Технологические системы и оборудование
Энергетическое обследование технологических систем и оборудования позволяет определить, насколько рационально расходуются энергоресурсы при выполнении производственных операций. Основой оценки служит не установленная мощность агрегата, а соотношение фактического энергопотребления с полезным технологическим результатом.
Насосы, компрессоры, печи и производственные машины выполняют разные функции. Поэтому их нельзя оценивать по одному универсальному показателю эффективности. Для каждого вида оборудования необходимо установить фактическую нагрузку, рабочий режим и результат, ради которого расходуется энергия.
Оценка энергопотребления по полезному результату
Установленная мощность характеризует оборудование, но не показывает, сколько энергии оно фактически потребляет за рабочий период и какой объём полезной работы выполняет. Даже агрегаты с одинаковой номинальной мощностью могут иметь существенно различающиеся показатели удельного энергопотребления.
При обследовании специалист связывает расход энергоресурсов с измеримым технологическим результатом. Для насосного оборудования таким результатом является подача жидкости при необходимом напоре, для компрессорного — производство сжатого воздуха с заданными параметрами. Для печей оценивают нагрев материала, а для технологических машин — выполненные операции или выпуск продукции.
Удельное энергопотребление позволяет сравнивать работу оборудования, но только при сопоставимых нагрузках и условиях выполнения технологического задания. Если изменились производительность, давление, температура или характеристики обрабатываемого материала, различие показателей не обязательно означает ухудшение эффективности.
Рабочие режимы различных классов оборудования
Энергетические затраты производственных агрегатов зависят от физических условий, в которых выполняется полезная работа. Поэтому при обследовании необходимо различать характер нагрузки основных классов оборудования.
Насосное оборудование. Фактическая работа определяется расходом жидкости и создаваемым напором. Энергопотребление зависит также от гидравлического сопротивления обслуживаемой сети. Если насос работает в нерасчётной точке, расход электроэнергии может оказаться повышенным относительно выполняемой полезной работы.
Компрессорное оборудование. Энергозатраты сопоставляют с количеством произведённого сжатого воздуха и необходимым давлением. На результат могут влиять условия работы компрессора и утечки в сети сжатого воздуха. Поэтому повышенный удельный расход нельзя автоматически относить к неисправности самого агрегата.
Печи и термическое оборудование. Потребление энергии рассматривают относительно нагрева материала и характеристик загрузки. Важны температура процесса и теплоёмкость обрабатываемого материала. Различия между производственными партиями могут существенно менять энергетический результат даже при исправном оборудовании.
Технологические машины. Энергопотребление связывают с выполненной операцией или объёмом выпуска. При этом необходимо учитывать время работы под нагрузкой и периоды простоя: отдельные машины продолжают потреблять энергию, даже когда полезная производственная операция не выполняется.
Эти различия определяют выбор измерений. Сравнение только электрической мощности насосов, компрессоров и производственных машин не позволяет сделать обоснованный вывод об их относительной эффективности.
Причины низкой удельной эффективности
Низкая удельная эффективность оборудования не всегда связана с износом или технической неисправностью агрегата. Причина может находиться в условиях его работы либо в особенностях производственного задания.
Одна из возможных причин — несоответствие фактической рабочей точки характеристикам оборудования. В этом случае агрегат выполняет полезную работу, но затрачивает на неё больше энергии, чем при другом допустимом режиме.
Другая причина — неучтённые потери в обслуживаемой сети. Они могут увеличивать необходимую нагрузку оборудования без соответствующего роста полезного результата у конечного потребителя.
Для производственных и термических процессов важны стабильность партий и характеристики технологического задания. Если сравниваемые периоды различаются по составу загрузки, выпуску или условиям обработки, изменение удельного энергопотребления может быть закономерным.
Следовательно, отклонение показателя является основанием для проверки фактических условий, а не доказательством конкретной неисправности. Установить причину можно только после сопоставления энергопотребления, технологического результата и режимных параметров.
Документы и измерения для обследования
Исходными материалами служат паспорта и рабочие характеристики насосов, компрессоров, печей и технологических машин. Они позволяют определить предусмотренные условия работы агрегатов и сопоставить их с фактической эксплуатацией.
Для анализа необходимы журналы выпуска продукции, давления, расходов, температур, продолжительности работы под нагрузкой и времени простоя. Состав используемых показателей зависит от функции оборудования: для насоса существенны напор и расход, для компрессора — количество сжатого воздуха и давление, для печи — параметры нагрева и загрузки, для технологической машины — результат операции.
Измеренные энергетические и производственные показатели сопоставляют за одинаковые рабочие периоды с учётом состояния объекта и границ доступного учёта. Если общий счётчик охватывает несколько агрегатов, его показания не позволяют непосредственно определить расход каждого из них без дополнительного разделения нагрузки.
Паспортный КПД и номинальная мощность используются как исходные характеристики, но сами по себе не доказывают эффективность реальной установки. Для достоверного вывода необходимо учитывать фактическую нагрузку и характеристики обслуживаемой сети или технологического процесса.
Результат обследования технологического оборудования
Результатом становится карта машинных нагрузок, в которой оборудование соотнесено с полезной функцией, фактическими рабочими параметрами и доступными измерениями энергопотребления.
Такая карта позволяет определить, для каких агрегатов необходимо уточнить производительность, давление, температуру, загрузку или время простоя. Она также помогает выбрать объект предметной диагностики и сформировать состав инструментальных проверок.
Главное условие достоверности — сравнивать энергопотребление с фактически выполненной работой при сопоставимых технологических условиях. Без этих сведений нельзя уверенно объяснить низкую удельную эффективность неисправностью агрегата.
Какие технологические системы обследуют отдельно
Для предметного обследования выделены четыре направления, различающиеся характером полезной работы и необходимыми измерениями:
- Насосное оборудование — оценка энергопотребления относительно расхода жидкости, напора и условий работы сети.
- Компрессорное оборудование и системы сжатого воздуха — сопоставление электрических затрат с производством сжатого воздуха, давлением и условиями его распределения.
- Печи и термическое оборудование — оценка расхода энергии с учётом нагрева материала и параметров технологической загрузки.
- Технологическое оборудование — анализ энергозатрат на производственные операции с учётом выпуска, нагрузки и времени простоя.
Другие группы объектов представлены в разделе «Что обследуем». Задачи анализа рабочих режимов раскрыты на странице «Выявление неэффективных режимов работы оборудования». Влияние загрузки на расход энергии дополнительно рассмотрено в материале «Как нагрузка оборудования влияет на энергопотребление».