Введение к работе
Повышение эффективности использования электрической энергии (ЭЭ) и качества выпускаемой продукции должны базироваться на результатах комплексных теоретических и экспериментальных исследований режимов электропотребления (ЭП) и технологии как отдельных производств, так и предприятий в целом. В целлюлозно - бумажной промышленности (ЦБП), которая относится к одной из наиболее энергоемких отраслей народного хозяйства, эти вопросы стоят особенно остро.
В структуре ЭП целлюлозно-бумажных' комбинатов, производящих древесную массу (ДМ), которая является основной компонентой для выработки газетной (типографской) бумаги, 40+45 всей расходуемой предприятием ЭЭ приходится на древесно-массные производства (ДМП).
Производство ДМ - энергоемкий процесс: расход электроэнергии составляет около 70 всех энергетических затрат на выработку бумаги, а энергетическая составляющая в себестоимости продукции возросла за последние ' годы почти в четыре раза и имеет тенденцию дальнейшего роста в связи с увеличением стоимости топлива.
Высокий удельный вес ЭП при производстве ДМ объясняется значительным количеством энергоемкого оборудования и, в первую очередь, дефибреров, на которых осуществляется механический размол древесины (елового баланса) о вращающийся керамический камень.
Для главного привода дефибреров применяются преимущественно синхронные электродвигатели (СД) номинальной мощностью 2+4 МВт, напряжением бкВ и номинальной скоростью вращения 26,2+31,4 Vc.
. Из всех"дефибреров непрерывного действия с механической подачей древесины к камню, закрепленному на вачу ротора СД , наибольшее распространение получили цепные. Для отечественных ДМП парк дефибреров почти на 80Х состоит именно из цепных дефибреров.
Учитывая сказанное, повышение эффективности использования ЭЭ, потребляемой дефибрерами, имеет большое значение и для повышения эффективности работы ДМП. Поэтому исследования с целью установления оптимальных режимов работы основного электрооборудования и снижения электропотребления ДМП являются актуальными.
Научно-обоснованное решение задач оптимизации, нормирования и планирования ЭП различных производств предприятий ЦБП возможно на основе глубокого исследования зависимостей расхода ЭЭ от влияющих
(в большей степени технологических) факторов, их функциональных связей, изучения технологии.. При этом влияние большинства факторов носит вероятностный характер.
В работе впервые сделана попытка комплексного решения проблемы определения оптимальной величины удельного расхода электрической энергии на дефибрирование при заданных количестве и качестве произведенной ДМ, что позволяет дать научно-обоснованную оценку нормированию потребления электрической энергии.
Работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ бывшего Минлесбумпрома СССР ( код научного направления ГАС НТИ 44.29.39 " Анализ режимов электропотребления и разработка мероприятий по повышению эффективности систем электроснабжения ЦБК").
Целью работы является выявление рациональных режимов электропотребления древесно-массных производств, оптимизация и регулирование удельного расхода электроэнергии при производстве древесной массы с заданными параметрами на основе создания математической модели злектропотребления дефибрера, учитывающей совместное воздействие основных технологических факторов.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
выявления и отбора (с применением метода экспертных оценок) значимых факторов,, влияющих на электропотребление цепных дефибреров;
практической разработки комплекса математических моделей режимных показателей работы дефибрера на основании проведения экспериментальных исследований в промышленных условиях на действующем серийном оборудовании;
оптимизации удельного расхода электроэнергии на дефибрирование и организации оперативного контроля за расходом электроэнергии, потребляемой дефибрером;
' - повышения эффективности использования потребляемой древес-но-массным производством электроэнергии.
Научная новизна:
1. Разработана математическая модель электропотребления цепных дефибреров, учитывающая совместное влияние основных технологических факторов; при производстве древесной массы.
-
Предложен метод оптимизации величины удельного расхода электроэнергии на дефибрирование в условиях ограничений по количеству и качеству вырабатываемой древесной массы.
-
Впервые разработана номограмма определения основных режимных показателей работы цепных дефибреров, позволяющая осуществлять оперативный контроль за расходом электроэнергии на дефибрирование.
-
Поставлена и решена задача статистической оценки значимости технологических и энергетических факторов, влияющих на электропотребление цепного дефибрера, на основе которой получены количественные критерии оценки взаимосвязей (коэффициенты корреляции) между рассматриваемыми факторами.
Практическая ценность работы:
-
Разработана инженерная методика построения эксплуатационных характеристик цепных дефибреров, обеспечивающая возможность оперативного контроля за производительностью агрегата по величине потребляемой им активной мощности.
-
Предложен и апробирован для дефибреров простой метод количественной оценки основного фактора (глубины шероховатости поверхности дефибрерного камня), влияющего на электропотребление дефибрера, без останова его главного двигателя.
3.- Разработана номограмма для определения основных показателей работы цепных дефибреров, которая позволяет: в эксплуатационных условиях проводить контроль за удельным расходом электроэнергии на дефибрирование; сократить число лабораторных анализов по оценке качества древесной массы.
. 4. Разработано и внедрено в практику работы ДМП устройство для повышения точности учета и оперативного контроля за электроэнергией, потребляемой дефибрером, в течение смены.
5. Разработана структурная схема автоматического регулирова
ния и алгоритм расчета удельного расхода электрической энергии на
дефибрирование с использованием полученных математических моделей
на базе применения микропроцессорной техники.
Автор защищает:
1. Математическую модель электропотребления цепных дефибреров, учитывающую одновременное воздействие наиболее существенных (значимых) управляемых технологических факторов.
-
Метод и алгоритм оптимизации величины удельного расхода электроэнергии на дефибрирование Эу при производстве древесной массы заданного качества и в заданном количестве.
-
Способ учета электроэнергии, потребляемой двигателями дефибреров', не включенных в автоматизированные системы учета, для оперативного контроля за ее расходом в течение смены.
.4. Методику определения удельного расхода электроэнергии на выработку древесной массы для цепных дефибреров в процессе эксплуатации с помощью разработанной номограммы (при ручном регулировании) и предлагаемого алгоритма (при автоматическом регулировании).
Достоверность подученных в работе результатов и выводов подтверждается данными экспериментальных исследований, выявленными в' условиях действующего производства на ЦБК.
Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались на научной конференции "Экономия энергетических, трудовых и материальных ресурсов в промышленности и на транспорте" (Москва, 1985), на Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития, электротехнологии" (Иваново, 1987), на постоянно действующем семинаре Отраслевой научно-исследовательской лаборатории промышленной энергетики ЦБП (Иваново, 1987), на X сессии Всесоюзного семинара АН СССР "Кибернетика электрических систем" (Новочеркасск, 1988), на Республиканской научно-технической конференции "Основные направления экономии энергоресурсов в республике" (Фрунзе,1989), на научном семинаре "Управление режимами электроэнергетических систем" (Иваново, 1995), а также на научно-методических семинарах кафедры ЭПП МЭИ (Москва, 1985-1986) и кафедры "Электрические системы" ИГЭУ (Иваново, 1990-1992).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,' четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 104 наименований, приложений; изложена на 138 страницах основного машинописного текста и включает ь себя 27 рисунков и 23 таблицы.
