Реферат: Энергосбережение ремонтного цеха

Энергосбережение в промышленном секторе Украины давно развивается. Резкий рост энергозатрат в структуре себестоимости практически всех украинских предприятий начался в 1992 году.


Дата добавления на сайт: 13 июня 2025

Энергосбережение ремонтного цеха
Содержание

1.
Общие сведение о технологическом процессе ремонтного цеха
1.1Ремонтные работы
1.2Организация работы
1.3Описание проекта
2.Энергоаудит базового варианта ремонтного цеха
2.1Математическая модель энергетических потоков
2.1.1Энергия, выделяемая энергоустановками
2.1.2Энергия потерь
3.Модернизация объекта
4.Математическая модель модернизированного объекта
5.Сравнительный анализ начального и модернизированного объекта

Введение

Энергосбережение в промышленном секторе Украины давно развивается. Резкий рост энергозатрат в структуре себестоимости практически всех украинских предприятий начался в 1992 году. Спад производства в те годы выявил одну очень неприятную черту, общую для всех наших предприятий: их энергосистемы не были рассчитаны на работу при низкой и переменной производственной загрузке. КПД котельной или компрессорной станции, работающей на полупустые цеха, падал с 80-90% до 20-30%. А реконструкция производственных энергосистем на энергоэффективные требовала гигантских затрат, которых в нашей стране не было.
Промышленность Украины, в силу многих причин, была и остаётся сегодня самой энергоёмкой из всех стран СНГ. Если в первые годы независимости Украины в промышленности ещё не возникало энергетического кризиса из-за привычно низких тарифов, то, начиная с 1996 года, энергетический кризис становится все ближе с каждым взлётом цен на энергоносители.
Практически каждое украинское предприятие в эти годы внедряло энергосберегающие мероприятия. В основном, это были малозатратные и быстроокупаемые мероприятия со сроком окупаемости не более одного года. И только с приходом реальных собственников, начиная с 2004 года, понемногу начали внедряться среднесрочные проекты со сроком окупаемости 2-3 года.
Подорожание природного газа в 2008 году почти поставило на грань рентабельности наиболее энергоёмкие отрасли промышленности Украины -металлургию и нефтехимию. После газового кризиса для большинства украинских предприятий стало ясно, что без капиталоёмкой и энергоэффективной модернизации у них нет будущего - во всём мире начался период долговременного роста цен на энергоносители.
В 2008 году для всех собственников энергоёмких промышленных активов в Украине качественно изменилась ситуация - чтобы устоять в конкурентной среде возникла тотальная необходимость энергоэффективной модернизации оборудования и технологий в относительно короткое время.
1.Общие сведение о технологическом процессе ремонтного цеха

.1Ремонтные работы


Ремонтный цех расположен в густозаселенной сельской местности и занимается мелким и капитальным ремонтом сельскохозяйственной техники. Имеется несколько предприятий, которые заинтересованы в наличии такого цеха.
Ремонтный цех производит ремонт техники на специальном участке, называемом “ямой”. Для подготовки процесса ремонта используются станки (шлифовальный, хонинговальный, токарный), тельфер и специальный стенд для сборки двигателей. На станках изготавливаются мелкие и средних размеров детали, которые используются для крепления, для хонингования цилиндров и прочее. Тельфер используется для перемещения тяжелых деталей и сборочных комплектов.

.2Организация работы


Для удобства работы в здании размещены душевые кабинки, имеется котельная, кухня, уборные.

Директор находится в отдельном кабинете, занимается рассмотрением вопросов о приеме на ремонт, поисках возможных поставщиков, ищет покупателей на продукцию.
1.3Описание проекта

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 1)

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 2)
Рисунок 1. План-схема цеха
ремонтный цех энергетический установка
2.Энергоаудит базового варианта ремонтного цеха

.1Математическая модель энергетических потоков


В цеху находится оборудование, которое потребляя электрическую энергию, выделяет в окружающее пространство некоторое количество тепловой. Исследования показывают, что эта часть составляет приблизительно 30-50 %.

2.1.1Энергия, выделяемая энергоустановками
Хонинговальный станок
Станок используется для обработки цилиндров, количество 2, работают 10 часов в неделю, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 3).
Токарный станок
Используется для обработки деталей двигателей, работает 5 часов в неделю, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 4).
Стенд для сборки двигателей
Используется для ремонта двигателей, работает 40 часов в неделю, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 5).
Тельфер
Используется для снятия тяжелых сборочных узлов и деталей техники, работает 8 часов в неделю, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 6).
Электродвигатель
Используется для прокачки воды в трубах, работает 30 часов в неделю, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 7).
Автомат для производства шайб
Используется для изготовления шайб, граверов, работает 8 часов в неделю, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 8).
Компьютерная техника
Используется для ведения дел, оформления отчетов и других видов документации, работает 60 часов в неделю, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 9).
Освещение
В помещении находится 32 осветительных прибораЭнергосбережение ремонтного цеха (рис. 10), но время работы зависит от участка. В цеху находится 6 ламп, работают 10 часов в неделю. В подсобных помещениях и в душе 10 ламп, работают 35 часов в неделю. В офисах и коридорах 16 ламп, работают 70 часов в неделю.
Персонал
В помещении находится 15 человек, работают 60 часов в неделю. Также считается, что в среднем человек выделяет Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 11).
Энергия, выделяемая оборудованием, равна произведению мощности на время его работы, поэтому:

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 12) (2.1.)

Горячее водоснабжение и отопление
В цеху работает Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 13) человек, средние нормы расхода воды а - 70 литров на человека, на кухне расход воды а - 200 литров. Температура горячей воды Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 14), температура холодной воды Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 15). Теплоемкость воды Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 16)Дж/кг.К. Время работы подогревателя 4,5 часа
Для отопления используются трубы, в которых находится 850 литров воды. Днем Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 17), ночью Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 18), температура холодной воды Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 19). Подогреватель работает в двух режимах по 12 часов.
Количество теплоты рассчитывается по формуле:

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 20) (2.2)
Энергия, затрачиваемая на подогрев воды: Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 21) (2.3)
Газовые плиты
На кухне находится 8 газовых плит, которые потребляют Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 22)газа ежедневно, также учтем что Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 23).

2.1.2Энергия потерь
Сквозняки
Через двери (когда они открыты) в помещение попадает дополнительное количество воздуха, которое нужно подогреть. В общей сложности площадь дверных проемов равна Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 24), среднегодовая скорость ветра в регионе Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 25), температура внутри помещенияЭнергосбережение ремонтного цеха (рис. 26), а окружающей среды Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 27) зависит от месяца, время Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 28). Теплоемкость воздуха Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 29) Дж/кг.К. Плотность воздуха Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 30).
Количество теплоты рассчитывается по формуле:

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 31) (2.4)

Энергия, затрачиваемая на подогрев воздуха:

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 32) (2.5)

Но основные потери в помещениях происходят из-за теплопроводности материалов и излучения через остекленные конструкции. Потери из-за теплопроводности можно посчитать, используя законы Ньютона

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 33) (2.6)

и Фурье
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 34), (2.7)

где Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 35)- коэффициент теплоотдачи, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 36).
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 37) - коэффициент теплопроводности, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 38).
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 39) - толщина ограждения, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 40).
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 41)- температура внутренней поверхности ограждения, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 42).
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 43)- температура наружной поверхности ограждения, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 44).
Потери излучением рассчитывают по формуле Стефана-Больцмана:

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 45), (2.8)

где Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 46)- степень черноты;
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 47)- постоянная Стефана-Больцмана, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 48).
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 49)- площадь ограждающей конструкции, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 50).
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 51)- температура внутри помещения, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 52).
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 53)- температура окружающей среды, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 54).
В дальнейшем для расчетов потерь будут использованы данные, которые приведены в таблицах 2.1, 2.2, 2.3.

Таблица 2.1. Площадь ограждающих конструкций предприятия.
Wall, м2Floor, м2Door, м2Roof, м2Window, м2
1642252026056
Таблица 2.2. Температура в данной местности.
TemperatureK
MonthEnvironmentalRoomGround
January257292277
February259277
March271280
April282280
May285282
June289282
July291282
August287282
September277282
October275280
November271280
December266277

Таблица 2.3. Коэффициенты теплопроводности, теплоотдачи и толщины ограждающих конструкций.
WallFloorDoor
11,613,611,6
10,410,410,4
м0,20,30,08
0,60,60,25

RoofWindow
11,611,6
10,610,4
10,610,4
10,410,4
м0,0050,005
0,20,005
0,120,74
0,60,74
Также для расчетов были использованы

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 55) (2.9)
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 56) (2.10)

Все расчеты произведены в расчетно-графических средах MS Excel и MathCAD. Результаты приведены в таблицах 2.4, 2.5 и 2.6.

Таблица 2.4. Энергия, выделенная оборудованием.
kWhEquipmentHot water supplyHeatingGas cellDraft
Monday237,628814402,65*T
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday409,6
Saturday008640
Sunday
, kWh13601440892813

Таблица 2.5. Температуры внутренней и наружной поверхности ограждающих конструкций.
WallFloorDoorRoofWindow
, К, К, К, К, К, К, К, К, К, К
285,5262,9287,0278,6285,3263,0261,7260,2265,9265,2
285,8264,5287,3278,6285,7264,7262,8261,5267266,5
288,1274,5289,0281,3288,0274,6274,5273,4278,4277,8
290,1283,7290,6281,3290,1283,7285,7284,5285,1284,9
290,7286,2291,0283,1290,7286,2287,3286,5287286,8
291,4289,5291,6283,1291,4289,5289,4289,2289,4289,3
291,8291,2291,9283,1291,8291,2291,4291,2290,6290,2
291,1287,8291,3283,1291,0287,9288,3287,9288,2288,0
289,2279,5289,8283,1289,1279,6283,1281,1282,1281,7
288,8277,8289,6281,3288,7277,9282,0279,7280,8280,4
288,1274,5289,0281,3288,0274,6274,5273,4278,4277,8
287,2270,3288,3278,6287,0270,5271,4269,3270,7270,3

Таблица 2.5. Энергия, теряемая через ограждения.
Heat lossEmission
WallFloorDoorRoofWindowWindow
S, м2164225202605656Month
W, kWh267,1489,9433,44231,63127,84203,84January
251,8793,0431,53180,96116,93194,21February
160,2882,8120,07173,72106,01131,55March
76,3299,869,55180,9645,2166,31April
53,4385,296,69108,5828,0647,14May
22,9091,492,8714,484,6820,63June
7,6394,590,9614,48-12,476,95July
38,1688,394,7865,1515,5934,02August
114,4972,8814,33296,7773,2796,93September
129,7589,0116,24340,2084,19108,72October
160,2882,8120,07173,72106,01131,55November
198,44103,9024,84238,8767,04158,69December

2.1.3Энергобаланс ремонтного цеха
В установившемся режиме работы энергобаланс цеха представлен в виде:

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 57) (2.11)

или расписав подробнее равенство (1.25 ) получим:

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 58) (2.12)
После первого приближения и проверки энергобаланса было выявлено несоответствие суммарного потока входящей энергией и энергией потерь. После анализа ситуации принято решение уменьшить количество энергии, которая затрачивалась на отопление. Результатом этого является таблица 2.7.

Таблица 2.7. Энергия, выделяемая отоплением (модернизированный вариант).
EquipmentHot water supplyHeating
Monday881040
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday
Saturday0464
Sunday
, kWh4406128

Теперь уравнение энергобаланса соблюдено (таблица 2.8).

Таблица 2.8. Энергобаланс.
, кВт, кВт
29568,629568,580
24319,024319,020
20907,620907,580
14346,914346,880
10204,810204,760
4711,04710,9870
3476,03476,0240
7628,77628,7140
20060,520060,470
23811,823811,760
20233,120233,140
24545,224545,190
3.Модернизация объекта.

Цех работает на устаревшем (как морально, так и технически) оборудовании, поэтому первым шагом для улучшения энергетической ситуации будет замена этого оборудования новым. Были подобраны образцы современной техники, которые справляются с тем же самым объемом работ за меньший срок времени, что позволит увеличить объемы работ и тем самым увеличить прибыль, либо уменьшить рабочее время, тем самым уменьшив затраты на производство.
Предлагаемые замены описаны ниже.
Станок для хонингования цилиндров Н260А.
·простое управление
·всегда совершенная сетка рисок
·очень точное регулирование крайних положений хонголовки легко обеспечивает хонингование блоков с глухими цилиндрами
·требует незначительного обслуживания
·переменные шпиндельные вращение и подача
·используются стандартные абразивные хонинговальные бруски
Технические характеристики
Электрический двигатель для гидравлической системы мощностью Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 59)
Насос для подачи хонинговального масла Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 60)
Требуемое рабочее место 3050*1400 мм.
Вес 1630 кг.
Цена 29000 грн.
Требуется один станок для выполнения предыдущих объемов работы.
Настольный токарный станок BL320A
Мощность двигателя Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 61)
Вес 220 кг
Размеры 1370*625*450 мм
Цена 27000 грн
Канатный тельфер MD1 -3
Грузоподъемность - 3 т
Высота подъема - 6 м
Мощность Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 62)
Цена - 22000 грн.
Освещение
Заменой для ламп накаливания были выбраны энергосберегающие лампы торговой марки REALUX и дуговые ртутные лампы ДРЛ. В рабочем цехе предлагается установить дуговые ртутные лампы ДРЛ 250 мощностью Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 63), световой поток 11000 Lm, цоколь Е40.
Требуемое количество ламп определим из условия освещенности в цехе.

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 64) (3.1)

S = 90 м2 - площадь помещения;
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 65) - коэффициент минимальной освещенности
КЗ = 1.4 - коэффициент запаса, зависит от типа помещения - механический цех;
F = 11000 лм - световой поток лампы ДЛР 250;
Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 66)= 0,51 - коэффициент использования светового потока;
Енорм = 300 лк - уровень освещенности механического цеха.

Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 67)шт

Во всех остальных комнатах предлагается установить рефлекторные лампы REL3-30W мощностью Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 68), световой поток 2100 Lm, цоколь Е27:
-по три лампы в комнате секретариата, в кабинете директора и на кухне;
по 4 лампы в коридоре, уборной и душевой комнатах;
по 2 в яме, курилке и котельной.
Защита стен от тепловых потерь
Предлагается добавить 5 см слой теплоизоляции (пенополистирол, Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 69) Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 70), Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 71)Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 72), стоимость 1м2 - 60 грн) и покрыть его жидким теплоизоляционным покрытием КЕРАМОИЗОЛ слоем в 1,5мм. Стоимость 1 литра 70 грн. Расход 1л на 1,2 м2 поверхности. Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 73) Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 74), Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 75)Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 76).
Отопление и горячее водоснабжение
Отопление предлагается заменить герметичным отоплением с использованием электрической трехфазной отопительной энергоустановки. Мощность Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 77), стоимость 2920 грн. Для горячего водоснабжения предлагается использовать систему отопительной энергоустановки мощностью Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 78), стоимость 2600 грн, совместно с магнитогидродинамическим резонатором для очистки воды, которая будет подаваться в отопительную энергоустановку, стоимость резонатора 9800 грн.
Для регулирования работы всех внедренных энергоустановок предлагается также установить 4 одноканальных программных ПИД-регуляторов стоимостью 822 грн каждый, потребление 5 Вт.
4.Математическая модель модернизированного объекта

Математическая модель модернизированного варианта аналогична изначальному проекту. Все расчеты произведены в расчетно-графических средах MS Excel и MathCAD. Результаты приведены в таблицах 4.1, 4.2 и 4.3.

Таблица 4.1. Энергия, выделяемая оборудованием.
kWhPeopleEquipmentHeating
Monday5463,66351,045
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday231,66
Saturday00144
Sunday
270486,32043,225

Таблица 4.2. Энергия, теряемая через ограждения.
Heat lossEmission
WallFloorDoorRoofWindowWindow
S, м21642252026056S=56m2
W, kWh44,1289,9433,44176,40127,84January33,2
41,5993,0431,53152,88116,93February31,7
26,4782,8120,07129,36106,01March21,4
12,6099,869,55141,1245,21April10,8
8,8285,296,6994,0828,06May7,7
3,7891,492,8723,524,68June3,4
1,2694,590,9623,52-12,47July1,1
6,3088,394,7847,0415,59August5,5
18,9172,8814,33235,2073,27September15,8
21,4389,0116,24270,4884,19October17,7
26,4782,8120,07129,36106,01November21,4
32,77103,9024,84246,9667,04December25,9
Таблица 4.3. Энергетический баланс объекта.
, кВт, кВт
January15653,5115654,15-0,64
February13093,1013093,87-0,77
March11971,5111971,070,44
April9575,519575,010,50
May7148,867149,47-0,61
June3891,523890,930,59
July3379,183378,610,57
August5196,865197,02-0,16
September12911,5112911,99-0,48
October15470,5115471,31-0,80
November11585,8111584,900,90
December15542,2215542,84-0,62

Не совсем точное соотношение между входящими и выходящими энергетическими потоками объясняется установленной точностью расчетов и принятыми упрощениями при расчетах температур.
5.Сравнительный анализ начального и модернизированного объекта

В результате проведенного энергоменеджмента объекта получили следующее:

Таблица 5.1. Количество энергии.
Before After
January2956915654
February2431913094
March2090811971
April143479575
May102057149
June47113891
July34763379
August76295197
September2006012912
October2381215471
November2023311585
December2454515543
(for year)203813125421

В конечном итоге экономия электроэнергии составляет около 38%, что в числовом эквиваленте равно 78392 Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 79)энергии.
На модернизацию было затрачено 146517, 80 грн (с учетом установочных работ, 10% от стоимости). Предполагая, что предприятия может получить прибыль только из уменьшения энергопотребления и, полагая, что цена на электричество для предприятий 0.63 Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 80), получено, что период окупаемости нововведений 3 года.
Заключение

В результате изучения объекта были определены главные источники потребления энергоресурсов, главные причины потерь из помещений, разработана структура проведения энергоаудита.
Годовые затраты энергоресурсов существующего цеха составляют 203813 Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 81).
Разработаны рекомендации по энергосбережению в цехе:
. заменить устаревшее оборудование;
. улучшить изоляцию ограждающих конструкций;
. внедрить автоматические системы регулирования и слежения за температурным режимом, за электроэнергией;
После внедрения всех рекомендаций ожидаемая экономия энергоресурсов за год составит 78392 Энергосбережение ремонтного цеха (рис. 82)энергии, а срок окупаемости модернизации предприятия - 3 года.
Список использованной литературы

1.
Бакалін Ю.І. Енергозбереження та енергетичний менеджмент. - Харків: БУРУН і К, 2006. - 320 с.
.Интернет ресурсы:
a.www.etw.com.ua
b.www.realux.bg
c.www.owen.ru
d.www.watson-tele.com
3.Конспект лекций.
.Материалы конференции по энергосбережению 26-27 марта 2009г.

Комментарии:

Вы не можете оставлять комментарии. Пожалуйста, зарегистрируйтесь.