Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 4
г. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИИ 12
2.1. Пути повышения эффективности использования электроэнергии в промышленности 12
2.2. Показатели электрических нагрузок промышленных предприятий 18
2.3. Особенности систем электроснабжения предприятий
с непрерывным технологическим процессом 22
2.4. Выводы по главе 31
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ГЛИНОЗЕМНЫХ ПРОИЗВОДСТВ 32
3.1. Анализ автоматизированной системы управления технологическим процессом на размольном участке глиноземного ,производства 33
3.2. Проведение экспериментальных исследований 37
3.3. Вероятностно-статистическая обработка экспериментальных данных 41
3.3.1. Определение статистических характеристик и закона ,распределения коэффициентов использования насосов гидроциклонов, шаровых мельниц, реверсивных конвейеров, пластинчатых питателей, и трансформаторных подстанций 41
3.4. Анализ полученных результатов 61
3.5. Выводы по главе 62
4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАЗМОЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ГЛИНО - з ЗЕМНЫХ ПРОИЗВОДСТВ 63
4.1. Формирование математической модели 63
4.2. Методика проведения опытов 73
4.3. Математические модели технико-экономических показателей участков размола 75
4.4. Применение разработанной математической модели .88
4.5. Выводы по главе 94
5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТАНОВЛЕННОЙ
ТРАНСФОРМАТОРНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНШКЕНИН
УЧАСТКОВ, ЦЕХОВ С НЕПРЕРЬЮНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ .96
5.1. Влияние надежности систем электроснабжения на технологический процесс 96
5.2. Расчет надежности существующих систем электроснабжения участков мокрого размола глиноземных производств 99
5.3. Обоснование категоричности технологических механизмов 105
5.4. Принципы построения рациональных систем электроснабжения участков, цехов с непрерывным технологическим процессом 107
5.5. Расчет надежности системы электроснабжения, построенной по предлагаемым принципам 112
5.6. Эффективность использования установленной трансформаторной мощности в предлагаемой системе электроснабжения участков, цехов с непрерывным технологическим процессом 115
5.7. Выводы по главе 125
6. ВЫВОДА И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 127
ЛИТЕРАТУРА 129
ПРИЛОЖЕНИЕ 141
Введение к работе
Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и их экономия являются народнохозяйственными задачами первостепенной важности, В решениях ХШ съезда КПСС [i] , "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года" определены главные пути повышения эффективности общественного производства на основе ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, а также более рационального использования всех видов ресурсов, включая разработку и внедрение комплекса мероприятий по экономии электроэнергии.
Для выполнения широкой программы экономического и социального развития страны, намеченной на одиннадцатую пятилетку и восьмидесятые годы, необходимо вовлечь в производство огромные сырьевые, топливно-энергетические и другие материальные ресурсы, - отмечалось в постановлении ЦК КПСС и (Зовета Министров СССР "Об усилении работы по экономии и рациональному использованию сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов", принятом в июне 1981 г, [2 ] . Однако добыча сырья и топлива обходится все цороже, а запасы полезных ископаемых невосполнимы. В этих условиях наиболее экономное и рациональное использование всех видов материальных ресурсов приобретает особое народнохозяйственное значение В соответствии с указаниями ХХУІ съезда КПСС к концу одиннадцатой пятилетки необходимо сэкономить 50 млрд. кВт ч электроэнергии [і] • Борьба за экономию электроэнергии - это не кратковременная кампания, а повседневное практическое дело энергетиков, ученых я производственников всех отраслей промышленности. Эта проблема рассматривается на постоянно действующих совещаниях стран СЭВ по вопросам энергетики и конгрессах Мировой энергетической конференции (МИРЭК) [З, і] .
Активное участие советских ученых в конгрессах МИРЭК содействует успешному решению задач, стоящих перед этой крупнейшей международной энергетической организацией. В настоящее время уже очевиден тот факт, что рациональное расходование электроэнергии имеет прямое отношение к мероприятиям по эффективному использованию технологического и электрического оборудования промышленных предприятий. Следовательно, экономия электроэнергии - мощный источник дальнейшего повышения энерговооруженности труда, улучшения технико-экономических показателей работы предприятия. Поэтому необходимо не только рационально расходовать каждый киловатт-час, но и выявлять дополнительные резервы экономии электроэнергии во всех звеньях электропотребления, создавать условия для наибо-нее эффективного использования электрического оборудования в конкретных условиях производства [4,5] .
Наращивание промышленного потенциала страны требует соответствующего роста производства различных видов энергии. Так, за юследние 15 лет потребность в энергетических ресурсах в СССР практически удвоилась, однако при этом в связи с неритмичностью заботы некоторых промышленных предприятий (сокращением рабочей ЇЄДЄЛИ и сменности), а также ростом потребления электрической шергии в быту и сельскохозяйственном производстве, во многих шергосистемах возник напряженный энергетический баланс, что более ощутимо в осенне-зимний период, когда потребность в электроэнергии значительно возрастает.
Из-за нерациональной организации потребления электроэнергии траслями промышленного производства в отечественной электроэяеретике в последнее время значительно острее встала проблема покрытая максимальных нагрузок и заполнения ее ночных "провалов" (раз-[вда между максимальной и минимальной нагрузками ЕЭС СССР в 1982 г. составила свыше 40 млн. кВт). Электроэнергетические системы (ЭЭС), будучи не в состоянии решить сейчас эту проблему без учета условий формирования электрических нагрузок промышленными предприятиями, лимитируют отпуск электроэнергии, а в часы максимума нагрузки значительно ограничивают электрические нагрузки наиболее энергоемких потребителей.
В условиях резкого роста потребления электроэнергии, увеличения неравномерности графиков нагрузки ЭЭС, разработка и внедрение рациональных режимов потребления электроэнергии предприятиями является эффективным направлением экономного ее использования:, обеспечивающим снижение капиталовложений в народном хозяйстве страны. Поэтому одно из направлений экономии энергоресурсов в промышленности связано с более широким использованием приемников электрической энергии промышленных предприятий в качестве потребителей - регуляторов, а также с усилением экономических взаимоотношений между ЭЭС и потребителями электроэнергии [6-8]. В решении подсекции "Электроснабжение предприятий" секции по промышленной энергетике научного совета "Энергетика и электрификация" ГКНТ СССР от 15 апреля 1976 г. по вопросу регулирования графиков нагрузки промышленных предприятий указывается на необходимость безотлагательного внедрения на действующих промышленных предприятиях беззатратных мероприятий по регулированию графика нагрузки, предусматривать при проектировании вновь строящихся и реконструируемых предприятий средства, обеспечивающие оптимальное снижение нагрузки, возможность избирательного отключения части приемников электроэнергии в часы максимумов нагрузки ЭЭС с тем, чтобы иметь возможность использовать их в качестве потребителей - регуляторов [7].
Кроме того, в ЭЭС возможны случаи возникновения дефицита мощности и энергии, вынуждающие энергосистему отключать частично іагрузку потребителей или временно ограничивать отпуск им электроэнергии. Требование потребителей, состоящее в том, чтобы энерго-знабжающая организация полностью обеспечила их электрической энергией надлежащего качества при 100 #чюй надежности в течение всех 365 дней в году, практически неосуществимо, так как это потребует эгромных затрат, что явно нецелесообразно [9].
Эти причины, а также ряд других, обуславливают необходимость выбирать определенную систему управления режимами электропотребле-іия, учитывающую особенности системы электроснабжения (СЭС) и ее звязей, которая бы позволила эксплуатировать их с высокой надежностью для повышения эффективности производства при обязательном выполнении плановых заданий.
Таким образом, режимами электропотребления при эксплуатации ЗЭС можно и нужно управлять. Факторы, влияющие на режимы электро-аотребления предприятиями, всегда могут целенаправленно изменяться, например, за счет внедрения энергосберегающих технологических процессов, более рациональной эксплуатации электрооборудования, эснованной на информации о его повреждаемости, максимального использования резервов электрической схемы предприятия.
Проблеме оптимизации режима электроштребления в нашей стране уделяется значительное внимание.- Однако теоретические аспекты, практические рекомендации, предложения, методики по вопросам регулирования режимов электропотребления в часы максимумов энергосистемы промышленными предприятиями пока еще не разработаны. На это, в частности, указывается в материалах ГКНТ СССР 0.01,11. "Разработать и внедрить новые методы и технические решения высокоэффективного использования тошгива, электрической и тепловой энергии и вторичных энергетических ресурсов промышленности, создать оптимальные системы надежного и эффективного энергоснабжения промышленных предприятий." Актуальность проблемы обусловила разработку таких документов, как "Указания по регулированию режимов элек-тропотребления" [ТО] , прейскурант JS 09-01 "Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую энергосистемами и электростанциями Министерства энергетики и электрификации СССР" [її], "Правила пользования электрической и тепловой энергией" [12] •
Построение СЭС, обеспечивающее техяию-экономически обоснованный уровень электропотребления, - одна из важнейших проблем создания оптимальных СЭС. Оптимизация режима электроштребления невозможна без решения ряда задач, основными из которых являются разработка энергосберегающих технологических процессов; построение СЭС, обеспечивающих проведение энергосберегающих технологических процессов; разработка беззатратных мероприятий по сокращению потребляемой электрической мощности без ущерба для технологического процесса.
Цветная металлургия - одна из ведущих отраслей тяжелой промышленности СССР. Цветные металлы имеют исключительно важное значение для всего народного хозяйства страны. Применение цветных, сверхчистых цветных и редких металлов и их соединений, полупроводниковых материалов, алмазов, жаропрочных сплавов способствует техническому прогрессу в машиностроении, атомной и космической технике и многих других отраслях. Таким образом, производство цветных и редких металлов укрепляет экономический потенциал страны.
Обеспечение нормального функционирований и развитие предприятий цветной металлургии в решающей степени зависят от бесперебойности электроснабжения основных технологических процессов. Решение этой задачи требует учета особенностей технологических процессов производства цветных металлов.
В отрасли добывается и производится более 70 элементов таблицы Менделеева. Большинство рудных ископаемых представляет со-Зой не моноструктуру, а многокомпонентные полиметаллические за-тежи, что обусловливает особенности отрасли как потребителя топ-іивно-энергетических ресурсов, причем добыча и переработка каждого металла требуют специфические технологии, а значит, характеризуются энергетическими особенностями.
Технологические особенности отрасли как потребителя топлив-зо-энергетических ресурсов заключаются, во-первых, в высокой энергоемкости процесса получения многих металлов, во-вторых, в большом числе разделенных по времени и по переделам технологических процессов. Например, для производства І т готовой продукции из глинозема требуется 15-17 тыс.кВт ч электроэнергии, а для іроизводства I т глинозема - 800-1000 кВт-ч [13].
Непрерывный технологический процесс и технология производства предъявляют также особые требования к надежности систем электроснабжения. На глиноземных заводах, где процесс производства глинозема осуществляется по методу Байера или комбияирован-зому способу, глинозем производится в результате длительной химической реакции. При перерывах в электроснабжении от 0,02 до 3,25 ч в мешалках, автоклавах, сгустителях, промывателях и кор-рекционных бассейнах сразу после прекращения механического или воздушного перемешивания начинает оседать пульра и время восстановления технологического процесса составляет от I до 1,5 ч, а ари перерыве электроснабжения более І ч чистка зашламленных аппаратов длится более 8 суток [15]. Экономической особенностью цвет-аой металлургии как потребителя топливно-энергетических ресурсов является сравнительно высокая энергетическая составляющая в стоимости добычи и производства цветных металлов.
Потребление топливно-энергетических ресурсов предприятиями цветной металлургии постоянно растет и связано с ухудшением качества исходного сырья, увеличением выпуска продукции, затратами іа охрану окружающей среды и вводимыми в действие новыми мощно стяли. Рост потребления топливно-энергетических ресурсов в цветной деталлургии требует правильного и целесообразного их использования в народном хозяйстве и проведения мероприятий по повышению уровня экономии.
Энергетики цветной металлургии постоянно проводят работу по увеличению эффективности использования топливно-энергетических зесурсов, повышению технического уровня энергетического хозяйства, крашению всякого рода потерь, совершенствованию системы нормирования расхода топлива и энергии, автоматизации производственных іроцессов, внедрению новой техники и модернизации устаревшего обо-щования.
Однако пока недостаточно рассмотрены вопросы эффективного іспользования электроэнергии и ее экономии в глиноземном произ-юдстве предприятий цветной металлургии во взаимосвязи с произво-щтельностью технологическихь линий и надежностью СЭС. Слабо освежен также передовой опыт по применению энергосберегающих систем штоматического регулирования уровня электропотребления и методы штимизации электропотребления в часы максимальных нагрузок ЭЭС.
Изложенное выше определило цель данной работы - достоверное шределение степени использования основного электрооборудования технологических участков глиноземных производств и разработку сомплекса мероприятий, направленных на повышение эффективности ЇГО использования и экономию электроэнергии.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следу-щие задачи:
I. Создание математической модели энергосберегающего техноюгического процесса.
2. Разработка методики выбора оптимальных режимов электро-ютребления технологических участков в условиях ограничений нарузки ЭЭС.
3. Разработка методики автоматизированного контроля режимов электропотребления технологических участков.
4. Достоверное определение степени использования основного электрооборудования технологических участков.
5. Разработка принципов построения рациональных СЭС цехов, участков с непрерывным технологичесішм процессом, обеспечивающих штимальяую загрузку трансформаторных подстанций и имеющих боль -пую эксплуатационную надежность.
6. Определение расчетных коэффициентов, позволяющих обоснованно рассчитать электрические нагрузки предприятий с непрерывным гехнологическим процессом.
