Экономия электроэнергии по отраслям народного хозяйства

Экономия  электроэнергии по отраслям народного хозяйства. 

Машиностроение.

  Неравномерное распределение электрической нагрузки в течение суток характерно для  всего машиностроения. Максимальное потребление электроэнергии приходится на часы пиковой нагрузки энергосистем. В связи с этим число часов  использования максимума активной нагрузки по предприятиям за год колеблется от 3100 до 4550, коэффициент неравномерности  графика нагрузки составляет 0,178-0,525. Подавляющее большинство предприятий  имеет утренний максимум по абсолютной величине больше вечернего. Графики  нагрузки предприятий по качеству пиковых  и полупиковых зон в течении суток мало различается, что свидетельствует о связи их по режимам электропотребления.

    На базе электрификации промышленности  происходила концентрация не  только энергетических, но и производственных  мощностей промышленности. О степени концентрации промышленности можно судить по тому, что число крупных промышленных предприятий с годовым потреблением электроэнергии свыше 20 млн. кВтч составляет 14 % от общего числа предприятий, а потребляют они 68 % электроэнергии, в то же время предприятие с годовым потреблением до 2 млн. кВтч составляют 26 % от общего числа предприятий, а потребляют они всего 3% электроэнергии.

  Доля  участия электроэнергии в производственных процессах отрасли характеризуется  следующим: электрификация силовых  процессов к завершению (99,5%); лишь небольшая часть внутризаводского транспорта работает на дизельном топливе. Наряду с использованием электроэнергии для силовых процессов широкое  распространение получает электротехнология – применение электроэнергии в процессах тепловой и химической обработки материалов. Увеличивается использование в технологических процессах токов высокой частоты. Начали широко новые технологические процессы с использованием ультразвука, плазмы, лазерного луча, сильного электрического поля. В увеличении доли технологического использования электроэнергии наглядно проявляются такие преимущества электроэнергии, как лёгкая регулируем ость процесса, точность поддержания режима, воспроизводимость результатов обработки, возможность защитить нагреваемые материалы от вредных воздействий среды, гигиеничность и безопасность обслуживания и как следствие этого – повышение качества продукции, обусловленное улучшением свойств термообработанных деталей. Наиболее перспективны современные электротехнологические процессы на базе порошковой металлургии. Приведём основные направления развития электрификации в машиностроении:

• Создание более производительного оборудования;
• Улучшение структуры оборудования, за счёт внедрения оборудования, резко повышающего коэффициент использования металла;
• Механизм вспомогательных ручных работ, занимающий большой удельный вес в отрасли;
• Широкое внедрение методов электроплавки, электронагрева и термообработки материалов, обеспечивающих экономию металла, повышение качества продукции, автоматизацию производства и улучшению условия труда работающих;
• Освоение и внедрение принципиально новых физических и химических приёмов обработки материалов, особенно сверх твёрдых и со сложной конфигурацией.

  Первые  три направления будут определять в основном дальнейшую динамику потребления  электроэнергии на силовые нужды  в станкоинструментальной промышленности; остальные направления масштабы и структуру использования электроэнергии на технологические нужды. Потребление электроэнергии на силовые и технологические нужды на предприятиях находят расчётным путём из-за отсутствия соответствующих приборов учёта электроэнергии. Имеющиеся на большинстве предприятий счётчики электроэнергии учитывают на общее потребление электроэнергии по заводу, цеху, участку и, как исключение, по отдельной технологической установке. Сложность раздельного учёта потребления электроэнергии состоит в том, что, во-первых, невозможно установить счётчик электроэнергии у каждой электропотребляющей установки, и во-вторых, иногда даже один электротехнологический объект является потребителем и силовой технологической электроэнергии. Поэтому распределение общего производственного электропотребления на силовые и технологические производства пропорционально мощности установок и числу часов их фактической работы, что не исключает некоторого отклонения расчётных данных от фактического расхода по видам потребляемой электроэнергии.

  Основными причинами, обуславливающими малое  число часов использования установленных  энергетических мощностей, является снижение коэффициента сменности работы оборудования; превышение установленных энергетических мощностей в ряде случаев над необходимыми по технологическим условиям; малое число использования части вновь вводимых электротехнологических установок.

  Уровень потерь энергии в машиностроении определяется двумя группами факторов. К первой группе факторов относятся  конструктивные особенности находящегося в эксплуатации оборудования, правильный разбор по мощности, производительности, типу; уровень потерь здесь зависит  в основном от того, насколько оборудование отвечает современным требованиям  и правильно ли оно выбрано. Ко второй группе относятся организационные  факторы процессов производства и потребление различных видов  энергии, загрузка оборудования.

  Повышение производительности труда и внедрение  новых технологических процессов  и оборудования в большой мере зависят от обеспечения производства энергией, правильного выбора энергоносителей, степени их использования.

  На  многих предприятиях ещё практикуется разработка технологических режимов, не учитывающих альтернативные варианты с меньшими расходами энергоресурсов. Значительную экономию энергии можно  получить в промышленности путём  небольшого усовершенствования технологии и прежде всего на основе рациональных методов и режимов эксплуатации технологического оборудования. По экспертным оценкам, такая экономия практически  без капитальных затрат может  составить около 15 % от стоимости  потребляемой энергии.

  Эффективное использование энергии до настоящего времени не входило в число  главных факторов при выборе основного  технологического оборудования. Например станки выбирали, как правило, исходя из условий обработки деталей наибольших размеров. Это приводило к недогрузке станочного парка, повышению удельного веса потерь холостого хода и перерасходу энергии. Приведение мощности привода технологического оборудования в соответствие с его фактической загрузкой освобождает большие резервы экономии энергии.

  Эффективность использования энергии на предприятии  зависит от уровня механизации и  автоматизации производственных процессов. Актуальной задачей в области  экономии энергии на предприятии  является осуществление комплексной  механизации и автоматизации  производства, создание автоматических линий, участков и автоматизированных предприятий.

  Снижение  удельных расходов энергии на предприятии  достигается переворотом ряда процессов  высокотемпературного нагрева за счёт электроэнергии, улучшением технико-экономических  показателей агрегатов, потребляющих различные виды энергии и топлива, за счёт укрупнения их единственных мощностей, интенсификации процессов нагрева  и горения, изменение структуры  потребления топлива в технологических  аппаратах и изменения технологии производства.

  Одной из постоянно возникающих задач  при этом является определение экономической  эффективности замены устаревшего  энергетического оборудования. Анализ показал, что наиболее эффективными являются такие виды энергетического  оборудования, которые окупаются  в нормативный срок за счёт экономии энергии и топлива, обеспечивают высокую надёжность энергосбережения и приводят к снижению себестоимости.

  С энергетической точки зрения желательно, чтобы число преобразования энергии  на предприятии было минимальным, т.т. всякое преобразование энергии связано  с её потерями. Чем меньше преобразований претерпевает энергия на предприятии, тем выше общий КПД энергоиспользования предприятия.

  В современных условиях всё возрастающий эффект экономии топливно-энергетических ресурсов достигается путём проведения различных экономико-организационных  мероприятий на предприятиях.

  Рассмотрим  основные направления экономии электроэнергии на предприятиях машиностроения :

1. Совершенствование и рационализация технологических процессов. Потери электроэнергии, вызванные нерациональной технологией и организацией производства, в ряде случаев могут превышать потери энергетических процессов и даже полезный расход энергии. Так, применение на машиностроительных предприятиях индукционного способа термообработки деталей и закалки их токами высокой частоты вместо термообработки в печах сопротивления позволяет в 2-3 раза сократить расход электроэнергии.
2. Внедрение прогрессивных технологических режимов и методов работы оборудования. Сюда следует отнести повышение скорости резания на станочном оборудовании, сокращение числа припусков при прокате, введение оптимальных температурных режимов при электронагреве, термообработке металлов. Исследования показывают, что увеличение скорости резания на станках с 50 до 200 м/мин снижает расход электроэнергии на 17 %, а применение скоростных плавок при оптимальном режиме в сочетании с организационными мероприятиями на 20-30 % сокращает удельный расход электроэнергии.
3. Улучшение качественных характеристик используемого оборудования. Анализ энергобалансов электротермических печей, которые являются самыми энергоёмкими электроустановками показывает, что потери теплоты через поверхность составляют около 48 % от всей потребляемой электроэнергии. Соответственно резервы экономии здесь чрезвычайно велики.
4. Совершенствование конструкций промышленных зданий и сооружений. Опыт зарубежной энергетики показывает, что только за счёт применения таких очевидных мероприятий, как усиление теплоизоляции зданий, устройство уплотняющих окон и дверей, рациональное сокращение площади окон и т.д., можно значительно снизить (до 50%) потребление энергии на отопление и кондинцирования промышленных зданий и сооружений.
5. Внедрение прямого технологического использования электроэнергии.. Наибольший эффект от применения электроэнергии достигается в том случае, когда электроэнергия используется непосредственно на выполнение технологической операции.
6. Уменьшение объёма металла, спиленного при обработке. В результате замены механической обработки ковкой и штамповкой, а также точным литьём за счёт уменьшения обработки резанием удельный расход электроэнергии сокращается на 15-20%.

    Согласования мощности двигателей  станков только по их номинальным  нагрузкам недостаточно. При согласовании  необходимо учитывать режим работы  и характеристики двигателя и  привода.при уменьшения нагрузки снижается КПД электродвигателя и рабочей машины и увеличивается расход электроэнергии.

7. Замена асинхронных двигателей синхронными. Это мероприятие может осуществляться без предварительных технико-экономических расчётов. Основными достоинствами синхронных двигателей, кроме выдачи в сеть реактивной мощности, являются более высокий КПД (по сравнению с асинхронными) – на 1-3% выше и меньшая чувствительность к изменению напряжения в сети.
8. Установка ограничителей холостого хода на станках всегда оправдана экономией электроэнергии, если по технологической операции время составляет 10 с и более.
9. Рационализация структуры режимов и эксплуатации осветительных установок. Замена ламп накаливания люминесцентными и ртутными, содержание светильников в чистоте, автоматизация включения и отключения освещения могут принести ощутимую экономию электроэнергии, расходуемой на освещение, составляет на машиностроительном предприятии до 10%.

  Практическая  реализация перечисленных направлений  экономии электроэнергии на предприятиях машиностроения возможна на основе полного  внутриотраслевого хозрасчёта, способствующего  личной заинтересованности технологов, экономистов, энергетиков и организаторов  производства в их внедрении. 

  Цветная металлургия.

  Цветная металлургия – одна из ведущих  отраслей тяжёлой промышленности, характеризующаяся  значительными затратами энергетических ресурсов. В настоящее время цветная  металлургия потребляет около 15% от всей электроэнергии, расходуемой в  промышленности. Причём 93% электроэнергии поступает от энергетических систем , а 7% от собственных источников.

  Особенно  энергоёмкими является производство аммония, магния, меди, никеля и цинка. На получение  этих металлов расходуется 85% всех энергоресурсов, потребляемых цветной металлургией. Постоянный рост электропотребления связан с заменой процессов, основанных на прямом использовании топлива, электротехнологическими, дальнейшей электрофикацией и автоматизацией производственных процессов. Возрастает одиночная мощность агрегатов питания электротехнологических установок. Создан опытно-промышленный полупроводниковый агрегат питания серий электролизеров для алюминия типа ДВ1 на выпрямленный ток 63 кассовый аппарат и напряжение 850 кВ, т.е. выходной мощностью 53000 кВт.