Основные энергозатратные процессы предприятий судостроения и судоремонта
Основные энергозатраты судостроительных и судоремонтных предприятий связаны со сваркой и резкой металла, окраской и сушкой, работой доковых насосов, компрессоров и вентиляционных систем больших производственных помещений. Соотношение этих нагрузок определяется характером выполняемых работ, стадией постройки или ремонта судна, использованием дока и сезонными условиями.
При строительстве корпуса существенную долю электрической нагрузки могут формировать продолжительные сварочные работы и вентиляция производственных помещений. Во время докового ремонта характер потребления иной: отдельные операции сопровождаются кратковременными пиками мощности доковых насосов при водоотливе. Поэтому для анализа недостаточно знать только общее месячное потребление предприятия. Необходимо установить, какие работы выполнялись в соответствующие периоды и какие инженерные системы обеспечивали их проведение.
Результатом технического анализа становится карта энергопотребления по видам судостроительных и ремонтных работ с указанием измерительных границ и возможных точек обособленного учёта. Она позволяет отличить расходы технологических операций от нагрузок дока и общеплощадочных систем, не приписывая весь расход отдельному судну или производственному участку.
Какие данные необходимы для анализа энергопотребления верфи
Исходные сведения должны описывать одновременно энергетическую инфраструктуру предприятия и фактическую производственную деятельность. Для этого используют данные учёта электроэнергии и тепла, информацию о расходе сжатого воздуха, графики работы оборудования и сведения о выполняемых судостроительных и ремонтных операциях.
Особое значение имеют периоды сварки, резки металла, окраски и сушки, использования доковых насосов, работы компрессоров и вентиляции. Каждую нагрузку необходимо связать с соответствующей измерительной границей — участком энергетической системы, для которого определяются поступление и потребление ресурса.
Производственные данные должны показывать, на какой стадии находилось судно, использовался ли док и какие работы выполнялись в рассматриваемом периоде. Два месяца с одинаковым количеством рабочих смен могут существенно различаться по энергетической нагрузке, если в одном преобладало формирование корпуса, а в другом — доковые операции и окраска.
При наличии интервальных архивов учёта можно сопоставлять изменение электрической мощности с фактическим временем работы соответствующих систем. Если доступны только месячные показания, они позволяют оценить суммарный расход, но не всегда дают возможность выделить кратковременные нагрузки докового оборудования.
Достоверность анализа зависит от согласования измерительных и производственных данных. Расход электроэнергии за календарный месяц нельзя непосредственно сопоставлять с продолжительностью работ, зарегистрированных за иной период, без соответствующего уточнения.
Как стадия постройки судна меняет структуру энергозатрат
Судостроительный процесс состоит из работ, имеющих разные механизмы потребления энергоресурсов. Поэтому энергетическая нагрузка площадки изменяется по мере перехода между стадиями строительства.
При формировании корпуса значимыми потребителями могут быть сварочное оборудование, установки резки металла и вентиляция производственных помещений. Продолжительная работа этих систем формирует устойчивую нагрузку на протяжении соответствующих производственных периодов.
Когда выполняются окраска и сушка, возрастает значение оборудования, обеспечивающего предусмотренные температурные и воздушные режимы. При этом расход может зависеть не только от количества обрабатываемых поверхностей, но и от продолжительности поддержания необходимых условий.
Следовательно, изменение общего энергопотребления при переходе между производственными стадиями нельзя автоматически считать улучшением или ухудшением энергоэффективности.
Для правильной интерпретации необходимо сопоставлять измеренный расход с фактически выполненными работами. Если структура технологических операций изменилась, меняется и состав энергетических нагрузок.
В частности, уменьшение сварочного потребления после завершения корпусных работ не доказывает снижение потерь: соответствующая операция могла просто закончиться. Аналогично рост расходов на окраску и сушку может отражать переход к другой стадии строительства.
Как учитывать электроэнергию сварочных работ
Сварочное оборудование относится к основным технологическим электропотребителям судостроительной площадки. При строительстве корпуса сварочные операции могут выполняться продолжительное время, создавая значимую нагрузку на электрическую сеть предприятия.
Для анализа необходимо определить, какая группа оборудования включена в измерительную границу и как её потребление связано с фактической продолжительностью сварочных работ.
Энергопотребление сварки зависит от рабочих режимов. Продолжительность включения оборудования не обязательно совпадает с временем непосредственного выполнения сварочного процесса. Поэтому для достоверной оценки необходимо учитывать фактический режим работы, а не только календарное время нахождения оборудования на площадке.
При известной средней электрической мощности и продолжительности соответствующего режима расход можно определить по зависимости:
E = Pср × t, где E — потреблённая электроэнергия, кВт·ч; Pср — средняя мощность в рассматриваемом режиме, кВт; t — продолжительность режима, ч.
Если нагрузка существенно меняется, потребление рассчитывают по отдельным интервалам измерений. Использование установленной мощности оборудования как постоянной фактической нагрузки способно привести к завышению оценки.
При сопоставлении разных проектов необходимо учитывать различия в продолжительности и составе сварочных операций. Одинаковый календарный срок строительства не означает одинаковый объём сварочных работ и одинаковое потребление электроэнергии.
Как учитывать расход энергии на резку металла
Резка металла формирует отдельную технологическую нагрузку, связанную с подготовкой элементов корпуса и выполнением соответствующих производственных операций.
Для распределения энергозатрат необходимо установить используемое оборудование, фактическое время его работы и потребление соответствующего энергетического ресурса.
Если данные резки и сварки объединены общим электрическим счётчиком, определить расход каждой операции только по суммарному показанию невозможно. Необходимо использовать раздельные измерения либо обоснованное распределение на основе зарегистрированных режимов оборудования.
При изменении стадии строительства продолжительность резки может уменьшаться, а доля сварочных работ — увеличиваться. Поэтому изменение соотношения двух нагрузок следует рассматривать с учётом фактического содержания производственного процесса.
Если один проект требует большего объёма обработки металла, его энергетические показатели могут отличаться от другого без наличия дополнительных технических потерь.
При отсутствии сведений о времени работы оборудования и объёме соответствующих операций расчёт доли резки остаётся предварительным.
Почему окраска и сушка требуют отдельного учёта
Окраска и сушка судовых конструкций отличаются от сварки и резки характером потребления энергии. Эти процессы могут требовать поддержания определённых воздушных и температурных условий на протяжении всего технологического периода.
Поэтому их расход необходимо связывать не только с количеством выполняемых операций, но и с продолжительностью работы оборудования, обеспечивающего требуемый режим.
Для анализа определяют потребление систем окраски и сушки, соответствующие периоды эксплуатации и фактическую производственную нагрузку.
Если обработка проводится в помещении большого объёма, существенную роль может играть вентиляция. В таком случае необходимо установить, учитывается ли её потребление внутри энергетической границы окрасочного участка или относится к общеплощадочной инженерной системе.
При сравнении периодов важно различать непосредственный технологический расход и энергию на поддержание необходимых условий.
Например, сокращение количества окрашиваемых конструкций не обязательно приводит к пропорциональному сокращению потребления вентиляции, если система продолжает работать в предусмотренном режиме.
Вместе с тем сохранение расхода при уменьшении производственной нагрузки само по себе не доказывает перерасход. Необходимо установить, требуется ли соответствующий режим для выполнения технологических операций.
Чем энергопотребление докового ремонта отличается от постройки корпуса
Главное различие связано с характером энергетической нагрузки во времени.
При строительстве корпуса предприятие может длительно использовать сварочное оборудование и вентиляционные системы. Их потребление формирует продолжительную нагрузку в пределах соответствующей производственной стадии.
Доковый ремонт характеризуется дополнительными операциями, связанными с использованием дока. Особое значение имеют насосы водоотлива, которые в отдельные периоды способны создавать выраженные пики электрической мощности.
Поэтому два объекта с одинаковым общим расходом электроэнергии могут иметь принципиально разные графики нагрузки.
На строительной площадке значительная часть энергии может потребляться на протяжении длительного периода сварочных работ. Во время доковых операций существенное потребление может концентрироваться в сравнительно коротких интервалах работы насосов.
Для сравнения необходимо использовать не только суммарную энергию в кВт·ч, но и временной профиль нагрузки в кВт. Эти показатели отвечают на разные вопросы: первый характеризует количество израсходованной энергии, второй позволяет определить характер и величину электрической нагрузки.
Смешение длительных технологических нагрузок и кратковременных доковых пиков в одном месячном показателе затрудняет определение фактической структуры потребления.
Как оценить нагрузку доковых насосов
Доковые насосы необходимо анализировать как самостоятельную группу электропотребителей, поскольку характер их работы связан с конкретными операциями использования дока.
Для оценки требуется определить фактическую электрическую мощность насосного оборудования, продолжительность работы и периоды выполнения водоотлива.
Если система включает несколько насосов, необходимо учитывать их фактическое совместное использование. Сумма номинальных мощностей установленного оборудования не обязательно соответствует измеренной мощности в конкретный момент.
При анализе интервальных архивов устанавливают, как изменяется нагрузка во время работы насосов и какие интервалы соответствуют доковым операциям.
Расход электроэнергии за отдельный период определяется по зарегистрированной мощности и продолжительности работы. Для изменяющегося режима используют суммирование энергии по интервалам:
Eнас = Σ(Pi × Δti), где Pi — средняя электрическая мощность насосного оборудования в интервале, кВт; Δti — продолжительность соответствующего интервала, ч.
Такой расчёт позволяет отделить суммарное потребление насосов от кратковременного максимума их нагрузки.
Однако обнаруженный пик мощности нельзя автоматически считать потерей энергии. Он может соответствовать необходимой доковой операции.
Для технического вывода необходимо установить, когда и для какой работы использовались насосы, а также какие измерения подтверждают соответствующий расход.
Как учитывать компрессорное оборудование
Компрессоры обеспечивают потребителей сжатым воздухом и могут обслуживать одновременно несколько производственных участков судостроительной или ремонтной площадки.
Их электрическое потребление не всегда совпадает с границей отдельного вида работ. Например, общий компрессор может обеспечивать технологические операции на разных участках предприятия.
Поэтому при распределении энергозатрат необходимо отдельно определить электрическое потребление компрессорной системы и использование сжатого воздуха соответствующими подразделениями.
Если известен только общий расход электроэнергии компрессоров, нельзя достоверно установить вклад отдельного судна или ремонтной операции без дополнительных данных о потреблении сжатого воздуха.
При наличии измерений на ответвлениях можно определить распределение ресурса между соответствующими потребителями.
Однако объём сжатого воздуха и количество электроэнергии, затраченной на его производство, не являются взаимозаменяемыми показателями. Для распределения электрических затрат требуется обоснованная связь между режимом компрессорной установки и фактическим использованием ресурса.
Особенно важно учитывать, что энергопотребление общеплощадочного компрессора может сохраняться и тогда, когда отдельный судостроительный проект временно не выполняет работы.
Поэтому весь расход такого оборудования нельзя автоматически относить к активному проекту только на основании его присутствия на площадке.
Как оценить вентиляцию больших производственных объёмов
Вентиляция относится к значимым обеспечивающим системам судостроительных предприятий, особенно при выполнении работ в производственных помещениях большого объёма.
Её энергопотребление необходимо сопоставлять с фактическим режимом работы и видами технологических операций, для которых требуется соответствующий воздухообмен.
При продолжительных сварочных работах вентиляционная нагрузка может сохраняться на протяжении значительной части производственного периода.
Во время окраски и сушки продолжительность работы вентиляции также определяется необходимостью поддержания соответствующих технологических условий.
При этом расход вентиляции не обязательно пропорционален количеству одновременно выполняемых операций. Если система работает в установленном режиме независимо от небольших изменений загрузки, её доля в общем потреблении может увеличиваться при сокращении выпуска.
Для анализа необходимо определить электрическое потребление вентиляционного оборудования, продолжительность его эксплуатации и связь с выполняемыми работами.
Если вентиляция обслуживает несколько участков, соответствующая измерительная граница должна учитывать общность системы. Отнесение её полного расхода к одному производственному процессу без подтверждения некорректно.
При этом снижение вентиляционной нагрузки нельзя считать допустимым энергосберегающим решением только из-за уменьшения технологической активности. Необходимо сохранить условия, необходимые для выполнения работ.
Как мощность общеплощадочных систем влияет на энергетический профиль
На судостроительном предприятии часть оборудования обслуживает не отдельное судно, а всю производственную площадку или несколько участков одновременно.
К таким нагрузкам в рассматриваемой структуре относятся общие компрессорные и вентиляционные системы, а также инженерное оборудование, работающее для обеспечения соответствующих производственных условий.
При анализе необходимо учитывать как установленную мощность оборудования, так и его фактическую потребляемую мощность в разные периоды.
Установленная мощность характеризует состав оборудования, но не определяет автоматически расход энергии. Фактическое потребление зависит от режима и продолжительности работы.
Если общеплощадочная система рассчитана на одновременное обслуживание нескольких производственных процессов, её нагрузка может изменяться при переходе между проектами и стадиями строительства.
При этом наличие оборудования большой установленной мощности не означает, что оно постоянно работает на максимуме.
Поэтому для построения энергетического профиля необходимо сопоставлять данные измерений с графиками эксплуатации общих систем.
Если измерения общего ввода включают технологические и обеспечивающие нагрузки, невозможно определить индивидуальную долю каждого процесса без соответствующего разделения.
Как сезонность работ влияет на энергопотребление
Сезон проведения судостроительных и ремонтных работ может изменять условия эксплуатации производственной площадки.
Для корректного сравнения необходимо учитывать, какие технологические операции выполнялись в соответствующий сезон, как долго работало оборудование и какие обеспечивающие системы использовались.
Особое значение имеет различие между сезонным изменением производственной программы и изменением потребления инженерных систем.
Например, увеличение общего расхода в период интенсивных корпусных работ может объясняться большей продолжительностью сварки и вентиляции. Если одновременно изменяются температурные условия, это может дополнительно влиять на энергетические показатели обеспечивающих систем.
Поэтому нельзя сравнивать два сезона только по суммарному расходу без учёта характера выполненных работ.
Для достоверной оценки необходимо установить, относятся ли сравниваемые показатели к сопоставимым стадиям производства, использованию дока и продолжительности эксплуатации оборудования.
Если сезонные данные не позволяют отделить производственную нагрузку от других факторов, соответствующий вывод должен содержать указание на неопределённость.
Почему разные проекты и размеры судов затрудняют удельное сравнение
Судостроительные и судоремонтные работы различаются по составу операций, длительности и использованию энергетической инфраструктуры.
Поэтому удельное энергопотребление нельзя достоверно сравнивать только по количеству построенных или отремонтированных судов.
Один проект может предусматривать продолжительный период изготовления и сварки корпусных конструкций. Другой — более интенсивное использование докового оборудования в отдельные периоды ремонта.
Даже при одинаковом количестве судов объём выполненных технологических работ может существенно различаться.
Размеры судна также влияют на сопоставимость производственных показателей, однако сам размер не является универсальным основанием для пересчёта всех энергетических потоков.
Для сравнения необходимо определить соответствующую производственную характеристику: продолжительность сварочных работ, объём операций резки, периоды окраски и сушки либо время работы доковых насосов.
Выбранная характеристика должна иметь обоснованную связь с рассматриваемым расходом энергии.
Например, количество судов не позволяет объяснить кратковременный пик электрической мощности при водоотливе. Для такого анализа необходимы сведения об использовании дока и фактической работе насосов.
Соответственно, сравнение разных верфей по одному показателю энергопотребления на судно без производственных данных может создавать ложное представление об их эффективности.
Как составить карту энергопотребления по видам работ
Карта потребления должна связывать каждый существенный энергетический поток с конкретным видом работ, обеспечивающей системой, измерительной границей и периодом использования.
Для сварки и резки металла определяют соответствующее технологическое оборудование и фактический расход электроэнергии.
Для окраски и сушки устанавливают потребление оборудования, обеспечивающего проведение операций и поддержание требуемых условий.
Для доковых процессов отдельно выделяют насосы водоотлива и интервалы их работы. Это позволяет определить как суммарный расход энергии, так и характер временных пиков мощности.
Для компрессоров и вентиляции уточняют, какие участки обслуживают соответствующие системы и можно ли разделить их потребление между производственными процессами.
Полученные данные связывают с фактической стадией строительства или ремонта судна.
Карта должна показывать не только абсолютное потребление, но и границы достоверности распределения. Если расход оборудования зарегистрирован общим счётчиком, необходимо отделить измеренный показатель от расчётной оценки доли отдельных потребителей.
При отсутствии необходимой детализации указывают, какие энергетические потоки остаются неразделёнными.
Где целесообразно предусмотреть обособленный учёт
Точки обособленного учёта выбирают по тем энергетическим потокам, которые необходимо разделить для технического анализа.
Если общий электрический ввод включает доковые насосы и продолжительные технологические нагрузки, отдельный учёт насосного оборудования позволяет установить расход именно в периоды водоотлива.
Если сварочные работы выполняются на нескольких участках, необходимо определить, позволяет ли существующая система учёта выделить их потребление в соответствии с фактической организацией производства.
Для общеплощадочного компрессорного оборудования полезно разграничить электрическую нагрузку источника и потребление сжатого воздуха отдельными участками, когда такое разделение требуется для анализа.
Если вентиляция обслуживает большие производственные объёмы и несколько видов работ, её обособленное измерение помогает исключить ошибочное отнесение всей нагрузки к одному технологическому процессу.
При этом дополнительный прибор должен решать конкретную измерительную задачу. Его установка не обеспечивает автоматически достоверного распределения всех энергетических затрат.
Перед выбором точки необходимо установить схему распределения ресурса, границы действующих приборов и периоды, за которые предполагается сопоставлять показания.
Если новый счётчик устанавливается внутри уже измеряемой границы, его показания нельзя повторно прибавлять к расходу вышестоящего прибора.
Как избежать ошибочного распределения общих расходов
Главный риск заключается в смешении непосредственного потребления технологических операций и расходов оборудования, обслуживающего несколько процессов.
Например, электроэнергия общеплощадочного компрессора уже включена в общий электрический баланс предприятия. Если её дополнительно распределяют между судостроительными работами по потреблению сжатого воздуха, соответствующие значения нельзя повторно прибавлять к общему расходу электроэнергии.
Аналогичная ошибка возникает, когда показания общего производственного счётчика суммируют с расходом отдельной сварочной группы, уже включённой в соответствующую измерительную границу.
При распределении необходимо различать физически измеренный энергетический поток и его расчётное отнесение к определённому виду работ.
Измерение показывает расход в установленной границе. Расчётное распределение позволяет отнести часть общего показателя к процессу только при наличии обоснованной связи.
Если такой связи нет, необходимо сохранить неразделённую составляющую, а не присваивать её произвольно наиболее продолжительной или энергоёмкой операции.
Это особенно важно для доковых и общеплощадочных систем, поскольку их энергопотребление может не совпадать с графиком работы отдельного судостроительного проекта.
Что должно быть результатом анализа
Результатом становится карта энергопотребления судостроительной или судоремонтной площадки по основным видам работ с указанием возможных точек обособленного учёта.
Она должна показывать потребление сварки, резки металла, окраски и сушки, доковых насосов, компрессоров и вентиляции в пределах установленных измерительных границ.
Для каждого потока необходимо зафиксировать рассматриваемый период, соответствующую производственную стадию и фактический режим использования оборудования.
Отдельно отражают кратковременные пики нагрузки доковых насосов и продолжительные технологические нагрузки корпусного производства. Их нельзя оценивать только по одинаковому месячному показателю электроэнергии.
При распределении общеплощадочных расходов необходимо различать непосредственно измеренные значения и расчётные составляющие.
Если данные недостаточны, результат должен содержать перечень необходимых дополнительных измерений и описание сохраняющейся неопределённости.
Главное ограничение: энергетический профиль одного дока нельзя переносить на другую судостроительную или ремонтную площадку без данных о производственной программе, размерах и проектах судов, использовании дока и фактической работе инженерных систем. Одинаковое назначение площадок не означает одинаковую структуру потребления.
Корректная карта энергозатрат позволяет определить, какие расходы формируются технологическими работами, какие связаны с доковыми операциями и какая часть приходится на общеплощадочные системы. Она создаёт измерительную основу для дальнейшего технического анализа, не подменяя фактические показатели отраслевыми предположениями.
Состав обследуемых производственных и инженерных систем представлен на странице «Судостроительные и судоремонтные предприятия». Комплексное исследование энергопотребления площадки рассмотрено в услуге «Энергоаудит предприятия». Другие технические разъяснения доступны в разделе «Материалы».