Экономия электроэнергии по отраслям народного хозяйства

  Для получения цветных металлов наиболее распространён электролизерный способ, который требует расхода большего количества электроэнергии на единицу продукции. Так при получении алюминия, удельный расход электроэнергии колеблется от 15000 до 20000 кВтч/т, в зависимости от прогрессивности принятой технологии.

  Проведённая в 60-ых годах модернизация преобразовательных подстанций серий электролизеров, за счёт замены ртутных, электромеханических  и электромагнитных преобразователей полупроводниковыми агрегатами питания  позволила увеличить КПД, уменьшить  значительно затраты на обслуживание и улучшить условия труда. Экономический  эффект составил от 2 до 10 руб. на 1 кВт установленной мощности полупроводникового выпрямительного агрегата. Создание в дальнейшем автоматизированных систем позволило применить не стационарные режимы работы серий электролизеров, а следовательно, оптимизировать режим технологии получения цветных металлов.

  Однако  внедрение полупроводниковых агрегатов  питания и автоматизированных тиристорных систем требует нового подхода к проектированию и эксплуатации систем энергоснабжения. Без этого существенно снижаются показатели качества электроэнергии (наблюдаются отклонения, колебания, несимметрия и искажение формы напряжения в сетях 6-10 кВ). Это ведёт к увеличению потерь электроэнергии в системах электроснабжения, уменьшению надёжности электрооборудования и кабельных линий в основном за счёт содержания недопустимого условия гармонических составляющих напряжения. Несинусоидальность формы кривой напряжения 6-10 кВ имеются во всех системах электроснабжения предприятий цветной металлургии с электролизерным производством, экспериментальные исследования и теоретические расчёты показывают, что в существующих системах электроснабжения на шинах переменного тока преобразовательных подстанций значение коэффициента несинусоидальности напряжения превышает допустимое в 1,5-2 раза. Полупроводниковые агрегаты питания мощных серий электролизеров алюминия влияют на форму в сетях напряжением 110-220 кВ внешних систем электроснабжения.

  Следует также отметить, что кроме тех  неприятных явлений, о которых говорилось ранее, несинусоидальность кривой напряжения вызывает увеличение в 2-3 раза тока кз в системах электроснабжения в изолированной нейтралью, по сравнению с расчётным током синусоидальном напряжении, что резко понижает надёжность работы кабельных линий 6-10 кВ.

  Экономия  энергии в цветных металлах путём  электролиза можно достичь как  за счёт повышение КПД технологического процесса, так и за счёт совершенствования  систем электросбережения серий электролизеров. Это возможно за счёт применения следующих способов:

• Замены преобразовательных агрегатов на  подстанциях на современные;
• Использование электрических схем преобразователей  и систем электроснабжения, обеспечивающих минимальное искажение формы кривой напряжения.
• Применение методов регулирования, обеспечивающих высокий коэффициент мощности.

  Эти способы должны учитываться как  при проектировании системы электроснабжения, так и в процессе их эксплуатации.

  Ряд отечественных предприятий цветной  металлургии подтвердил технико-экономическую  целесообразность внедрения САЛАП  для электролиза цветных металлов. При электролизе меди и цинка  экономический эффект на один агрегат  в год составляет 200-400 тыс. руб., а  при электролизе кадмия – 200 тыс. руб.

  Применение  для электролиза постоянного  тока требует использования средств  выпрямления и регулирования. Современные  выпрямители, особенно при условии  регулирования выходного напряжения, обладает  относительно низким коэффициентом  мощности. Для его увеличение и следовательно уменьшения котлов ЭЭ применяют статические компенсирующие устройства и батареи конденсаторов. Последние весьма чувствительны к наличию и амплитуды высших гармонических в кривой напряжения. Могут возникать опасные резонансные явления на отдельных гармонических составляющих, которые приводят к выходу из строя конденсаторов, т.т. прекращается компенсация реактивной мощности.

  Если  принять, что на выходе выпрямителя  имеется идеальный ток, т.е. в цепь постоянного тока включен реактор  с бесконечно большой индуктивностью, то первичный ток выпрямителя  будет предоставлен в виде кривой, имеющий ступенчатую прямоугольную  форму. Это ток можно предоставить в виде в виде суммы гармонических, в которые входит первая основная гармоническая, имеющая ту же частоту, что и напряжение, и внешние гармонические имеющие частоты, кратные основной.

  В действительности имеется процесс  коммутации вентилей, фазное регулирование  напряжения на входе выпрямителя, а  симметрия питающего напряжения, а так же вся асимметрия питающих проводов, поэтому в кривой первичного тока могут иметь место и другие гармонические составляющие.

  Амплитуды гармонических составляющих в сети питания зависят как от амплитуды  гармонических первичного тока, так  и от схемы электроснабжения.

  Широко  распространенный способ обеспечения 12-фазного режима выпрямления –  соединения фазной вентильной обмотки, каждого преобразования трансформатора в звезду, а другие колбвины в треугольник. При таком исполнении трансформаторы преобразователи, установившийся на подстанциях, унифицированы. Для достижения числа фаз схемы выпрямления более 12, следует применять фазоповоротные трансформаторы и различные сочетания сетевых линий, вентильных обмоток преобразовательных трансформаторов. Однако все эти решения изменённой конструкции трансформаторного оборудования  и влияет но его технико-экономические показатели, т.е. увеличивается стоимость трансформатора, а следовательно и потери энергии в нём. Поэтому, как показывают расчёты минимумы приведённых годовых затрат достигаются при 6-ти фазной схемы выпрямления. С учётом работы статических компенсаторов целесообразным является использование 12-ти и 24-ёх фазных схем выпрямления.

  Коэффициент мощности полупроводниковых преобразовательных агрегатов электролизеров уменьшается  за счёт нарушения работы системы  управления реакторами насыщения. В процессе работы происходит перераспределение нагрузки между выпрямительными мостами одного и того же агрегата, причём отдельные выпрямительные мосты перегружаются за 70% и более. Это резко увеличивает угол коммутации, в результате чего cos j уменьшается на 0,65-0,80.

  Уменьшение  cos j определяется случайными процессами происходящими в процессе работы агрегата. Проведённые исследования показывают, что в случае частичного регулирования агрегатов получаем следующую вероятность состояния работы агрегата с К_м³0,09-13% времени, с 0,91 >К_м>0,7-68% времени м. с К_м < ,07-19% времени.

  Поэтому рекомендуется регулярно (не менее  одного раза в три года) проводить  полную проверку оборудования и систем автоматического регулирования. В  этом случае получим следующую вероятность  составления работы агрегатов с  К_м ³ 91-18% времени, с 0,91>К_м>0,7-81% времени и с К_м <0,7-1,0% времени.

  Проведение  такой части проверок агрегатов  нецелесообразно, так как они  требуют остановки агрегата, что  значительно снижает эффективность  их использования.

  Внедрение полной принудительной проверки агрегатов, управляемых реакторами насыщения, повышает средневзвешенный К_м на 0,14, а в расчёте обратного тока по 0,11. Наиболее совершенным является совмещения преобразователя и силового трансформатора. Такие агрегаты типа РЕК ТИФОМЕР всё шире применяется за рубежом при электролизе цветных металлов.

  Потери  энергии в системе питания  электролизеров можно уменьшить, если питать их сглаженным выпрямленным током. 

Текстильная промышленность.

  Характерными  особенностями технологического процесса текстильного производства является: его многоступенчатость, различная  энергоёмкость технологического оборудования, большое количество факторов, влияющих на него, широта ассортимента сырья, полуфабрикатов и 8готовой продукции. Поэтому удельное энергопотребление на каждом данном производстве, являясь сложной функцией многих переменных, может резко изменяться при одних и тех же значениях  общего объёма выпускаемой продукции. Эти факторы усложняют нормирование и учёт расхода электроэнергии, что  приводит к завышению норм расхода  по сравнению с достигнутым уровнем, истинных затрат электроэнергии на 1 продукцию, бесконтрольного расходования электроэнергии. Следует иметь ввиду, что нормирование необходимо осуществлять в натуральном выражении.

  Анализ  структуры электропотребления в  текстильной промышленности показывает, что основная его доля приходится на производство хлопчатобумажных тканей.

  Прядильное  и ткацкое производство используют в основном асинхронные двигатели. Правильно спроектированный и эксплуатируемый  электропривод коренным образом  изменяет условия работы повышая производительность труда, улучшая качество продукции и облегчая труд рабочего.

  Современно  прядильное производство характеризуется  переходом к автоматизации производства прядей. Техническое перевооружение текстильной промышленности осуществляется на базе широкого внедрения высокопроизводительных пневмомеханических машин (ППМ) и бесчелночных ткацких станков. 

  Краткие выводы.

  Нормирование  электропотребления высчитанное на базе научно-обоснованного электробаланса является важнейшим фактором, планирования номинального расхода, выбора средств и способа экономии, а также организации контроля за потребляемой электроэнергией.

  Регулирование напряжения частей на выводах промышленных установок осуществляемое на основе современных тиристорных регуляторов позволяет наиболее экономичным способом автоматизировать управление технологическими процессами промышленных производств.

  Экономическая эффективность использования синхронных двигателей в значительной мере определяется системой возбуждения. Использование  современных тиристорных и бесщёточных возбудительных устройств позволяет не только повысить КПД двигателя, но и автоматизировать управление системы возбуждения как в режиме нормального возбуждения, так и режимах форсированного возбуждения и гашения поля.

  Технологические процессы непрерывных производств  должны обладать устойчивостью по  отношению к кратковременным  перерывам электроснабжения, обусловленным  работой релейной защиты и автоматики системы электроснабжения. Устойчивость технологических процессов обеспечивается реализацией самозапуска электродвигателей технологических механизмов. Выборы средств и способов успешного самозапуска электродвигателей предотвращают срывы технологических процессов производств и исключает режимы нерационального потребления, вызванные этими срывами.

  Повышение КПД и cjs j асинхронных двигателей с фазным ротором можно достигнуть переводом их в синхронные режимы.

  Наибольшей  экономической эффективностью обладает схема синхронизации при последовательном возбуждении роторной обмотки от обмотки статора.

  Резервы экономии электроэнергии на отраслевом уровне народного хозяйства могут  быть реализованы на основе полного  внутриотраслевого хозрасчёта, способствующего  личной заинтересованности технологов, экономистов, энергетиков и организаторов  производства в их использовании.

  Для того, чтобы экономить электроэнергию необходимо прежде всего знать, на какие цели и в каком количестве она расходуется. Определение статей расхода электроэнергии и является основной задачей составления электробаланса промышленного предприятия.

  Ежегодное составление электробаланса позволяет наблюдать за результатами мероприятий по рационализации электрохозяйства промышленого предприятия. Так, например, анализирую изменение общего и удельного расходов электроэнергии на производство сжатого воздуха, можно сделать выбор о рационализации мероприятий, проводимых в компрессорных установках с целью уменьшения расходов электроэнергии.

   Электробаланс промышленного предприятия должен состоять из приходной и расходной частей (активной и реактивной мощностей).  В приходную часть включается электроэнергия полученная от энергосистемы или от сетей других потребителей, а также выработанная электрическими установками предприятия (генераторы промышленных ТЭС и ГЭС, СК и конденсаторы).  Приходную и расходную часть составляют по показаниям счётчиков активной и реактивной энергии. Приходная часть электробаланса составляется для активной энергии (по промышленному предприятию, по цехам предприятия, по отдельным энергёмким агрегатам, по особому указанию главного энергетика предприятия или инспекции энергосбыта) и для реактивной энергии (по промышленному предприятию, по цехам предприятия, по отдельным энергёмким агрегатам, по особому указанию главного энергетика предприятия или инспекции энергосбыта).