Основное назначение энергетического хозяйства предприятия (организации) — бесперебойное снабжение производства всеми видами энергии при соблюдении техники безопасности, выполнении требований к качеству и экономичности энергоресурсов. Основными видами энергии являются: электрическая энергия; тепловая и химическая энергия твердого, жидкого и газообразного топлива; тепловая энергия пара и горячей воды; механическая энергия. К энергоресурсам относятся: электрический ток, натуральное топливо, пар разных параметров, сжатый воздух разного давления, природный и сжиженный газ, горячая вода и конденсат, вода под напором. Разнообразные виды ресурсов на предприятии используются в качестве двигательной силы, в технологических процессах, для отопления, освещения, вентиляции, хозяйственно-бытовых нужд и т. д.

На всех стадиях производства могут быть использованы различные виды энергии и энергоресурсов. Так, в кузнечных цехах машиностроительных предприятий при резке металла возможно использование электроэнергии и газа. При нагреве под ковку и штамповку используется электроэнергия (индукционный и контактный нагрев), газ и мазут (пламенный нагрев); в процессе ковки и штамповки — пар под давлением 8—10 атм и сжатый воздух (для приведения в действие оборудования и обдувки штампов); при термообработке — электроэнергия, газ и мазут. В землеприготовительных отделениях литейных цехов применяется электроэнергия. При формовке и изготовлении стержней — электроэнергия и сжатый воздух. В процессе плавки металла — электроэнергия (в электропечах), газ, мазут (в мартеновских печах), кокс (в вагранках). При выбивке и очистке литья используется электроэнергия и сжатый воздух. Для мойки — пар 4—6 атм. и горячая вода. В механических цехах при металлообработке в основном применяется электроэнергия и сжатый воздух (в пневматической аппаратуре) и т. д.

Выбор наиболее экономичных энергоресурсов должен осуществляться на основе комплексного решения вопросов энергетики, технологии, организации производства и экономики путем сравнительного анализа удельных расходов (норм расхода) технологического топлива и энергии, единовременных затрат на разработку и внедрение мероприятий по снижению норм. Потребляемые предприятием энергоресурсы могут приобретаться со стороны как покупные и вырабатываться собственными силами. На предприятии могут производиться: электроэнергия — на заводской электрической станции, пар и горячая вода — в котельных, генераторный газ — на газогенераторной станции.

Энергоснабжение предприятий, их подразделений и даже отдельных объектов имеет присущую ему специфическую особенность - необходимость немедленного использования произведенной энергии и неравномерность ее потребления в течение суток и времени года. Функции производства, передачи, распределения и потребления энергии всех видов выполняет энергетическое хозяйство. Это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств, предназначенных для бесперебойного обеспечения данного предприятия энергией различного вида при соблюдении техники безопасности и выполнении требований к качеству и экономичности энергоресурсов.

В состав энергетического хозяйства машиностроительного предприятия могут входить: энергетический цех и подразделения, например, стационарные электростанции, понижающие и повышающие трансформаторные и преобразовательные подстанции, кабельные и воздушные электрические сети; электромеханический цех, выполняющий все виды ремонта энергетического оборудования и электромоторов. Тепловой цех, включающий котельную и тепловую сеть предприятия, печное и мазутное хозяйство, систему водоснабжения и водоочистки и др.; газовый цех, состоящий из газогенераторной сети, кислородной и ацетиленовой станции. Компрессорная и вентиляционная станции, слаботочный цех с пожарной и охранной сигнализацией, зарядной станцией и др.; служба контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИП), электро-, теплотехническая лаборатория и др.

Руководство энергохозяйством на предприятии осуществляется, как правило, службой главного энергетика, подчиняющейся главному инженеру.Для обеспечения требуемого качества ремонта в отделе главного энергетика необходимо иметь принципиальные монтажные, исполнительные схемы и чертежи (электро-, тепло-, сантехнические и др.), перечень запасных частей, агрегатов, узлов, комплектующих и покупных изделий, нормы их расхода по видам ремонта, а также нормы времени на выполнение ремонтных работ и расценки.

На каждый вид энергетического оборудования и сооружений в отделе главного механика заводят карточку с техническим паспортом, на обратной стороне которого фиксируют дату выполнения ремонта и изменения в параметрах оборудования. Расход запасных частей, комплектующих и других материалов, численность ремонтных рабочих и себестоимость ремонта энергетического оборудования и сооружений планируется, исходя из норм на ремонт одной единицы ремонтной сложности.

Основными задачами энергохозяйства предприятия являются:

• бесперебойное и надежное производство и обеспечение энергией всех видов при наименьших затратах;

• наиболее полное использование мощности энергоустановок, в которых производится, передается, распределяется, преобразуется, потребляется энергия любого вида;

• недопущение потерь и соблюдение режима экономии энергетических ресурсов;

• контроль за выполнением правил эксплуатации, проверка действия защитных устройств и организация ремонтного обслуживания энергетического оборудования;

• повышение производительности труда, совершенствование нормирования расхода энергоресурсов и топлива, снижение эксплуатационных затрат и инвестиций в энергохозяйстве.

Методы энергоснабжения, планирование потребности в энергоресурсах

Энергоснабжение предприятия имеет специфические особенности, состоящие в необходимости немедленного использования произведенной энергии и неравномерной потребности в ней в течение суток и времени года. Поэтому бесперебойное снабжение энергией должно обеспечиваться за счет создания резервов мощностей энергетического оборудования. В связи с этим наиболее совершенной и экономичной системой энергоснабжения предприятия является централизованная. В этом случае предприятие получает электрическую энергию от центральной (единой) электрической системы (через заводскую понижающую подстанцию), пар — по тепловой сети районной энергетической системы или заводской теплоэлектроцентрали, газ — из сети дальнего газоснабжения природным газом, от комбината энергохимического использования топлива и т. д.

Централизованная система снабжения обеспечивает надежное и бесперебойное снабжение предприятия энергией и снижает текущие издержки производства и единовременные затраты, связанные с получением необходимых предприятию видов энергии. Например, потребление электроэнергии, как и других видов энергии, имеет так называемые пики и спады. Изолированная заводская электростанция вследствие этого должна иметь дополнительные мощности для того, чтобы обеспечивать максимальную нагрузку в часы пик. И, наоборот, в часы спада электростанция будет иметь избыток электроэнергии. Если же она включена в Единую энергетическую систему, то в часы пик предприятие забирает энергию из энергосистемы. Наоборот, когда падает потребность в электроэнергии, такая станция может отдавать избыточную электроэнергию в энергосистему. Для энергоснабжения предприятий используются также энергетические отходы производства, т. е. вторичные энергетические ресурсы.

Большие потери давления в воздушных сетях при значительной их протяженности не позволяют осуществлять централизованное обеспечение предприятия сжатым воздухом даже внутри предприятия. Обычно для снабжения сжатым воздухом используются стационарные или передвижные компрессорные станции, расположенные вблизи цехов-потребителей.

Основой рациональной организации энергетического хозяйства на предприятии является правильное планирование производства и потребления энергоресурсов с применением балансовых методов. Они дают возможность рассчитывать потребность предприятия в различных видах топлива и энергии, исходя из объема производства и прогрессивных норм, а также определять наиболее рациональные источники покрытия этой потребности. Энергетические балансы входят в группу материальных балансов. Они подразделяются: по назначению — на стратегические и тактические плановые и отчетные. По степени охвата — на сводные (по предприятию, цеху) и частные (по агрегатам, видам энергоресурсов, виду обработки).

Рабочая форма баланса построена по производственно-территориальному и целевому признакам (статьи баланса группируются по участкам производства и направлению использования энергии; отдельно выделяются потери энергии в сетях предприятия) и отражает весь внутренний оборот энергии данного вида, включая использование вторичных энергетических ресурсов. Составление балансов должно сопровождаться проектированием режимов энергетической нагрузки предприятия и режимов работы генерирующих установок. Составление балансов начинается с его расходной части:

• вначале рассчитывается потребность во всех видах энергии и топлива основного и вспомогательного производства предприятия и расход энергии и топлива на отопление, вентиляцию, освещение, хозяйственно-бытовые и непроизводственные нужды;

• затем определяются допустимые (нормативные) величины потерь энергии в сетях и преобразовательных установках, суммарные потребности предприятия по видам ресурсов. На этой основе составляются годовые графики нагрузки предприятия по видам энергоресурсов.

Разработка приходной части включает:

• определение производственных ресурсов генерирующих установок предприятия и возможности получения топлива и энергии со стороны;

• проектирование режимов работы генерирующих установок предприятия и определение графиков их нагрузки;

• определение размера покрытия потребности за счет собственного производства, получения со стороны и использования вторичных энергоресурсов;

• определение количества энергии, которое может быть отпущено на сторону.

Далее, разрабатываются энергетические балансы генерирующих установок предприятия и рассчитываются технико-экономические показатели их работы. Баланс топлива составляется по отдельным его видам и маркам. Для составления отчетных энергобалансов необходим дифференцированный и точный учет расхода топлива и энергоресурсов. Определение потребности в энергоресурсах по отдельным элементам перед составлением балансов осуществляется на основе норм их расхода.

Энергоснабжение может быть централизованным (внешним), когда электрическая и тепловая энергия поступает от общей энергосистемы или от ТЭЦ других предприятий, а топливо - от соответствующих топливоснабжающих организаций. Децентрализованным (внутренним), когда энергоснабжение потребителей осуществляется от собственных установок предприятия (например, электроэнергия от собственной электростанции, пар от собственной котельной и т д.), не имеющих связей с энергосистемой. Смешанной, когда одни потребители подключены к внешним источникам, другие - к внутренним.

Наиболее распространенным способом снабжения предприятий электроэнергией является присоединение их потребителей к государственной энергосистеме. Вместе с тем, при значительном удорожании энергоносителей может оказаться наиболее эффективным внутреннее энергоснабжение, которое предполагает использование вполне доступных и дешевых видов топлива, например, дров и древесных отходов.

Простота в обслуживании, доступные виды топлива, способность работать в различных условиях могут обеспечить и широкое применение передвижных электростанций. Их достоинство в маневренности и быстроте организации энергоснабжения. Недостатки: невысокое качество получаемого тока по напряжению и частоте, большие затраты на обслуживание и высокая себестоимость вырабатываемой энергии. Использование таких электростанций в условиях предприятия может быть оправдано при обеспечении электроэнергией небольших групп территориально обособленных потребителей, на работах временного характера, связанных с постоянным перемещением, и в ряде других случаев.

Когда известны общие затраты на производство электроэнергии собственными электростанциями 3э, суммарное количество расходуемой энергии W и коэффициент ее использования Кс, стоимость 1 кВт´ч Сэ можно определить по формуле:

Сэ = Зэ/WКс

Предприятия, получающие электроэнергию для производственных нужд от энергосистем, оплачивают ее стоимость по двойному тарифу, состоящему из годовой платы на 1 кВт заявленной (абонированной) потребителем максимальной мощности, участвующей в максимуме нагрузки энергосистемы и платы за 1 кВт´ч отпущенной активной электроэнергии. Под заявленной мощностью понимается абонированная потребителем наибольшая получасовая электрическая мощность, совпадающая с периодом максимальной нагрузки энергосистемы.

Плата за 1 кВт´ч установлена за отпущенную потребителю активную электроэнергию, учтенную расчетным счетчиком на стороне вторичного напряжения головного абонентского трансформатора. Если счетчик установлен на стороне вторичного напряжения, т.е. после головного абонентского трансформатора, то установленная плата за 1 кВт´ч отпущенной потребителю электроэнергии при расчетах умножается на коэффициент. По двойному тарифу оплачивают промышленные и приравненные к ним потребители, а с присоединенной мощностью до 750 кВт - по одинарному тарифу. .

Стоимость электроэнергии (в рублях), получаемой предприятием от энергосистемы SСэ можно рассчитать по формуле

SСэ=(АРт+аWy) (1±в)                                                                 (14.1)

где А — основная плата за 1 кВт присоединенной мощности, руб./год;

Рт— мощность трансформаторов и высоковольтных линий,

а — дополнительная плата по основному тарифу за израсходованный 1 кВт´ч, руб. ,

Wy — активный расход электроэнергии, учтенной счетчиком, кВт´ч;

в — коэффициент, учитывающий скидку с тарифа или надбавку к нему.

Осветительная энергия оплачивается по одинарному тарифу.

Степень эффективности использования электроэнергии определяется показателем (коэффициентом) соsj, представляющим собой отношение количества электрической энергии, потребной на выполнение определенной работы, к количеству израсходованной. Чем выше он, тем экономичнее и рациональнее используется электроэнергия. Недогрузка электродвигателей в результате неполного использования оборудования по мощности снижает значение соsj, и предприятие уплачивает штраф или установленную ранее надбавку за оба тарифа, при поддержании соsj в заданных размерах или повышении его значения, предприятие получает премию или дополнительную скидку с тарифа.

При организации электропотребления на предприятиях необходимо выполнять требования: учет потребляемой энергии на технологические нужды и на освещение должен быть раздельным. Каждый цех должен иметь отдельный учет активной и реактивной энергии по счетчикам, установленным на вводах. Все крупные электроприемники внутри цеха (компрессоры, насосы, крупные станки и т.п.) должны обеспечиваться индивидуальным учетом потребления энергии.

Для обдува станков от стружки, деталей после мойки, узлов и агрегатов при сборке, для пневмоинструмента и зажимных устройств, накачки шин используют сжатый воздух. Его общую потребность по РММ (цеху, участку) определяют из расхода на каждом подразделении при работе всех воздухоприемников с учетом коэффициента использования и спроса. Примерный расход сжатого воздуха составляет (м³/ч): на один краскораспылитель — 2, на один пневмоинструмент—2,5-4,5, на одно установленное сопло для обдувки деталей после мойки и при сборке — 1,0—1,2 и т.д. Для нагрева воды и моющих жидкостей в РММ используют пар в расчете 0,16-19 кг/ч на каждый литр расходуемой воды.

Общая потребность предприятия в данном виде энергии или топлива (кВт´ч, ккал, м³ и т.д.) Ро составит:

Ро=НрВ+Эосв+Эот+Эвент+Эпр+Эвт                                       (14.2)

где Нр — норма расхода силовой и технологической энергии на единицу товарной продукции, приведенную единицу ее выпуска и т.п.;

В - объем производства в соответствующих единицах;

Эосв, Эот, Эвент, Эпр — расход энергии (топлива) соответственно на освещение, отопление, вентиляцию, прочие нужды;

Эвт — возврат энергии для вторичного использования.