Данилов Н.И., Щелоков Я.М. Основы энергосбережения

Подождите немного. Документ загружается.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

478

Анализ этих способов регулирования показывает следующее:

− при регулировании задвижкой с уменьшением расхода воды КПД

насоса уменьшается, а значения напора растут. Следовательно, с уменьше-

нием расхода воды удельный расход электроэнергии быстро возрастает;

− при регулировании изменением числа параллельно работающих

насосов КПД двигателя и насоса остаются неизменными. Напор из-за

уменьшения расхода и потерь в сетях снижается, что приводит к сниже-

нию удельных расходов электроэнергии;

− при регулировании изменением частоты вращения насоса КПД

насоса и электродвигателя с уменьшением расхода практически не снижа-

ется, но снижается напор. Поэтому снижаются удельные расходы электро-

энергии.

Частотное регулирование осуществляется с помощью преобразова-

телей частоты. Оно позволяет:

− автоматически поддерживать необходимое давление воды при из-

менении объема водопотребления;

− в 2 – 3 раза увеличить срок службы электродвигателей и насосов за

счет исключения перегрузок при потреблении воды, а также при посадках

напряжения в сети;

− увеличить срок службы трубопроводов за счет отсутствия избы-

точного давления;

− сократить расход воды за счет уменьшения потерь при избыточном

давлении (в системах водоснабжения каждая лишняя атмосфера вызывает

в результате больших утечек дополнительно 7 – 9 % потерь воды);

− сократить трудозатраты на эксплуатацию систем водоснабжения за

счет бесперебойной работы насосов, а также автоматического отключения

с выработкой командного сигнала на подключение резервного насоса и

применения автоматизации управления от АСУТП.

Годовой экономический эффект при применении частотного регули-

рования складывается из трех составляющих:

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

479

1) эффекта от снижения потерь электроэнергии за счет повышения

КПД насосных агрегатов:

2) эффекта от снижения расходов воды за счет стабилизации давле-

ния в системах подачи и распределения воды:

3) эффекта от увеличения срока службы и межремонтных периодов

электро- и механооборудования, затрат на приобретение, монтаж и обслу-

живание запорной арматуры.

Мощность преобразователя частоты определяется по выражению

п.ч

= (1,1 – 1,2)· Р

Годовая экономия электроэнергии при внедрении преобразователя

определяется как

где Н

вых

– напор на выходе насоса, м вод. ст.; Н

необ

– напор, поддерживае-

мый в магистрали, за задвижкой, м вод. ст.

Повышение КПД насосов. Замена устаревших насосов на новые с бо-

лее высоким КПД позволяет получить экономию электроэнергии

Уменьшение сопротивления трубопроводов. Причины повышенных

удельных расходов электроэнергии на подачу воды – неправильная конфи-

гурация трубопровода, когда поток испытывает резкие повороты, засорен-

ность всасывающих устройств и др. Устранение этих причин приводит к

уменьшению сопротивления трубопроводов и снижению расхода электро-

энергии.

367

эдн

необвых

НН

TGW ⋅⋅=Δ

∑

⋅

−

ηη

00272,0

гн

н.стн.н

эд

W ⋅

−

⋅=Δ

ηη

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

480

Потери напора в трубопроводе на прямом участке составляют

ΔН = 0,083 λLG

; для местных сопротивлений ΔН = 0,083 ζG

где λ – коэффициент трения воды о стенки труб (λ = 0,02 – 0,03); L – длина

участка трубопровода, м; G – действительный расход, м

/с; d – диаметр

трубопровода, м; ζ – коэффициент местного сопротивления: для задвижек

ζ = 0,5; для закругленного на 90 ° колена ζ = 0,3; для обратного клапана

ζ = 5,0.

Утечки воды через неплотности соединений трубопроводов и арма-

туры ведут к прямым потерям электроэнергии. Значения этих потерь опре-

деляются следующими способами:

1) при наличии расходомеров в начале и конце участка распредели-

тельной сети потери определяются разностью замеренных расходов воды

за отчетный период в начале и конце участка;

2) при разветвленной сети с большим внутренним объемом потери

воды можно определить по точному расходомеру, отключив от сети всех

потребителей.

Замеренные потери воды необходимо умножить на фактический

удельный расход электроэнергии на подачу воды данной насосной, полу-

ченное значение равно потерям электроэнергии, вызываемым плохим со-

стоянием водопроводной сети.

Большое количество воды на промышленных предприятиях исполь-

зуется для охлаждения различных технологических установок. Вода для

этих целей может использоваться многократно по замкнутому циклу. Вне-

дрение оборотного водоснабжения может сократить расход первичной во-

ды в 2 раза и обеспечить экономию электроэнергии на 15 – 20 %.

Уменьшить расходы воды и соответственно расход электроэнергии

можно совершенствованием систем охлаждения металлургических и тер-

мообрабатывающих печей, сварочных аппаратов и высокочастотных уста-

новок, а также применением схем автоматического управления подачи во-

ды на охлаждение.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

481

Вентиляционные установки

На промышленных предприятиях применяются следующие виды ус-

тановок:

1) вытяжные, предназначенные для удаления из цеха пыли и газов;

2) приточные, обеспечивающие подачу в цехи свежего воздуха вза-

мен удаленного вытяжной вентиляцией (в зимнее время этот воздух про-

ходит через калориферы и подогревается до определенной температуры);

3) отопительно-циркуляционные, применяемые в относительно чис-

тых цехах, с небольшим выделением вредностей;

4) тепловые завесы, широко применяемые на промышленных пред-

приятиях для сокращения количества холодного воздуха, поступающего в

цех при открывании ворот, и его подогрева;

5) производственные, предназначенные для подачи воздуха, без ко-

торого невозможен технологический процесс.

Сокращения расхода электроэнергии на вентиляционные установки

можно добиться:

• заменой старых вентиляторов новыми, более экономичными;

• внедрением экономичных способов регулирования производитель-

ности вентиляторов;

• блокировкой вентиляторов тепловых завес с устройствами откры-

вания и закрывания ворот;

• отключением вентиляционных установок во время перерывов в ра-

боте цехов;

• устранением эксплуатационных дефектов и отклонений от проекта;

• внедрением автоматического управления вентиляционными уста-

новками. Замена вентиляторов старых типов с низким КПД на вентилято-

ры нового типа дает экономию электроэнергии, кВт·ч:

ηηηη102

)ηη(П

сэ21

p.г12

−

=Δ

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

482

где η

, η

– КПД заменяемого и нового вентилятора; h – давление вентиля-

тора, мм вод. ст.; П – подача (производительность), м

/мин.

Регулировать производительность вентиляторов можно следующими

способами:

1) применением многоскоростных электродвигателей вместо регули-

рования шиберами в напорной линии вентиляционной установки (эконо-

мия электроэнергии до 20 – 30 %);

2) регулированием подачи воздуходувок шиберами на всасе вместо

регулирования на нагнетании (экономия электроэнергии до 15 %);

3) регулированием вытяжной вентиляции шиберами на рабочих мес-

тах вместо регулирования на нагнетании (экономия электроэнергии до

10 %);

4) регулированием подачи дымососа с помощью цилиндрических

направляющих аппаратов вместо дроссельных (экономия электроэнергии

до 25 %).

Потери электроэнергии в вентиляционной установке можно снизить

изменением частоты вращения вала, угла установки лопаток на рабочем

колесе, поворотом лопаток направляющего аппарата. Получаемая при этом

экономия электроэнергии определяется по выражению, кВт·ч/год

где П

, П

– подача вентилятора до и после изменения режима его работы,

/с; h

– давление вентилятора до и после изменения режима; η

, η

–

КПД вентилятора до и после изменения режима.

При монтаже, сборке и ремонте вентиляционных установок иногда

допускаются отступления от проекта, дефекты, приводящие к нерацио-

нальным расходам электроэнергии. К подобным дефектам можно отнести:

1) работу осевого вентилятора с перевернутым колесом, при этом

снижается КПД вентиляторов на 20 – 40 %;

ηηηηη102

)ηПηП(

псэ21

222111

thh

−

=Δ

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

483

2) увеличение зазора между рабочим колесом и всасывающим пат-

рубком у центробежных вентиляторов, что также приводит к снижению

КПД;

3) снятие обтекателя перед входом в рабочее колесо (снижает КПД

на 10 %);

4) укороченный диффузор или его отсутствие у осевых вентиляторов

(снижает их КПД на 6 %);

5) некачественное изготовление и монтаж отводов, тройников, колен,

вмятины, плохая штукатурка каналов (значительно увеличивают сопро-

тивление системы и соответственно расход электроэнергии);

6) неплотности во фланцевых соединениях, негерметичность подсое-

динения воздуховодов к вентиляторам и другие источники присосов (вы-

зывают увеличение расхода электроэнергии).

Устройство автоматического регулирования и управления вентиля-

ционными установками в зависимости от температуры наружного воздуха

дает экономию электроэнергии до 10 – 15 %.

Станочное оборудование

Основные мероприятия по снижению расходов электроэнергии в

станочном оборудовании:

1) внедрение скоростного фрезерования, сверления и шлифования

(экономия электроэнергии до 30 %);

2) замена строгания фрезерованием (экономия электроэнергии до

40 %);

3) своевременная и качественная смазка механизмов (экономия элек-

троэнергии до 10 %);

4) регулярная заточка инструмента (экономия электроэнергии до

30 %);

5) применение ограничителей холостого хода на станках, имеющих

межоперационное время 10 с и более;

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

484

6) замена ненагруженных электродвигателей электродвигателями

меньшей мощности (если средняя нагрузка менее 45 % номинальной мощ-

ности);

7) замена электродвигателей с электромагнитным возбуждением ме-

ханизмов подач двигателями с возбуждением от постоянных магнитов;

8) использование специальных серий электродвигателей главного

движения с широким диапазоном регулирования в комплекте с бестранс-

форматорными схемами электроприводов;

9) замена релейно-контактной аппаратуры на бесконтактную инте-

гральную логическую;

10) упрощение кинематической схемы станков (уменьшение числа

зубчатых передач, редукторов, внедрение автоматических коробок передач

и др.).

Мероприятия 7 – 10 позволяют повысить КПД станков на 5 – 10 % и

соответственно снизить потребление электроэнергии.

Кузнечно-прессовое оборудование

Основные мероприятия по снижению электропотребления в кузнеч-

но-прессовом оборудовании:

− применение ограничителей холостого хода;

− применение принудительной циркуляции жидкой смазки (повы-

шает КПД на 5 – 10 %);

− применение направляющих качения вместо скольжения (повыша-

ет КПД на 5 – 7 %);

− применение уравновешивателей кривошипного механизма;

− применение на механических прессах безмуфтового привода (по-

вышает КПД на 15 – 20 %);

− повышение точности и снижение шероховатости сочленяемых

элементов конструкции;

− упрощение кинематических схем.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

485

Экономию электроэнергии от совершенствования конструкции и по-

вышения технического уровня кузнечно-прессовых машин можно опреде-

лить по выражению

где Р

– мощность электродвигателя, кВт; П

– годовая производитель-

ность, шт.; k

, k

– коэффициенты загрузки, включения; t

г.ф

– годовой фонд

рабочего времени; d – коэффициент, учитывающий повышение КПД обо-

рудования.

В заключение данного раздела приведем перечень наиболее эффек-

тивного энергосберегающего оборудования.

Энергосберегающее оборудование Повышение

эффективности, %

Смесительные теплогенераторы на природном газе для

отопления (например, нагревательные ВСН-90 «Самум») …..………. 60

Теплогенераторы косвенного нагрева воздуха для отопления ……. 25 – 30

Излучающие газовые нагреватели (инфракрасного излучения) ….. 40 – 50

Пластинчатые теплообменники, взамен кожухотрубных …………….. 50

Автоматизированные котельные установки блочного типа ………….. 20

Электрогенераторы с двигателями

внутреннего сгорания,

работающими на природном газе ……………………………………….. 40

Турбогенераторы противодавленческого типа для

производственно-отопительных котельных ……………..…………….. 60

Регулируемый электропривод насосных и тому подобных агрегатов... до 50

Пенополиуретановая тепловая изоляция с водонепроницаемым

покровным слоем ………………………………………………………… до 40

Полимерные трубы для водоснабжения …………………...................... до 20

Стабилизационная обработка воды антинакипинами ………………… до 25

г.фвзгд

П dtkkР

W =Δ

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 14. Отраслевое энергосбережение

486

Стеклопакеты с теплоотражающими пленками ……………………….. до 10

Теплоотражатели за отопительными приборами (например,

пенофол) ………………………………………………………………….. до 10

Водоэкономная водоразборная арматура (установка рассекателей, преры-

вателей потока и др.) ……………..................................................... в 2-3 раза

Терморегуляторы для отопительных батарей ………………………. 20 – 25

Эффективные источники света, например, ДРИ, ЛЛ, ДНаТ и др. …... до 60

Контрольные вопросы

1. Оцените потенциальные возможности энергосбережения в одной из от-

раслей – металлургия, машиностроение и др.

2. Назовите основные мероприятия по совершенствованию энергоснабже-

ния.

3. Что такое частотное регулирование привода насосов, вентиляторов и

др.?

4. Приведите примеры энергосберегающего оборудования.

Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического

развития региона: энергетическая составляющая

487

15. Стратегия социально-экономического развития

региона: энергетическая составляющая

15.1. Схема развития и размещения производительных сил

Одной их важнейших задач государства в новых экономических ус-

ловиях является выработка стратегии развития страны и, прежде всего, ее

производительных сил. При этом государство должно четко определить

свои стратегические интересы и приоритеты, выделить важнейшие состав-

ляющие экономического потенциала.

Свердловская область первой в России в 1999 г. осуществила кон-

кретные действия по разработке стратегического документа на долгосроч-

ную перспективу. Называется он «Схема развития и размещения произво-

дительных сил Свердловской области на период до 2015 г.» [21].

Главная цель экономического и социального развития Свердловской

области заключается и создании многосекторной социально ориентиро-

ванной рыночной экономики, базирующейся на новом научно-

техническом укладе и информационно-индустриальных технологиях и

обеспечивающей переход к новым стандартам качества жизни и среды

обитания населения области, строительство современного демократиче-

ского общества.

Главная задача – формирование материальной, научно-

технологической, финансово-экономической и социальной базы, позво-

ляющей выйти на траекторию устойчивого экономического роста и обес-

печить рациональное размещение производительных сил на территории

области, повысить благосостояние населения.

Основу стратегии составляет ориентация в основном на собствен-

ный совокупный ресурсный потенциал (производственный, научно-

технический, трудовой и природный), внутренние источники накопления,

которые позволяют в ближайшие 10 – 15 лет закрепить стартовые условия