Разработка технических решений по повышению эффективности эксплуатации электрооборудования при реконструкции системы электроснабжения АО ЖБК «Тольяттинское»
Введение 3
1 Анализ состояния существующего завода ЖБК 7
1.1 Анализ нормативно-правовой базы 7
1.2 Характеристика объекта исследования 8
1.3 Анализ потребления завода ЖБК 14
2 Повышение энергетической эффективности на промышленных
предприятиях 24
2.1 Повышение энергетической эффективности металлургических
предприятий 24
2.2 Повышение энергоэффективности машиностроительных предприятий
32
2.3 Способы повышения энергетической эффективности коммунальных
предприятий 40
3 Технико-экономический расчет 47
3.1 Расчет энергоэффективности внедрения электродвигателей 47
3.2 Технико-экономический расчет мероприятий по компенсации
реактивной мощности 60
Заключение 65
Список используемых источников 67
Рост уровня энергетической эффективности крупных объектов промышленности является одним из наиболее приоритетных направлений нашей страны.
«По оценкам аналитиков, объем электричества, который в России расходуется напрасно, равен годовому энергопотреблению Франции. Вместе с тем на фоне активного развития российской промышленности прослеживается тенденция появления дефицита топливно-энергетических ресурсов» [24].
Все вышесказанное создало предпосылки для утверждения Правительством Российской Федерации распоряжением от 09.06.2020 № 1523-р Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года.
Анализируя данную стратегию, энергоемкость экономики РФ снижается. Но несмотря на это, в РФ имеется значительный потенциал энергосбережения:
«В Российской Федерации имеется потенциал энергосбережения, достигающий третьей части текущего энергопотребления, и существуют возможности значительного повышения экономической эффективности проектов в сфере энергетики. Уровни энергоемкости производства важнейших отечественных промышленных продуктов выше (хуже) среднемировых в 1,2 - 2 раза, а по отношению к лучшим мировым практикам - в 1,5 - 4 раза.
По сравнению с 2008 годом достигнуто снижение энергоемкости в отраслях топливно-энергетического комплекса - коэффициент полезного использования попутного нефтяного газа увеличился на 9,2 процентных пункта и достиг 85,1 процента, удельный расход топлива на отпуск электрической энергии на тепловых электростанциях снизился на 7,8 процента и составил 309,8 г у.т./кВт-ч, потери электрической энергии в электрических сетях снизились с 13 процентов до 10,6 процента» [13].
Для промышленных предприятий это является особенно актуальным поскольку, в случае повышения энергетической эффективности, стоимость конечной продукции снижается.
«Мероприятия, направленные на повышение энергоэффективности производственной компании, в первую очередь необходимо рассматривать с точки зрения экономического роста. Помимо этого, следует учитывать экологичность производства и возможность улучшения социально-бытовой обстановки. Главное, это не должна быть бесцельная экономия, которая к тому же наносит ущерб производству» [24].
Рассмотрим такую область промышленности как производство ЖБК. Данные конструкции нашли свое широкое применение в строительстве различного рода зданий и сооружений.
«Бетон и железобетон уже несколько десятилетий являются и остаются в обозримой перспективе основными конструкционными строительными материалами для промышленного, жилищного, гражданского и сельского строительства. Наряду с традиционными проблемами в отрасли, связанными с совершенствованием структуры и физико-механических свойств бетона, снижением материалоемкости конструкций и повышением их качества, в последние годы одной из определяющих задач в технологии бетона становится задача разработки путей резкого снижения энергоемкости бетонных и железобетонных изделий, конструкций и сооружений» [19].
Актуальность исследования обусловлена тем, что производство железобетонных конструкций (ЖБК) требует значительных
производственных мощностей. Поэтому очень важно использовать энергетические ресурсы оптимально, применяя наиболее современные и актуальные энергосберегающие решения и технологии.
В соответствии с этим сформулирована следующая тема магистерской диссертации: «Разработка технических решений по повышению
эффективности эксплуатации электрооборудования при реконструкции системы электроснабжения АО ЖБК Тольяттинское».
Объектом исследования является АО ЖБК Тольяттинское. В ходе исследования будут проанализированы мероприятия, которые позволят повысить энергетическую эффективность рассматриваемого объекта.
Целью магистерской диссертации является повышение энергетической эффективности электрооборудования АО ЖКБ Тольяттинское.
«Требования энергетической эффективности зданий, строений, сооружений должны включать в себя:
- показатели, характеризующие удельную величину расхода энергетических ресурсов в здании, строении, сооружении;
- требования к влияющим на энергетическую эффективность зданий,
строений, сооружений архитектурным, функционально-
технологическим, конструктивным и инженерно-техническим решениям;
- требования к отдельным элементам, конструкциям зданий, строений, сооружений и к их свойствам, к используемым в зданиях, строениях, сооружениях устройствам и технологиям, а также требования к включаемым в проектную документацию и применяемым при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте зданий, строений, сооружений технологиям и материалам, позволяющие исключить нерациональный расход энергетических ресурсов как в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта зданий, строений, сооружений, так и в процессе их эксплуатации» [23].
Помимо вышеперечисленных проблем, необходимо, чтобы инженерно-технических персонал имел соответствующую мотивацию по внедрению данных проектов, а также умел быстро адаптироваться к изменениям в законодательстве и нормативно-технической документации.
Поэтому для достижения энергетической эффективности любого объекта необходимо проведение организационных, технологических, а также экономических мероприятий.
В соответствии с этим сформулируем следующие задачи для достижения поставленной цели:
- анализ состояния существующего завода ЖБК;
- анализ существующих решений по повышению энергетической эффективности;
- технико-экономическое обоснование предлагаемых решений.
Научная новизна диссертации заключается том, что существующие технологии и мероприятия, используемые на объектах промышленности различного назначения и направления применены для повышения энергетической эффективности объекта исследования.
В качестве теоретической и методологической основы исследования будут использованы фундаментальные и прикладные исследования ученых, нормативно-техническая документация. В процессе исследования будет использован метод системного подхода (теоретический) и экспериментальный метод (практический).
При проведении исследования на первом этапе был проведен анализ энергетической стратегии Российской Федерации, проанализирована существующая законодательная и нормативно-правовая базы.
Проанализирована энергетическая эффективность промышленного сектора Российской Федерации, на основании которого мы определили, что в промышленную сферу требуются капиталовложения для достижения требуемого уровня энергоэффективности.
Исходными данными объекта исследования являются
производственные цеха и помещения, а также их потребление. Далее проанализировано энергопотребление завода ЖБК для определения приоритетных направлений, в которых будут проведены мероприятия по повышению энергетической эффективности.
Электрическая энергия в большей степени затрачивается на работу электроприводов, станков, технологических агрегатов.
В следствие этого для повышения энергетической эффективности исследуемого объекта был проведен анализ различных способов повышения энергетической эффективности, применяемых в других сферах промышленности. Были использованы следующие мероприятия по повышению энергоэффективности:
- для снижения рабочих токов, а также потерь электрической энергии были проведены мероприятия по компенсации реактивной мощности. Компенсирующие устройства позволили снизить нагрузку на электрооборудование, необходимого для электроснабжения завода ЖБК, а также снизить потери электроэнергии на 2,2%. Это является важным поскольку появится возможность для расширения производства железобетонной продукции не изменяя схему электроснабжения предприятия.
- монтаж двигателей класса IE2 позволил снизить потери на 2033 МВтч/год при работе предприятия в одну смену. Средний простой срок окупаемости при внедрении электрических двигателей составляет в среднем 2 года при частичной нагрузке.
- установка частотных преобразователей на технологическое оборудование, работающее при неполной нагрузке, позволило снизить потери электроэнергии на 1583 МВтч/год. Простой срок окупаемости составляет примерно 3 года.
Научная новизна работы заключается в том, что в ходе проведения исследования были применены современные методики по повышению энергетической эффективности рассматриваемого завода по производству ЖБК, которые объединены в одном объекте исследования.
Практическая значимость работы заключается в том, что внедрение мероприятий по повышению энергоэффективности предприятия промышленной отрасли позволяет снизить затраты на производство ЖБК.
1. Анчарова Т.В., Рашевская М.А., Стебунова Е.Д. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений : учебник / Т.В. Анчарова. 2-е изд., перераб. и доп. М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. 415 с.
2. Артюшкин В.Н., Тян В.К. Энергосбережение при эксплуатации магистральных насосных агрегатов : монография / В.Н. Артюшкин, Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. 112 с.: ил., табл.
3. Афонин А. М., Царегородцев Ю.Н., Петрова А.М., Петрова С.А. Энергосберегающие технологии в промышленности : учебное пособие / А.М. Афонин. 2-е изд. Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. 271 с.
4. Вагин Г.Я., Коровин В.А., Леушин И.О., Лоскутов А.Б. Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве : учебник / Г.Я. Вагин. 2-е изд. испр. и доп. - Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. 254 с.
5. Васильев Б.Ю. Электропривод. Энергетика электропривода. Учебник. М.: СОЛОН-Пресс, 2020. 268 с.
6. Для чего нужен УКРМ? [Электронный ресурс] : Официальный сайт
диллера электрооборудования Ortea. URL:
http://orteastore.ru/info/dlya_chego_ykrm/(дата обращения: 16.01.2021).
7. Жук В.Л., Заика В.И., Тупилко И.В. Оптимизация энергозатрат в металлургических технологиях : учебное пособие / В.Л. Жук; под ред. д.т.н., проф. А.А. Троянского. Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. 212 с.
8. История компании ЗАО ЖБК Тольяттинское [Электронный ресурс] : Официальный сайт ЗАО ЖБК «Тольяттинское». URL: https://zhbck.ru/about/(дата обращения 01.04.2022).
9. Каржавин В.В., Каменских С.Ф. Краны машиностроительных
предприятий. [Электронный ресурс] : Электронный архив Российского государственного профессионально-педагогического университета. URL:
https://elar.rsvpu.ru/bitstream/123456789/18358/1/978-5-8050-0345-6_2008.pdf(дата обращения 01.04.2022).
10. Колесников А.И., Федоров М.Н., Варфоломеев Ю.М. Энергосбережение в промышленных и коммунальных предприятиях: Учебное пособие / Под общ.ред. М.Н. Федерова. М.: ИНФРА-М, 2010. 124 с.
11. Кудинов А.А., Зиганшина С.К. Энергосбережение в котельных установках ТЭС и систем теплоснабжения : монография / А.А. Кудинов. Москва : ИНФРА-М, 2021. 320 с.
12. Куликова Л.В., Дробязко О. Н. Общая энергетика : учебное пособие / Л. В. Куликова. 2-е изд. перераб. Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2020. 178 с.
13. Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года [Электронный ресурс] : Распоряжение Правительства РФ от 09.06.2020 г. N 1523-р. URL: https://docs.cntd.ru/document/565068231(дата обращения 01.04.2021).
14. Правила устройства электроустановок. 7-е издание / Ред. Л.Л. Жданова, Н. В. Ольшанская. М.: НЦ ЭНАС, 2013. 104 с.
15. Преобразователи частоты позволяют снизить энергопотребление и повысить эффективность холодильных машин [Электронный ресурс] : Официальный сайт Danfoss. URL: https://drives.ru/stati/preobrazovateli-chastoty- pozvolyayut-snizit-energopotreblenie-i-povysit-effektivnost-holodilnyh-mashin/(дата обращения 02.08.2021).
...
30 источников