусловливают экономию электроэнергии. В этом смысле удельный расход электроэнергии представляет собой обобщающий показатель технико-экономического уровня производства в целом.
Установление закономерностей электропотребления для энергоемких установок и технологических переделов от производственных факторов является первоочередной задачей при анализе, нормировании и планировании расхода электроэнергии, а также для оптимизации режима потребления энергии. При этом достоверность и точность результатов, полученных на этом этапе, в значительной мере определяет обоснованность плановых расчетов и экономических показателей производства в целом. Для создания методического инструмента при обосновании управленческих решений и автоматизации процесса их подготовки на горных предприятиях необходимо внедрение информационно-моделирующих систем анализа электропотребления.
Построение информационно-моделирующей системы, возможности которой позволяют решить намеченный круг задач, должно осуществляться на основе концепции единства методического, программного, информационного, технического и организационного обеспечения.
Методическое обеспечение системы представляет собой комплекс математических моделей, описывающих исследуемые системы с различной степенью детализации и на разных иерархических уровнях в соответствии с многоуровневым характером изучаемых систем.
Программное обеспечение включает общесистемные и прикладные программы, предназначенные для реализации математических моделей, организации вычислительных процедур, обеспечения диалога пользователя с системой выдачи информации в удобном для пользователя виде. Программы должны разрабатываться на основе модульного принципа, обеспечивающего наращиваемость и нерасстраиваемость структуры комплекса. Другими словами, базовым строительным блоком и наименьшей заменяемой единицей модели является программный модуль, воплощающий расчетную методику или алгоритм обслуживания. Связи между модулями должны иметь иерархическую структуру: связи верхнего уровня, определяющие конфигурацию системы, и связи нижнего уровня - по входу и выходу.
Информационное обеспечение включает в себя базу данных и средства управления базой данных. В этой базе должны содержаться все необходимые справочные и расчетные данные, требующиеся и получаемые в ходе решения задач, которые могут быть сгруппированы по следующим признакам: показатели энергетических ресурсов, электропотребления; физико-технические и технологические параметры оборудования; экономические показатели; данные, отражающие структурные характеристики системы; региональные и природные факторы и т.д. (рис.3). Укрупненная структурная блок-схема информационно-моделирующей системы приведена на рис.4.
Кроме базы данных и системы управления базой данных в блок-схему входит банк программных модулей, из которого управляющая программа выбирает функциональные программные модули для формирования системной модели исследуемого объекта. Блок поддержки поиска и принятия решений предназначен для разработки сценариев развития исследуемой системы, выявления зоны неопределенности оптимальных решений.
Изменение условий Социально-экономи
производства ческие изменения
Рис. 3. Схема комплексного решения проблемы энергопотребления
Управляющая
Рис. 4. Блок-схема информационно-моделирующей системы
Техническое обеспечение базируется на использовании современных средств вычислительной техники, обладающих необходимым быстродействием, объемом памяти и широким набором сервисных возможностей, предоставляемых пользователю.
Организационное обеспечение подразумевает налаживание четкого взаимодействия между разработчиками отдельных блоков информационно-моделирующей системы электропотребления, программистами и специалистами в области энергопотребления.
Информационно-моделирующая система электропотребления должна включать в себя обширный банк данных энерготехнологических и производственных показателей предприятия, в ней должны быть предусмотрены возможности агрегирования и разверстки информации, а также аппарат заполнения отсутствующей информации ее экспертно-оценочными значениями, должен быть адаптируем к технологической системе любой структуры (энергоустановка, технологический передел, предприятие).
Для объективного обоснования принимаемых решений необходимы заблаговременные оценки их возможных и наиболее вероятных результатов, поэтому одной из главных задач при формировании планов и их нормативной базы является подготовка прогнозов. При перспективном планировании электропотребления в составе информации непременно используются прогнозные значения производственных показателей, поэтому основным методом для определения будущих значений расхода электроэнергии является метод многофакторного регрессионного моделирования. Обычно он дает хорошие результаты, если изменения расхода электроэнергии и механизм формирования ее значения устойчивы и сохраняются в планируемом периоде.
Анализ энергопотребления предприятия, проводимый системой, дает возможность прогнозировать электропотребление, разрабатывать рекомендации по формированию политики технического перевооружения, рассчитывать как плановые, так и фактические удельные расходы электроэнергии при отклонении технологических параметров от плановых, указывая при этом, какие факторы повлияли на изменение удельных расходов.
Важную роль для анализа и планирования электропотребления, ведения технически обоснованного нормирования играет правильная организация учета расхода электроэнергии. Учет электроэнергии является непременным условием планового ведения энергохозяйства, осуществления хозяйственного расчета между производителями и потребителями электроэнергии. Правильная организация учета электрической энергии необходима, потому что ее производство и потребление практически совпадают во времени и допущенная ошибка в учете электроэнергии при ее производстве или потреблении не поддается исправлению методом повторного измерения.
Переход горных предприятий на новые условия работы, внедрение технически обоснованного нормирования расхода электроэнергии и системы премирования за экономию электроэнергии, применение дифференцированных тарифов для стимулирования предприятий и для снижения электропотребления еще более повышают требования к учету электроэнергии. Учет, осуществляемый по контрольным счетчикам, служит для контроля выполнения норм, составления электробалансов, дифференциации общего расхода, например, для определения поцехового расхода электроэнергии и выделения расхода на посторонних потребителей.
Значительным достижением в совершенствовании управления электропотреблением на горных предприятиях стало внедрение в целях улучшения учета и усиления контроля за расходованием энергетических ресурсов автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).
Спрос на энергию в рыночных условиях определяется развитием экономики, эффективностью энергоиспользования и динамикой цен на
энергоносители. Поэтому одной из основных задач при управлении электропотреблением на горных предприятиях является определение объема энергосбережения и реализация энергосберегающих проектов.
Процесс энергосбережения выполняется в пять этапов: идентификация проекта, сканирование, энергоаудит, осуществление мероприятий, реализация проекта (рис.5).
Этап идентификации проекта включает:
• диалог со специалистами предприятий, для которых предполагается выполнение проекта энергосбережения;
• сбор энерготехнологической информации;
• оценку возможностей предприятия и его интереса к осуществлению проекта энергосбережения.
Если идентификация проекта покажет, что его осуществление будет положительным, то процесс выполнения проекта энергосбережения продолжается на стадии сканирования, когда определяется экономия энергии и получаемая прибыль. При решении продолжить выполнение проекта энергосбережения выполняется этап энергоаудита, в результате которого определяется экономия и окупаемость каждого энергосберегающего мероприятия энергосберегающего проекта.
Идентификация
проекта
потенциал энергоснабжения окупаемости
Упрон^ный ДетаТГьный
энерпцудит энергцаудит
финанси-
рование
> Осуществление мероприятий Я обучение
эксплуа-
тация
реализация
энерго-
контроль
Рис. 5. Процесс энергосбережения
На следующем этапе выполняются намеченные мероприятия по энергосбережению, которые включают в себя следующие пункты: проектирование, руководство проектом, осуществление мероприятий, контроль доставки энергосберегающего оборудования, обучение персонала, строительная документация, управление энергопотреблением, мониторинг, помощь в обслуживании энергосберегающего оборудования.
Для управления электропотреблением на горных предприятиях необходимо выполнение следующих важных задач:
1. Внедрение информационно-моделирующих систем анализа электропотребления.
2. Выявление закономерностей электропотребления горных машин и оборудования, технологических переделов.
3. Проведение энергоаудита и реализация энергосберегающих мероприятий.
Сведения об авторах Кузнецов Николай Матвеевич,
заведующий кафедрой электроснабжения и электромеханики Мирнинского политехнического института (филиала) Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Амосова, к.т.н.
Россия, 678170, Республика Саха (Якутия), г.Мирный, ул. Тихонова 5/1 эл. почта: [email protected]
УДК 621.311.1:658.26
А.Е.Веселов, В.В .Ярошевич, Е.А.Токарева, Г.П.Фастий РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ В ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 кВ
Аннотация
Разработан комплекс технических мероприятий по регулированию электропотребления и уменьшению платы за электроэнергию для предприятий Мурманской области. Разработаны методики расчета установившихся режимов на базе энергосберегающего алгоритма регулирования электропотребления и оценки экономических эффектов от внедрения энергосберегающих мероприятий.
Ключевые слова:
энергосбережение, трансформатор, потери электроэнергии, активная и реактивная мощности
A.E.Veselov, V.V.Yaroshevich, E.A.Tokareva, G.P.Fastiy DEVELOPMENT OF ENERGY-SAVING MEASURES COMPLEX IN INDUSTRIAL DISTRIBUTIVE 6-10 kV NETWORKS
Abstract
The complex of technical measures on the energy use regulation and the electrical energy cost decreasing for enterprises of the Murmansk region have been developed. The calculating methods of steady states based on energy-saving algorithm of the energy use regulation and estimate of economic effects from the energy-saving measures introduction have been developed.
Keywords:
energy efficiency, the transformer, power losses, active and reactive powers
В сложившихся исторических условиях экономика России характеризуется высокой энергоемкостью, удельные показатели которой в несколько раз превышают аналогичные показатели экономически развитых стран. Проблема энергосбережения является одной из наиболее актуальных для всего народного хозяйства России. Её успешное решение позволит существенно повысить эффективность использования топливно-энергетических и материальных ресурсов и снизить энергопотребление оборудования.
В настоящее время в связи с резким увеличением платы за потребляемую электроэнергию особую актуальность приобретает проблема мобилизации всех
