Энергетическое хозяйство и энергетический менеджмент предприятий

1.

Лекция 5.
Энергетическое хозяйство и
энергетический менеджмент
предприятий.
Тема 3 (4 часа)
1

2.

Энергетические ресурсы промышленных
предприятий
Энергоресурсы на промышленном
предприятии используются:
-для технологических нужд (производство
продукции),
-для хозяйственно-бытовых нужд .
2

3.

Технологическое потребление энергоресурсов
промышленными предприятиями
Первичные энергоресурсы
(ПЭР)
Вторичные энергоресурсы
(ВЭР)
Топливо
Технологические газовые и
жидкостные отходы
Тепловая энергия
Конденсат
Электрическая энергия
Отработанный пар
Сжатый воздух
Органические отработанные
растворители
Хладагенты (жидкий азот, кислород, Дымовые газы
фреон)
Технологическая и хозяйственноБиогаз
питьевая вода
Сточные воды
Вентиляционные выбросы и др.
3

4.

Основные энергетические ресурсы
промышленных предприятий
Основными первичными
энергоресурсами на любом современном
предприятии являются электрическая и
тепловая энергия.
Эффективное энергоиспользование –это
потребления энергоресурсов,
исключающее их нерациональный расход
и ненормативные потери.
4

5.

Измеряемые параметры для расчета
расхода энергоресурсов
температура
влажность
давление
расход
количество теплоты
количество электроэнергии
5

6.

Датчики температуры
жидкостные термометры
манометрические термометры
биметаллические термометры
дилатометрические термометры
термоэлектрические термометры
терморезисторы
бесконтактные датчики
6

7.

Жидкостные термометры стеклянные в основном
используют как показывающие приборы местного
действия при интервале температур от –200 до +750 ° С.
Термометрическими жидкостями являются ртуть,
толуол, этиловый спирт, керосин, эфир, ацетон, пентан
и т.д.
В манометрических термометрах используется
объемное расширение рабочего вещества (азот,
хладон-22, керосин, силиконовые жидкости и т.п.) в
герметичной термосистеме, состоящей из
термобаллона , капилляра и манометрического
преобразователя. Пределы измерения: –150…+600 ° С.
7

8. Манометрические термометры

1 — пружина манометрическая, 2 — стрелка
показывающая, 3 — ось, 4 — механизм
передаточный, 5 — капилляр, 6 — термобаллон.
8

9. Биметаллические и дилатометрические датчики

Принцип действия биметаллических датчиков основан
на эффекте совместного линейного расширения двух
разнородных соединенных вместе металлов с
различными температурными коэффициентами
линейного расширения. : пассивного (инвар - 36 % Ni +
64 % Fe) и активного (латунь, медь).
Предел измерения: 0 - 1000 ° С.
9

10.

Биметаллические датчики
10

11.

Биметаллические и дилатометрические датчики
11

12. Термоэлектрические термометры

Принцип действия термопары: основан на эффекте
возникновения термоЭДС в цепи, составленной из двух
различных проводников (меди и платины), места соединений
которых (сваркой, пайкой или скручиванием) имеют разную
температуру Т1 и Т2. Температурный диапазон измерения: от
−250 °C до 2500 °C.
12

13. Датчики температуры бесконтактные

Инфракрасный пирометр
Греческое слово «пирометр» в переводе означает
«измерение огня».
Диапазон измерения температур от -50 оС до +3700 оС.
Закон Стефана-Больцмана для энергии теплового
излучения нагретых тел.
E T
4
– степень черноты поверхности тела (может
меняться от 0 до 1); органические материалы- 0.95,
металлы – 0.2.
13

14. Оптическая схема инфракрасного пирометра

Лучистый поток от измеряемого объекта проходит через
оптическую систему и «фокусируется» на термоэлементе,
где происходит преобразование первичного сигнала в
электрический.
1- объект, 2 – линза, 3 – термоэлемент, 4 – регистрирующее
устройство
14

15.

Инфракрасный пирометр (внешний вид)
15

16.

Оптическое разрешение или показатель
визирования инфракрасного пирометра
Показатель визирования
(оптическое разрешение)
пирометра, который можно
определить, как отношение
расстояния до объекта к
диаметру пятна (круга) на
поверхности объекта
16

17. Датчики влажности газов (воздуха)

Гигрометры, психрометры - датчики для измерения
влажности воздуха и газов.
Влагомер - датчик для измерения влажности тел в
других агрегатных состояниях.
17

18.

Гигрометры
Гигрометр
деформационного типа
Психрометр
18

19. Влагомер

Принцип действия основан на
измерении диэлектрической
проницаемости материала.
Гигрометр testo 606-1 оснащен
двумя игольчатыми электродами,
которые осуществляют
измерение влажности древесины
(дуб, клен, сосна и др.), а также
влажности строительных
материалов (цемента, бетона,
кирпича, известкового и
цементного растворов, глины и
др.)
19

20. Датчики давления

В механических датчиках используется принцип
преобразования давления в механическое
перемещение или усилие.
В жидкостных датчиках используется принцип
компенсирования гидростатического давления
столбом жидкости (дистиллированная вода, ртуть, и
др.).
20

21. Электроконтактный манометр

Манометры с электрической сигнализацией предназначены
для автоматической подачи сигнала, а в некоторых случаях для
автоматического регулирования давления или блокировки.
1 — стрелка, 2 — шкала, 3 — зажимы выводов, 4 — контакты
21
подвижные

22.

Датчики расхода
Расходомер — прибор, измеряющий расход вещества,
проходящего через данное сечение трубопровода в
единицу времени.
•дроссельные
•ротаметры
•механические
•бесконтактные (индукционные, ультразвуковые,
СВЧ, ионизационные, радиоизотопные,
электромагнитные)
22

23.

Датчики расхода дроссельные
Принцип действия основан на изменении перепада
давления на сужающем устройстве , который является
функцией расхода (скорости) протекающего вещества.
23

24.

Датчики расхода механические
Принцип действия механических расходомеров (крыльчатых,
турбинных, винтовых) основан на преобразовании
поступательного движения потока жидкости во вращательное
движение измерительной части.
24

25. Датчики расхода ионизационные

Под воздействием излучения от источника И в
потоке происходит флуктуация,
образуется ионное
облачко-метка О, движущееся вместе в потоком. Зная
момент подачи t1 частотного импульса генератором Г,
расстояние L и момент t2 прохождения облачком
чувствительного элемента приемника-регистратора Р,
определяют скорость вещества V.
25

26. Ультразвуковые расходомеры

Два режима измерения:
1. Времяимпульсный режим базируется на
измерении разницы времени прохождения
ультразвуковых волн в двух направлениях: по
потоку и против потока.
2. Доплеровский режим базируется на обработке
отраженного ультразвукового сигнала от
взвешенных в жидкости частиц или пузырьков газа.
Используется, когда времяимпульсный режим
нельзя применять из-за низкой проводимости
звука в жидкости, вызванной высокой
концентрацией взвешенных частиц.
26

27.

Времяимпульсный ультразвуковой расходомер
27

28.

Времяимпульсный ультразвуковой
расходомер (монтаж)
28

29.

Доплеровский ультразвуковой расходомер
Эффект Доплера — изменение частоты и длины волн,
регистрируемых приёмником, вызванное движением их
источника и/или движением приёмника
29

30. Электромагнитные расходомеры

Принцип действия основывается на явлении
электромагнитной индукции: при движении
проводника в магнитном поле в нем индуцируется
электродвижущая сила (ЭДС) Е, пропорциональная
магнитной индукции В и скорости проводника V,
которая действует в направлении,
перпендикулярном к движению жидкости и
магнитному полю :
E=BV
30

31.

Электромагнитные расходомеры
(промышленное исполнение)
31

32.

Испарительный и электронный приборы
индивидуального учета тепла
Регистрация количества
испарившейся жидкости из
специальной ампулы за
отопительный сезон
пропорциональна
количеству потребленного
тепла.
Для определения количества
потребленной тепловой энергии
теплосчетчиком используются две
величины: количество прошедшего
теплоносителя (м3) и разница
температур в прямом и обратном
32
трубопроводах.

33.

Учет электроэнергии. Индукционный счетчик
Схема индукционного электрического счетчика:
1 – катушка напряжения; 2 – катушка тока; 3 – тормоз;
4 – металлический диск; 5 - сумматор
33

34.

Учет электроэнергии. Электронный счетчик
Сигналы,
полученные
с
датчиков
напряжения
и
тока,
преобразуются
в
импульсный цифровой код,
который расшифровывается
микроконтроллером.
34

35.

Счетчики с радиомодулем
35

36. Организация энергосбережения на предприятиях

Цель - снижение уровня потребления энергии на
единицу выпускаемой продукции или услуг с
сохранением объема производства и уменьшением
отрицательного воздействия на окружающую среду.
Методы организации энергосбережения:
•энергетический аудит
•энергетический менеджмент
Способы организации энергосбережения:
• разработка системы учета и контроля за
расходованием энергоресурсов
•организации эффективного использования различных
36
ресурсов, включая энергию.

37. Энергетический аудит

Энергетический аудит - это техническое инспектирование
предприятий для анализа их энергопотребления с целью
определения возможности экономии энергии и помощи
предприятию в осуществлении экономии энергии на
практике, а также с целью внедрения на предприятии
энергетического менеджмента.
Обязательный энергетический аудит проводится на
предприятиях, в учреждениях и организациях с годовым
суммарным потреблением топливно-энергетических
ресурсов более 1,5 тыс. тонн условного топлива.
37

38.

Энергоаудит включает:
•Сбор документальной информации.
•Сбор данных на основе измерений расхода всех
видов энергоресурсов и эффективности их
использования агрегатами, устройствами,
технологиями.
•Обработка и анализ полученной информации.
•Разработка рекомендаций по энергосбережению.
•Оформление отчета.
•Помощь в реализации запланированных
мероприятий по энергосбережению (инструктаж и
обучение).
38

39.

Приборы для энергоаудита предприятий
Для качественного и быстрого выполнения
периодических и разовых энергоаудитов используются
передвижные лаборатории (энргоавтобусы), оснащенные
комплектами портативного оборудования:
-Электронными анализаторами горения дымовых газов для
проверки и оперативной настройки котлов, газовых турбин,
горелок, для контроля выбросов оксидов углерода, азота и
серы;
-- анализаторами электропотребления, измеряющими и
запоминающими параметры тока и напряжения во всех
фазах, активную и полную мощность, потребленную
энергию;
-цифровыми
контактными
и
инфракрасными
бесконтактными термометрами;
39

40.

Приборы для энергоаудита предприятий
-Микроманометрами с трубками Пито и анемометрами,
измеряющими скорости воздушного потока;
-- цифровыми люксметрами, определяющими уровни
освещенности в зданиях и сооружениях;
-- электронными анализаторами качества питьевой воды и
котлов, измеряющими pH среды, проводимость и количество
растворенных солей, содержание кислород а и температуру;
-- детекторами конденсатоотводчиков и трубопроводов,
проверяющими исправность их и запорной арматуры,
определяющими утечки в паро-, газо- и воздуухопроводах;
40

41.

Электронный анализатор дымовых газов
Анализаторы Thermox серии WDG-V
•Анализаторы кислорода (ячейка на
основе оксида циркония), горючих
компонентов и метана с
принудительным пробоотбором
•Приложения: измерение содержания
кислорода и горючих компонентов в
дымовых газах печей и других
энергетических установок,
работающих на газообразном
топливе, с температурой дымовых
газов до 1650°С
41

42.

Анализатор электропотребления
вольтметры, амперметры, ваттметры – активная мощность
ВАРметры - реактивная мощность
Анализатор
энергопотребления электриче
ской сети предназначен для
измерения всех основных
параметров трехфазной 3- или
4-проводной, симметричной
или несимметричной
электрической сети.
42

43.

Цифровой контактный и бесконтактный
термометр
2-канальный термометр цифровой
(электронный) малогабаритный,
предназначен для измерения
температуры в теплоэнергетической,
химической, металлургической
и других отраслях промышленности
Переносной цифровой пирометр профессионального
класса. Разработан специально для промышленного
использования — оборудован двойным лазерным
прицелом, измеряет температуру контактным и
бесконтактным способом, есть возможность передачи
полученных данных в компьютер через USB-порт.
Обеспечивает хорошую точность измерения.
диапазон температур: -50..+1200 °C;
43

44.

Микроманометр-анемометр
Микроманометр-анемометр
предназначен для измерения
избыточного давления,
разрежения и разности давлений
воздуха, определения
направления и измерения
скорости воздушных потоков.
44

45.

Цифровой люксметр
Цифровой измеритель
освещенности от источников
излучения.
Принцип работы люксметра
состоит в преобразовании
световой энергии в энергию
электрического тока. Для этого в
каждом измерителе
освещенности используется
фотоэлемент, включенный в
замкнутую цепь с
электроизмерительным
прибором.
45

46.

Электронный анализатор качества питьевой воды
и котлов
EXTECH EC600 - ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ
46

47.

Детектор конденсатоотводчиков и трубопроводов
SONAPHONE К - ультразвуковой
детектор c датчиком температуры
Ультразвуковой детектор с
функцией измерения
температуры предназначен
для контроля технического
состояния
конденсатоотводчиков и
запорной арматуры в
паровых системах с
температурой пара до 800 °С.
47

48.

Схема проведения энергоаудита
48

49. Этап 1

Проводится общее знакомство с предприятием,
основными производственными процессами и
линиями.
Выявляются места неэффективного использования
энергоресурсов. Например, путем внешнего осмотра
теплоиспользующих и теплогенерирующих агрегатов и
устройств можно обнаружить высокую температуру их
поверхностей, контактирующих с окружающей средой,
что является причиной дополнительных потерь
энергии.
49

50. Этап 2

Составляется карта потребления энергии. Создание
карты может потребовать дополнительных измерений,
если установлено недостаточное количество приборов
учета энергии. Часть данных можно получить путем
расчетов, зная номинальную мощность и число часов
работы.
Составляются энергетический и материальный
балансы, которые позволяют выявить для каждого
объекта факторы, влияющие на потребление энергии.
50

51. Материальный баланс

Мсыр – масса сырья;
Ммат – масса вспомогательных материалов,
необходимых для производства продукции;
Мт – масса топлива;
Мпр – масса продукции;
Мотх – масса отходов;
ΔМ – неизбежные отходы.
51

52. Энергетический баланс

Iэл – электрическая энергия;
Iм – механическая энергия;
Iх – химическая энергия;
Iq – теплота.
В левой части суммируются потоки всех видов
энергии до начала производства продукции, а в
правой части – полезно использованная энергия (два
штриха) и ее потери.
52

53.

Этап 3: предложения по экономии энергии
Местонахождение энергосберегающего мероприятия.
• Описание состояния энергопотребления на текущий
момент.
• Описание энергосберегающего мероприятия.
• Результаты оценки экономии энергии с указанием
фактора, влияющего на экономию.
• Результаты экономических расчетов.
53

54. Этап 4

Внедрение разработанной программы энергосбережения.
Аудитор выполняет функции консультанта и
осуществляет надзор за выполнением принятой
программы.
Аудитор должен знать принципы работы
энергогенерирующих установок, системы передачи
энергии и энергопотребляющие процессы и установки.
Аудитор должен также знать организации и фирмы,
торгующие энергоэффективным оборудованием, чтобы
помочь выбрать и закупить его в соответствии с
утвержденным планом работ.
54