Промышленность
Энергетическое обследование промышленных предприятий позволяет установить, сколько электрической и тепловой энергии, топлива и других энергоресурсов расходуется на выполнение производственных операций и работу вспомогательных систем. В промышленности потребление зависит прежде всего от технологического процесса, характеристик сырья, объёма выпуска и режимов оборудования. Поэтому сравнение предприятий только по площади зданий или общему расходу энергии не позволяет объективно оценить их эффективность.
Для обследования необходимо определить границы производственных участков, проследить движение сырья и продукции между операциями и установить, какие энергетические нагрузки обеспечивают каждый процесс. На этой основе формируют энергетический баланс предприятия — распределение поступающих энергоресурсов между технологическими и вспомогательными потребителями с учётом фактического объёма выполненной работы.
Энергетические потоки промышленного предприятия
Производственная деятельность включает последовательность операций, каждая из которых может использовать собственное оборудование и энергоресурсы. Например, при добыче полезных ископаемых энергия необходима для перемещения горной массы и водоотлива, при обогащении — для дробления и разделения сырья, а при рыбопереработке — для охлаждения продукции и технологического нагрева.
Эти процессы различаются по назначению и характеру нагрузки. Поэтому энергетический баланс строят с учётом производственного маршрута: какие операции выполняются, какое оборудование в них участвует и какой объём работы приходится на соответствующие энергетические затраты.
При анализе выделяют две основные группы потребления:
- Технологическое потребление. Энергия, непосредственно используемая для выполнения производственных операций: обработки, перемещения, охлаждения, нагрева и других процессов, предусмотренных технологией.
- Вспомогательное потребление. Энергия, необходимая для обеспечения производства: работы обеспечивающих инженерных систем и оборудования, которое обслуживает основные операции.
Такое разделение необходимо для правильной интерпретации расхода. Например, увеличение потребления насосного оборудования может быть связано с изменением объёма перекачиваемой воды. Без учёта этой нагрузки нельзя установить, отражает ли рост расхода ухудшение работы оборудования или увеличение выполненной технологической работы.
Как устанавливают границы энергетического баланса
Границы обследования определяют по технологическим операциям, цехам и системам энергоснабжения. Технологическая схема показывает последовательность движения сырья и продукции, а энергетические схемы позволяют установить, откуда поступают электрическая энергия, тепло и топливо и какие потребители подключены к соответствующим источникам.
Сначала устанавливают, какие производственные участки входят в рассматриваемый баланс. Затем определяют расход энергоресурсов в пределах каждой границы и сопоставляют его с выполненной работой. Если один источник обеспечивает несколько цехов, необходимо выяснить, предусмотрен ли раздельный учёт потребления.
Особое внимание уделяют вспомогательным системам, обслуживающим несколько технологических операций. Их расход нельзя автоматически приписывать одному производственному участку. При отсутствии отдельных измерений определяют, какие дополнительные данные необходимы для распределения нагрузки.
В результате для каждой операции должна быть установлена связь между объёмом выполненной работы, используемым оборудованием и соответствующим энергопотреблением. Это позволяет анализировать производственные участки отдельно, сохраняя их связь с общим балансом предприятия.
Удельное энергопотребление и производственная нагрузка
Для оценки энергоэффективности промышленного процесса используют удельное энергопотребление — количество энергии, приходящееся на определённый объём выполненной работы или выпущенной продукции. Однако единица такого показателя должна соответствовать рассматриваемой технологической операции.
В добыче это может быть расход на перемещение установленного объёма горной массы, в переработке — расход на обработку соответствующего количества сырья или получение продукции. Выбор показателя зависит от того, какая полезная функция выполняется и какие данные позволяют её подтвердить.
При сравнении периодов необходимо учитывать изменения состава сырья, глубины переработки и режимов оборудования. Например, повышение расхода энергии на единицу продукции может быть связано с более сложной переработкой исходного материала. Такое изменение нельзя автоматически считать ухудшением эффективности.
Значение имеют и режимы ожидания. Если оборудование остаётся включённым при отсутствии производственной загрузки, энергия может расходоваться без соответствующего выпуска. Для оценки такого потребления сопоставляют сменные графики, журналы работы машин и фактическую производительность.
Сравнивать удельные показатели корректно только при сопоставимых границах учёта, технологических условиях и единицах полезной работы. Единого показателя, пригодного без дополнительных условий для всех промышленных производств, нет.
Различия между промышленными производствами
Состав обследования определяется характером производственной цепочки. Для разных отраслей требуются собственные показатели нагрузки и способы разграничения энергетических потоков.
- Горнодобывающие предприятия. Основное внимание уделяют энергетическим затратам на добычу и перемещение горной массы, водоотлив и связанные с ними производственные операции. Потребление сопоставляют с объёмом фактически выполняемой работы.
- Горно-обогатительные предприятия. Рассматривают последовательность дробления, разделения и других операций обработки сырья. При анализе учитывают характеристики поступающего материала и требуемую степень переработки.
- Рыбоперерабатывающие предприятия. Разграничивают энергопотребление холодильных и тепловых технологических процессов, учитывая объёмы сырья, выпускаемой продукции и режимы оборудования.
Если предприятие объединяет несколько производственных стадий, энергетический баланс необходимо строить с учётом их последовательности. Расход на предварительную обработку сырья не следует смешивать с потреблением последующих операций, если задача состоит в оценке эффективности каждой стадии.
Какие исходные данные необходимы
Для определения энергетических потоков промышленного предприятия нужны сведения о производстве, оборудовании и расходе энергоресурсов за сопоставимые периоды.
- Технологические схемы производства — для установления последовательности операций и границ производственных участков.
- Баланс выпуска по технологическим операциям — для сопоставления энергопотребления с фактическим объёмом выполненной работы.
- Сменные графики и журналы работы оборудования — для разделения рабочих периодов, простоев и режимов ожидания.
- Показания приборов учёта электроэнергии и топлива — для определения расхода в установленных границах.
- Энергетические схемы и сведения о вспомогательных потребителях — для установления связей между источниками энергоснабжения, цехами и обеспечивающими системами.
- Данные о технологическом расходе воды и воздуха — для характеристики нагрузок оборудования, связанного с их подачей и использованием.
Эти сведения рассматривают совместно. Показания счётчика характеризуют расход энергии, но не объясняют, на какую производственную операцию он пришёлся. Технологические журналы позволяют установить фактическую загрузку оборудования, однако без данных энергетического учёта не дают достоверной величины потребления.
Если необходимые показатели отсутствуют, определяют дополнительные точки измерения и уточняют границы анализа. Расчёт удельного потребления по неполному выпуску или неразделённому расходу нескольких цехов может привести к ошибочным выводам.
Как выявляют причины изменения энергопотребления
При анализе сначала устанавливают, изменился ли объём выполненной работы. Затем проверяют состав сырья, производственный маршрут и продолжительность работы оборудования. Это позволяет отделить изменение технологической нагрузки от возможных отклонений в эксплуатации.
Например, если энергопотребление выросло одновременно с увеличением объёма переработки, необходимо сравнить удельные показатели за сопоставимые периоды. Если удельный расход также увеличился, проверяют, не изменились ли характеристики сырья, глубина переработки или продолжительность работы оборудования без производственной нагрузки.
Для вспомогательных систем отдельно рассматривают связь их потребления с обслуживаемым процессом. Если расход энергии сохраняется в периоды остановки основной операции, устанавливают, требуется ли непрерывная работа соответствующей установки и предусмотрена ли возможность изменения режима.
По одному отклонению общего или удельного расхода нельзя установить неисправность оборудования. Для такого вывода необходимы данные о фактической нагрузке и технических условиях работы конкретной системы.
Результаты обследования промышленного объекта
По результатам анализа формируют матрицу технологических границ: для каждой производственной стадии указывают выполняемую функцию, используемые энергоресурсы, доступные показатели учёта, объём работы и вспомогательные нагрузки. Отдельно выделяют потребление, которое пока невозможно достоверно распределить между операциями.
Эта структура позволяет определить участки для дальнейших измерений, оценить сопоставимость удельных показателей и выбрать направления технической проверки. Если выявлено возможное несоответствие режима оборудования производственной нагрузке, необходимо подтвердить его фактическими данными перед разработкой изменений.
Энергетический баланс промышленного предприятия помогает связать расход ресурсов с результатами производства. Его практическая ценность заключается не в сравнении разных предприятий по единому условному нормативу, а в установлении проверяемых энергетических затрат конкретных технологических операций. На этой основе можно принимать решения о дальнейшем обследовании оборудования и изменении режимов работы без нарушения производственного процесса.