Энергетическое хозяйство предприятия



В процессе производства продукции промышленные предприятия потребляют в значительных количествах энергию и энергоносители различных видов и параметров: электроэнергию, газообразное, жидкое и твердое топливо, горячую и холодную воду, пар, сжатый воздух, кислород, ацетилен и т. д. Для поддержания нормального хода производственного процесса на каждом предприятии требуется организация устойчивого энергоснабжения. Эта задача возложена на энергетическое хозяйство предприятия.

Назначение и состав энергетического хозяйства. Назначение энергетического хозяйства предприятия — надежное и бесперебойное Удовлетворение в полном объеме потребностей производственных подразделений предприятия в энергии необходимых параметров с минимальными затратами.

Основные задачи энергетического хозяйства предприятия: определение потребности предприятия в энергоресурсах и наиболее эко комичных способов ее покрытия; организация устойчивого энергоснабжения предприятия и его подразделений в точном соответствии с потребностью; рациональная организация эксплуатации, технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования и сетей на предприятии; разработка и проведение мероприятий, направленных на сокращение энергопотребления, экономик. энергии и всех видов топлива, использование вторичных энергоресурсов и нетрадиционных источников энергии, сокращение затрат; на энергоснабжение предприятия и содержание энергохозяйства. снижение энергоемкости и энергетической составляющей в себестоимости продукции.

Функционально (технологически) в составе энергетического хозяйства предприятия выделяются подсистемы: генерирующая (электростанции, котельные, газогенераторные и компрессорные станции, насосные установки и т. д.), передающая и распределительная (трубопроводы и сети, распределительные устройства и трансформаторные подстанции), потребляющая (энергоприемники основного и вспомогательного производства и непроизводственные потребители).

Важной особенностью энергоснабжения является отсутствие возможности к созданию существенных запасов энергии (не путать с запасами энергоносителей), что вынуждает производить и потреблять энергию одновременно, а также обеспечивать соразмерности по величине ее производства и потребления. Режим производства энергии в каждый отрезок времени зависит от режима ее потребления. Потребление энергии в производстве неравномерно по часам суток, дням недели, месяцам и сезонам года. Поскольку изменяется во времени потребность с энергии (спрос), соответственно должно изменяться ее предложение (производство, закупка, отбор внешней сети энергоснабжения). Еще одной важной особенностью, определяющей требования к организации энергетического хозяйства предприятия, является недопустимость сбоев в энергопитании технологических средств, участвующих в производстве товарной продукции: энергетическое хозяйство должно обеспечивать надежность и бесперебойность энергоснабжения. Объем и структура энергопотребления промышленного предприятия, организация энергоснабжения зависят от энергоемкости производства, производственной мощности и размера предприятия, вида выпускаемой продукции и характера связей с внешними энергетическими сетями и поставщиками энергоресурсов.

Энергоснабжение может быть организовано в трех формах: внутреннее, внешнее и комбинированное. Внутреннее энергоснабжение применяется, когда в силу экономических или иных причин предприятие считает целесообразным полностью обеспечивать себя энергией всех видов от собственных генерирующих установок и станций. Внешнее энергоснабжение предполагает полное удовлетворение потребностей предприятия в энергии всех видов за счет ее закупки у специализированных поставщиков и посредников энергоснабжения, обеспечивающих ее поставку точно к месту потребления на предприятии. Комбинированное энергоснабжение в настоящее время является основным для большинства промышленных предприятий: электроэнергию, тепло, воду и газ они получают от территориальных энергосистем и сетей, а сжатый воздух, ацетилен и все остальное - от собственных генерирующих установок и станций. Все виды энергоресурсов подразделяются на три группы: поступающие извне (закупаемые на стороне), собственного производства и вторичные. Под вторичными энергоресурсами понимаются различные энергоносители, получаемые как отходы или побочные продукты основного технологического процесса (доменный и коксовый газы, мятый пар молотов, горячие газы промышленных печей и т. п.).

Организационно в составе энергетического хозяйства предприятия выделяются подсистемы двух уровней — общезаводская и цеховая. Генерирующие, преобразовательные установки и сети общезаводского значения относятся к общезаводской части энергохозяйства и эксплуатируются специальными энергетическими цехами или участками (электросиловым, теплосиловым, газовым, слаботочным, электромеханическим). К цеховой части энергохозяйства относятся все первичные энергоприемники (потребители энергии — печи, станки, подъемно-транспортное оборудование) и частично цеховые преобразовательные установки, установки для использования вторичных энергоресурсов и внутрицеховые распределительные сети.

На крупных предприятиях энергетическое хозяйство производственных цехов возглавляют энергетики цехов. Во главе энергетического хозяйства предприятия стоит главный энергетик, подчиняющийся главному инженеру (или главному механику) завода. В ведении главного энергетика находится отдел главного энергетика (ОГЭ) и энергетические цехи. На небольших предприятиях энергетическое хозяйство может быть объединено в 1—2 энергоцеха или участка в службе главного механика, которому подчиняется энергобюро. В состав ОГЭ или энергобюро обычно входят: группа энергоиспользования, которая осуществляет нормирование расхода энергоресурсов, планирование энергоснабжения, составление энергобалансов, сводный учет и анализ использования энергоресурсов; группа энергооборудования (техническая), которая осуществляет руководство планово-предупредительным ремонтом энергооборудования и энергосетей, контроль их технического состояния и технический надзор за соблюдением правил эксплуатации, разрабатывает мероприятия по экономии топлива и энергии; энергетические лаборатории (электрические и тепловые), которые выполняют исследовательские работы по снижению расхода энергоресурсов, обеспечивают производство различного рода измерений, испытаний оборудования и сетей, обслуживание, проверку и ремонт контрольно-измерительных приборов.

Персонал энергетических цехов и цехового энергетического хозяйства включает две категории: дежурный персонал, обеспечивающий бесперебойность энергоснабжения; персонал, занятый выполнением планово-предупредительного ремонта и монтажных работ.

Нормирование и первичный учет энергопотребления. Режим энергосбережения предопределяет необходимость точного нормирования и учета энергопотребления на предприятии. Цель нормирования энергопотребления — установление норм потребления энергии, исключающих ее излишний расход. Результатом этого является улучшение использования имеющихся энергоресурсов и основных фондов энергетического хозяйства, снижение доли энергозатрат в себестоимости, выпускаемой продукции. Нормы энергопотребления подразделяются на дифференцированные и укрупненные. Дифференцированные (удельные) нормы устанавливают расход энергии по отдельным агрегатам, на отдельные детали и другие единицы измерения продукции. Укрупненные нормы устанавливают расход энергии по участку, цеху и предприятию на единицу (условную единицу) продукции: на 1 т заготовок, комплект деталей на изделие, сборочную единицу или изделие.

С помощью аналитического метода устанавливаются технически обоснованные нормы, опытно-статистический метод нормирования используется для установления опытно-статистических норм энергопотребления. Аналитическим методом, более трудоемким, но и более точным, необходимо устанавливать технически обоснованные нормы для энергоемких агрегатов (печи, компрессоры, насосы) и крупных станков. Для этого нужно установить зависимости, показывающие влияние отдельных факторов на величину удельного расхода энергии (энергетические характеристики). С практической точки зрения наибольший интерес представляет установление величины удельного расхода энергии при изменении производительности агрегата. В основе этой зависимости лежит деление суммарного расхода энергии на две составляющие: постоянную часть, не зависящую от размеров выпуска продукции агрегата, и переменную - пропорциональную этой величине. Использование этого метода для нормирования расхода энергии всего станочного парка осложняется большим числом единиц установленного оборудования, малой единичной мощностью, многообразием обрабатываемых деталей и технологических операций, а также неравномерностью режимов работы.

Несмотря на внедрение в практику нормирования средств вычислительной техники, в механических цехах преобладает опытно-статистический метод нормирования, основанный на фактических удельных нормах, достигнутых за прошлый период. Для большего приближения опытно-статистических норм к технически обоснованным следует при определении величины плановых удельных норм вносить коррективы в величины фактических удельных расходов, основываясь на предполагаемых изменениях в технологии и организации производства в планируемом периоде.

Общий расход энергии по предприятию условно делится на переменную и постоянную части, т. е. зависящую и не зависящую от объема выпуска продукции. Переменную часть составляет расход всех видов энергии на выполнение основных технологических операций, постоянную — расход энергии на освещение, привод вентиляционных устройств, отопление, кондиционирование воздуха. Расход энергии по переменной части может определяться укрупнено на основе времени работы оборудования или по сводным нормам. В первом случае оборудование группируется по условиям работы — времени использования, степени загрузки по мощности и другим факторам. Во втором случае сводная норма расхода энергии на единицу продукции умножается на общее количество единиц продукции, запланированных к выпуску (в натуральном или стоимостном выражении). Постоянная часть расхода энергии может определяться также на основе нормативов освещенности, отопления помещений и т. д.

Обязательным условием является увязка системы нормирования энергопотребления с системой производственного учета (учет готовой продукции) и системой энергетического учета. Объектами энергетического учета являются выработка и потребление энергии, выход и использование вторичных энергоресурсов. Основные требования к энергетическому учету — максимальная дифференциация, точность и оперативность. Дифференциация учета необходима для того, чтобы раздельно учитывать потребление всех видов энергии в каждом звене энергетического хозяйства, производствен ном подразделении предприятия и отдельном агрегате. Оперативность учета необходима для своевременного реагирования на изменения в обстановке, отклонения, сбои в энергопотреблении и энергоснабжении; поэтому наиболее предпочтителен непрерывный учет или периодический с минимальным временем между очередными измерениями. Точность учета необходима для правильного установления норм расхода энергии и отклонений от них, для составления достоверных энергетических балансов.

Планирование и анализ энергоснабжения. Необходимым условием правильного планирования энергоснабжения является составление топливно-энергетического баланса, определяющего потребность предприятия в энергоресурсах и источники ее покрытия. Разработка энергетических балансов является основным методом планирования энергоснабжения и анализа использования энергоресурсов. Энергетические балансы устанавливают необходимые размеры потребления, производства и получения различных видов энергоресурсов.

Энергобалансы подразделяются на плановые и отчетные. Плановые энергобалансы предназначены для обоснования потребностей предприятия в энергии и топливе (расходная часть), для определения наиболее рациональных и экономичных источников покрытия этой потребности (приходная часть). Основой для составления плановых энергобалансов служат удельные нормы расхода энергии и топлива, а также плановые задания по выпуску продукции основного производства. Отчетные энергобалансы предназначены для контроля энергопотребления, анализа использования энергии и топлива, для оценки качества работы энергоцехов. Энергобалансы должны быть двух видов:

• рабочая форма балансов — статьи баланса в ней группируются по участкам производства и по направлению использования энергии, без разделения элементов расхода на полезную составляющую и потери. Отдельной статьей выделяются лишь общезаводские потери. Рабочая форма балансов представляет собой развернутый план и отчет по энергоснабжению предприятия;
• синтезированная форма балансов служит для анализа и оценки уровня энергоиспользования. Для этого весь расход энергии по предприятию разделяется на полезную составляющую и потери (дальнейшим расчленением полезной составляющей на элементы по направлениям использования энергии и потерь — по их месту и виду.

При составлении рабочей формы балансов следует иметь в виду. что энергия одного вида может использоваться на предприятии в энергоносителях различных видов и параметров. Поэтому составлению рабочей формы балансов предшествует составление оборотных балансов, где должен найти отражение весь внутренний оборот энергии. Составление оборотных балансов относится только к теплу и топливу. Составление фактических энергобалансов в рабочих формах должно основываться на данных учета. При отсутствии учета на отдельных участках расход энергии можно определять по энергетическим характеристикам участков и цехов, полученным путем измерений или расчетов и представляющим собой зависимость между расходом энергии и выпуском продукции. При отсутствии характеристик расход энергии может быть определен как произведение фактического выпуска продукции на удельные нормы расхода энергии. Способ этот менее точен, ибо он не учитывает изменения удельных норм расхода энергии в связи с изменением выпуска продукции. Встречающееся на практике определение энергии (при отсутствии раздельного учета) с помощью коэффициентов, учитывающих удельный вес отдельных цехов и участков в общем расходе по предприятию, неверно, так как в зависимости от производственной программы загрузка энергоприемников, а, следовательно, и потребление энергии сильно колеблется на протяжении года. Потери энергии и ее расход на нужды небольших потребителей определяются расчетным путем.

Топливно-энергетический баланс предприятия разрабатывается в следующей последовательности.

А. Расходная часть (план потребления энергии и энергетических нагрузок предприятия).

1. Планируется потребность основного производства в энергии и топливе, а также расход энергии и топлива на непроизводственные нужды (отопление, освещение, вентиляция и хозяйственно-бытовые нужды). Определяется количество возможных вторичных энергоресурсов. Основой для определения потребности в энергии и топливе служат производственная программа основного и вспомогательного производства, плановые задания по снижению удельных норм расхода энергии и топлива и лимиты на энергию и топливо, удельные нормы расхода и энергетические характеристики цехов, участков и крупных энергоприемников и месячные нормы (лимиты) расхода энергии и топлива на освещение, отопление, вентиляцию и хозяйственно-бытовые нужды.
3. Рассчитываются потери энергии в сетях и преобразовательных установках.
5. Определяется суммарное потребление энергии и топлива по предприятию. Для проверки баланса нагрузок и мощностей генерирующих установок предприятия важно определить величину годового максимума нагрузки, т. е. наибольшей нагрузки на протяжении года (как правило, для всех видов нагрузки, кроме отопительной, годовой максимум приходится на декабрь).

Б. Приходная часть (план покрытия потребности в энергии и энергетических нагрузок предприятия}.

1. Определяются энергоресурсы предприятия. Рассчитывается рабочая мощность генерирующих установок и составляются балансы мощности по предприятию.
2. Плановые графики нагрузок распределяются между источниками энергоснабжения, в результате чего определяется величина участия каждого из источников в покрытии энергопотребления (использование вторичных энергоресурсов, получение энергии извне, выработка энергии на собственных установках). Определяется отпуск энергии на сторону.
3. Проектируются режимы работы агрегатов и разрабатываются энергобалансы генерирующих установок. Определяются удельные нормы расхода энергии и топлива на собственные нужды и КПД установок.
4. Составляется баланс топлива предприятия.

Планы энергоснабжения предприятия составляются на каждый квартал и год в виде рабочих балансов, а также суточных и квартальных графиков нагрузок. Топливно-энергетический баланс позволяет выяснить структуру энергопотребления предприятия. Сопоставляя балансы за ряд лет, можно проследить изменения пропорций производства и потребления энергии, результаты перехода от одних энергоносителей к другим и, наконец, результаты общей рационализации производства и потребления энергии. Сопоставление балансов родственных предприятий одной отрасли позволяет оценить качество энергоиспользования и вскрыть резервы энергетического хозяйства предприятия.

Основные технико-экономические показатели энергетического хозяйства объединяются в четыре группы: удельные показатели энергетических затрат на производство продукции; показатели энерговооруженности труда; показатели использования и качества эксплуатации энергооборудования; показатели себестоимости производства энергии (тепловой, сжатого воздуха, пара и т. д.).

1. Удельные показатели энергетических затрат представляют собой показатели, определяющие относительную величину затрат всех видов энергии в себестоимости готовой продукции.
2. Показатели энерговооруженности труда характеризуют уровень технического развития предприятия и представляют собой количество использованной энергии (кВт-ч, Мкал, тонн условного топлива) на одного рабочего в год.
3. Показатели использования и качества эксплуатации энергооборудования - это коэффициент полезного действия (прежде всего, генерирующих установок), коэффициент мощности.
4. Показатели себестоимости производства энергии характеризуют затраты предприятия на собственное производство энергии (тепловой, сжатого воздуха, пара и т. д.) в расчете на единицу).

К показателям, которые служат основой для планирования энергоснабжения и оценки работы энергетического персонала, относятся нормы удельного расхода энергии на единицу продукции (цеха, завода) и себестоимость производства энергии или цена ее приобретения.

Основные направления совершенствования организации и планирования энергетического хозяйства промышленного предприятия: увеличение доли энергоресурсов и услуг, закупаемых у внешних поставщиков и специализированных посредников энергоснабжения; развитие централизованного энергоснабжения по промышленным зонам и территориям; укрупнение энергоцехов и других элементов энергетического хозяйства; повышение точности норм расхода энергоресурсов, ужесточение контроля за их соблюдением; использование наиболее экономичных энергоносителей, источников энергии, поставщиков и посредников энергоснабжения; внедрение современного энергооборудования, рациональных методов организации его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта; внедрение в производство энергосберегающих технологий и оборудования, снижение энергоемкости продукции; совершенствование планирования, учета, контроля энергопотребления и энергоснабжения на основе современных информационных технологий.