Энергоэффективность инженерных систем промышленных предприятий Мельников В.М., доцент, к.т.н., Стариков А.Н., доцент, к.т.н., Карев Д.С., аспирант, Мокроусов В.С., аспирант, Рожков А.А., аспирант Владимирский государственный университет Кафедра «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика» Кафедра «Информационные системы и информационный менеджмент» 1

Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года 261-ФЗ Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации Статья 15. Энергетическое обследование 1. Энергетическое обследование может проводиться в отношении продукции, технологического процесса, а также юридического лица, индивидуального предпринимателя. 2. Основными целями энергетического обследования являются: 1) получение объективных данных об объеме используемых энергетических ресурсов; 2) определение показателей энергетической эффективности; 3) определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности; 4) разработка перечня типовых, общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и проведение их стоимостной оценки. 3. По соглашению между лицом, заказавшим проведение энергетического обследования, и лицом, проводящим энергетическое обследование, может предусматриваться разработка по результатам энергетического обследования отчета, содержащего перечень мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, отличных от типовых, общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности. 2

Энергетическое обследование ОАО «ЭЛЕКТРОКАБЕЛЬ» КОЛЬЧУГИНСКИЙ ЗАВОД» проведено согласно договору 4/03-11 от 25 марта 2011 года. Работа выполнена ООО «МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ» совместно со специалистами Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (ВлГУ). При этом специалистами ВлГУ выполнялся комплекс работ по анализу технико-экономических показателей использования топливно-энергетических ресурсов предприятия. При обследовании учитывался период деятельности ОАО «Электрокабель «Кольчугинский завод» с по гг.. 3

Содержание ВВЕДЕНИЕ 1. НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ БАЗА 2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ 3. ОБЪЕКТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ 3.1 СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 3.2. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 3.3. СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 3.4 СИСТЕМА ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 3.5 СИСТЕМА ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 4. СБОР ИНФОРМАЦИИ 5. ПОТРЕБЛЕНИЕ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ПРЕДПРИЯТИЕМ 5.1. АНАЛИЗ, СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ, ВОДЫ И ВОЗДУХА 5.2. СОСТАВЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ БАЛАНСОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ, ВОДЫ И ВОЗДУХА 6. АНАЛИЗ СХЕМЫ УЧЕТА РАСХОДА ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ПРЕДПРИЯТИЕМ И РЕКОМЕНДАЦИИ ЕЁ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ 7. ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ 8. РАСЧЕТ НОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ 9. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ 9.1. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 9.2. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В СИСТЕМАХ ТЕПЛО- И ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ 9.3. ИТОГОВЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ, ПЛАН МЕРОПРИЯТИЙ ЗАКЛЮЧЕНИЕ 4

Анализ документальной базы по электропотреблению ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод» (выполнил доцент Стариков А.Н.) Оценка расходования электроэнергии и выпуска продукции Распределение потребления электроэнергии по цехам Основные энергозатраты: тепловая энергия и электрическая энергия; Спад производства и потребления ТЭР: 2009г.; Линейная зависимость выпуска меди (кабеля) и энергозатрат. Основные потребители электроэнергии: цеха 1,2,3,4,5,14; Вспомогательное производство не вносит существенного вклада в общее электропотребления; Освещение не является энергозатратным на общем фоне. 5

Подключение энергомонитора Фазное напряжение Инструментальный анализ качества электрической энергии Отклонение фазного напряжения,% 6

Принципиальная схема разводки трубопроводов сжатого воздуха 7

Анализ потребления сжатого воздуха ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод» (выполнил доцент Мельников В.М.) Оценка расхода сжатого воздуха при работе центрального компрессора Оценка расхода сжатого воздуха при работе локальных компрессоров 8

Мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности 9

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ КАК СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОДЕЛИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Аспирант кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика» Карев Дмитрий Сергеевич Доцент кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика» Мельников Владимир Михайлович ГОУ СПО Владимирский государственный университет 10

Для разработки оптимизационной модели существующей системы централизованного теплоснабжения (СЦТ) с целью выработки мер по повышению энергетической эффективности ее работы необходимо произвести обследование и сбор данных о фактических показателях работы СЦТ на данном этапе. Для осуществления энергетического обследования предлагается следующий алгоритм: 11

12

13

T_int = i T_ext = i omega = e круговая частота изменения температуры P = 2*Pi/omega = сек = 0 суток 01 час 00 мин 00.0 сек - период изменения температуры f = 1/P = omega/(2*Pi) = e частота колебаний температуры в герцах #################################### i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 14

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Аспирант кафедры «Информационные системы и информационный менеджмент» Мокроусов Валерий Сергеевич Докторант кафедры «Информационные системы и информационный менеджмент» Мельников Владимир Михайлович ГОУ СПО Владимирский государственный университет 15

Цель работы. Повышение энергетической эффективности систем централизованного теплоснабжения промышленных предприятий. Задачи. 1.Разработка модели описания направлений по энергосбережению в виде специализированного графа. 2.Построение методик по оценке потенциала энергосбережения системы теплоснабжения и формирование состава показателей многокритериальной оценки мероприятий. 3.Разработка математической модели оптимизации технологических потерь при передаче тепловой энергии. 4.Построение методик выбора оптимального решения на основе применения метода анализа иерархий и метода анализа среды функционирования. 5.Проведение экспериментальных исследований по определению экономии теплоэнергии на ОАО «Владимирский химический завод». 16

Среди основных задач ЭО можно выделить: - установление фактического состояния энергопотребления и энергоиспользования на предприятии; - определение рационального энергопотребления при генерировании и транспортировке энергии, а так же в производственных процессах и установках; - выявление причин возникновения потерь, определение значений и резервов экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР); - разработка рекомендаций по повышению эффективности использования ТЭР. 17

Специализированный граф системы теплоснабжения предприятия Для представления мероприятий по энергосбережению в виде удобном для поиска решения задачи оптимизации значения потерь теплоэнергии удобно использовать специализированный граф. Вершины: 1 - выход тепловой энергии; 2 - отопительный прибор, как приемник; 3 - тепловой узел здания. Дуги: 1. замена чугунного отопительного прибора на биметаллический радиатор; 2. промывка радиатора отопления; 3. окраска отопительного прибора в темный цвет. 4. установка терморегуляторов на радиаторах отопления 5. замена стальных трубопроводов на полипропиленовые; 6. установка балансировочных клапанов на стояках отопления. Каждое из этих мероприятий имеет свои затраты - С (стоимость внедрения мероприятия) и свой эффект - Е. 18

Математическая модель оптимизации потерь тепловой энергии Х 1 (i), X 2 (i) - элементы которых x i =1, если мероприятие с номером i будет выбрано для внедрения, в противном случае (мероприятие не выбрано) x i =0 19

Показатели эффективности мероприятий по энергосбережению F1 – капитальные затраты (стоимость); F2 – величина экономии тепловой энергии; F3 – эксплуатационные расходы; F4 – длительность работ по внедрению; F5 – удобство в эксплуатации; F6 – долговечность; F7 – повышение надежности; F8 – снижение времени обслуживания и ремонта оборудования; F9 – требования к квалификации обслуживающего персонала. Иерархия общей оценки мероприятий 20

Методы многокритериальной оценки Метод анализа иерархий: 1) Определение цели исследования (формулировка задачи). 2) Построение иерархии рассматриваемой задачи. 3) Проведение экспертного оценивания на основе парного сравнения компонентов иерархии. 4) Математическая обработка полученных суждений - вычисление локальных приоритетов и оценка качества экспертных суждений. 5) Синтез глобальных приоритетов. Метод анализа среды функционирования (метод DEA): Для отыскания величины обобщённого показателя эффективности f n на основе методологии DEA для каждого n-ого из N объектов строится модель оценки в виде следующего максимизируемого функционала: где u in, v jn - весовые коэффициенты выходных и входных переменных полагающиеся неизвестными. 21

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ НА ТЕМПЕРАТУРУ В ОТАПЛИВАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ Аспирант кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика» Рожков Алексей Александрович Доцент кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика» Мельников Владимир Михайлович ГОУ СПО Владимирский государственный университет 22

РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТПУСКА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПОТРЕБИТЕЛЮ В УЗЛЕ ПОДКЛЮЧЕНИЯ АБОНЕНТА К ТЕПЛОВОЙ СЕТИ Решение задачи энергоэффективного регулирования необходимо разложить на две составляющие: 1. Точное определение количества тепловой энергии необходимого для поддержания комфортных условий (температуры внутреннего воздуха) в отапливаемом помещении, вызванного изменением окружающих условий (температуры наружного воздуха). 2. Подать в систему теплопотребления минимальное количество тепловой энергии, необходимое для поддержания комфортных условий в помещении на требуемых условиях. Такой подход направлен на достижение более тонкого и эффективного регулирования тепловой энергии, позволяющего постоянно поддерживать комфортные условия в отапливаемом помещении, а так же экономить тепловую энергию, исключая явления «недотоп» и «перетопов» потребителей. 23

Рис.2 Фрагменты схемы подключения внутренней системы отопления к тепловой сети а – качественное регулирование; б – количественное регулирование Обозначения: - количество тепловой энергии [Вт], переносимой теплоносителем при изменении его температуры на [0С] при расходе [м3/ч]; - коэффициент удельной теплоемкости [Вт ч/кг 0С]. Индексами 1,2,3 обозначим, соответственное, параметр 24

Создание энергетической модели предприятия льняных тканей Балашов Евгений, Курникова Анастасия, Рачков Максим, студенты гр. ТГВ-108 Доцент кафедры ТГВиГ Мельников В.М. ГОУ СПО Владимирский государственный университет 25

Генеральный план предприятия 26

Направления исследования 1.Режимные карты котлового оборудования 2.Разработка и патентование утилизационного котла для горячего водоснабжения 3.Создание структурной схемы инженерных сетей предприятия 4.Исследование энергоэффективности предприятия 5.Построение модели энергетических потоков 27

Потребности современных высокотехнологичных предприятий и задачи ВУЗа в области энергоаудита совпадают ВлГУ создал центр энергоэффективности (приказ от 09 февраля 2012 года, руководитель Рощина С.И.) и формирует профессиональную команду; ВУЗ (ВлГУ) обладает обширной научной и технической базой с богатой историей, опытом, наработками в областях, связанных с направлением «Энергоэффективность» Идеология проекта ВлГУ Центр энерго- эффективности Кафедры ТГВиГ, СК, ИСИМ, ЭтЭн и др. Промышленность Образование Научные исследования Структурно Функционально 28

Благодарим за плодотворное сотрудничество, оперативную работу, понимание и терпение: ООО «МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ». Руководитель организации – генеральный директор ООО «МЦМО» Сорокин Г.Г., ведущий специалист Пуганов А.В. ОАО общество «Электрокабель «Кольчугинский завод» Руководитель организации – директор Ситько С.В., главный энергетик Андрианов Д.Г., зам. главного энергетика по электрохозяйству Тымчук О.В., зам. начальника цеха 14 Мойсеенок Ю.В. и других сотрудников предприятия 29

Спасибо за внимание 30