Управление энергопотреблением технологического комплекса производства керамических изделий Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 621.311

B. С. Сальников, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-18-87, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

О. А Ерзин, канд. тех. наук, ассистент, (4872) 35-18-87 (Россия, Тула, ТулГУ),

C. С. Курских, аспирант, (4872) 35-18-87 (Россия, Тула, ТулГУ)

УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Проведен анализ энергопотребления технологических комплексов по производству керамических ивелий, предложены направления экономии энергии.

Ключевые слова: технологический комплекс, энергопотребление, управление, материальный поток, энергия.

Управление энергопотреблением включает в себя динамически изменяющиеся в пространстве и во времени связанные между собой процессы, направленные на преобраование исходных энергоресурсов в продукцию "на выходе".

Очевидно, стратегия управления энергопотреблением должна регулярно пересматриваться и корректироваться с учетом результатов, достигнутых предприятием, и тенденци развития промышленности.

Следует отметить, что оборудование, пощади и материалы сами являются объектами управления в общей системе управления ресурсами и в то же время выступают как параметры системы управления энергопотреблением.

Очевидно, энергопотребление и показатели производства должны быть представлены в соответствующей форме, обеспечивающей возможность их сопоставления.

Техно логические комплексы по производству керамических изделий имеют ранородную структуру транспортной системы и используют технологическое оборудование, работающее как в дискретном, так и в непрерывном режимах. Это затрудняет формаизацию сущности материальных потоков, их элементов, принципов преобразования. За элемент материаьного потока такого типа производств используются, например, 1000 шт. условных единиц изделий (кирпича). Это неудобно, поскольку емкость печной вагонетки, определяюща такт выпуска ТС, может быть не кратна ей (7300 шт.). В то же время устройство резки определяется длиной экструдата, равной 30 шт. единиц. В принципе, можно считать, что пресс выдает изделия поштучно. В сушильную камеру изделия подаются на вагонетках, в которых они рамещены на 13 рамках емкостью по 180 шт., всего 2340 шт. На входе материаьный поток представляет собой бесформенную массу.

В даьнейшем для объединения всех понятий сырца введем в качестве элемента млтєрильного потока на всех этапах преобраования эквива-

лент одного изделия (кирпича). По ходу технологического процесса изменяются его объем, масса, площадь наружной поверхности, плотность, содержание влаги и прочность.

Собственную энергию элемента материального потока [1] для оценочных расчетов можно определить по еле дующей зависимости:

Ш у0$к О Рг* Р т

0к = °иа8к Киа8к , С1)

У£к Р18к

где оц^к - приведенное значение поверхностной энергии; р2* -значение плотности материла, для которого задано значение Оц^к ; Р1Бк, Кмзк - значение плотности материала и площадь к -й поверхности элемента £ -го материального потока; У^к, РцаБк - соответственно объем и обща площадь поверхностей к -го элемента; У0£к - объем шара, имеющего площадь поверхности Рц^к

У0£к = 019( X ¥т$1 )^2 ;У£к = т£к ! р18к, (2)

/ =1

где т^к и Р7£к - масса и плотность материала к -го элемента £ -го материального потока.

Энергия преобразования , направленная на изменения собственной энергии элемента, выступает как единственная полезна работа, совершаема в течение всего технологического процесса. Для операций формообразования ее целесообрлно связать только с изменением площади поверхности, внутренней структуры и плотности. Такие характеристики, как точность рлмеров и формы, являются обычно не свойством воздействия, а определяются возможностями конкретной технологии и оборудования его релизующего. Качество поверхности, безусловно, связано с площадью, обрлуемой в процессе обработки поверхности, однако на него оклывают влияние и условия релизации конкретной технологии.

В производстве керамических изделий можно использовать следующее выражение для энергии преобрлования:

Шпр =°иа ЛРиа 5 (3)

Рк

где Л¥поъ - изменение площади поверхности элемента в результате выполнения технологических операций.

Приведенные выше зависимости являются основой для релизации системы технологического мониторинга энергопотребления технологических комплексов по производству кирпича, целью которой является определение соответствия режимов энергопотребления применяемой технологии и условиям функционирования технологических комплексов [1]. Эта система включает в себя в качестве одной из основных подсистему диагностики. Она призвана определить участки технологического процесса,

вносящие наибольший вклад в затраты энергии и нерационльное её использование.

Зоны, подлежащие обследованию, выбираются в соответствии с данными об энергопотреблении, намеченными приоритетами и стратегией управления. При выполнении анлиза можно рекомендовать ряд следующих достаточно очевидных действий:

- проверку энергоемкости технологических операций;

- определене соответствия реаизуемых режимов и установленной мощности исполнительных органов;

- проверку экономичности технологических маршрутов;

- проверку экономичности оборудования;

- определене соответствия уровня технического обслуживаня;

- введене подсчета затрат энергн за весь срок службы;

- выработку частных показателей для сравнени эффективности ис-пользовани энергаи;

- определение соответствия структуры, технологических приунoв, теxннеcкн средств и загрузки производства;

- выяснене необходимости введеня автоматиеского управлени;

- выяснене необходимости обновлени приборного оснащени;

- выяснене резервов экономи энергии.

Предлагаемый подход стимулирует осуществлене программы эффективного использовани энерги и реаизацию систем технологического мoннoринга энергопотреблени.

Программа повышеня эффективности энергопотреблени в про-мышлености включает в себя четыре группы управляющих воздействий:

- организационые мероприятия;

- усовершенствован^

- модернзаци технологиеского процесса;

- структурные измененя в системе.

Организационные меропритая включают улучшение мониторинга и контроля производства, способствуют уменьшению потерь и не требуют существенных капил ловложени.

Усовершенствовани предполагают небольшие кантаовложени с большой отдачей в пане улучшени эффeктннocтр существующего оборудования.

Мoдeрнизaцн технологиеского процесса требует достаточно больших кaнтлoвлoжeнн. Она существенно видоизменяет технологие^и компекс за счет внедрения современых технологий и оборудовани, эффективных систем управлени. Такие меропритая могут повлечь некоторую реконструкцию всего нoизвoдcтвa, и потому требуют взвешеного подхода.

Структурные измененя в системе требуют значиельных каптао-вложенй. Он затрагиают многие сторот! жизн прeднидия и напа-

лены на его функциональную декомпозицию и децентраизацию, котора позволяет пoвыcнь гибкость и живучесть системы. Проведение таки ме-ропритай требует глубоких подвритльных исследованй и выработки долгосрочных прогнозов от релизации таких преобразовани (адаптаци и рaзвниe).

С точки зрени иерархической структуры технологие^и систем мероприти этой программы можно разбиь на пть уровней, cвязaншIx с местом их наиболее целесообразного пименни: воздействи, п°цессов, машин (иcпoлннeльшIx органов), систем маши (станов, технологического оборудованя), компексов систем машин (поизводственных подразделений).

В основу анлиза энергопотоков, цикулирующи в технологиеском компексе, положен пищи! оценки адекватности режимов энергопотреб-лeнн релизуемому технологическому процессу изготовлени кирпиа на уровне процессов и машин. Для этого произведено нложение в постран-ственно-временой области технологие^ого процесса на компоновку технологического компекса и нocтPaнcтвeннo рacнeДeлeншю систему потребителей энерги.

В результате этого установлен! основные потребители энергии с мощностью 50 кВт и более: бегуны (160 кВт), вльцы грубого помола (250 кВт), увлажняющий круглый смеситель (81 кВт), вльцы тонкого помола (2x148 кВт), шихозапасни (54 кВт), узел пIлeyлaвлнaнн (250 кВт), пес (2x510 кВт), автомат по загрузке-разгрузке сушильных вагонеток (100 кВт), автоматический спецтранспорт сушивных вагонеток (80,8 кВт), автомат по разгрузке, пакетированию и упаковке обожженной продукци (120 кВт).

Из нх наименьшей эффектавностью отлиаи^я операции: переме-шивани глины (бегуны 160 кВт), грубого помола (вльцы грубого помола 250 кВт), тонкого помола (вальцы тонкого помола 2x148 кВт), пылеулав-ливани (узел пылеулавливани 250 кВт), формовки (песс 2x510 кВт).

Это объясняется нзким коэффициентом использованя установленных мощностей, который на эти операциях не превышает 50...60 % даже при расчетной программе выпека. В соответствии с п°веденым анли-зом выделены следующие направленя экономии энергаи. Они связаны с оптимизацией потоков энергаи, поступающих на исполнтельные органы технологиеского компекса, по колиеству и качеству, пивденем в соответствие и установленых мощностей запросам технологического процесса, аккумулиовлием и рекуперацией тепловой энергии, повышением эффектавности использовани энерги дымовых газов, с опимизацией трaнcпoртшIx потоков в постранствено-временой области.

Библиографический список

1. Сальников В. С. Технологические основы эффективного энергопотребления производственных систем. Тула: Изд-во “Тульский полиграфист”, 2003. 187 с.

2. Кошляк Л. Л., Калиновский В.В. Производство строительной керамики. М.: Машиностроение, 1983. 278 с.

3. Энергосберегающая технология производства стеновой керамики/ Д. И. Швайка [и др.]. Киев: Высш. шк., 1987. 385 с.

V. Salnikov, O. Erzin, S. Kurskih

Management of power consumption of manufacturing equipment for stoneware production

The power consumption of manufacturing equipment for stoneware production and offer line ofpower saving is analyzed.

Получено 12.11.2009