Система учета энергоресурсов предприятия

16.1. МЕСТО УЧЕТА В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ЭНЕРГОПРЕДПРИЯТИЙ

Управление производством предполагает воздействие администрации на ход хозяйственного процесса в целях увеличения прибыли за счет повышения эффективности производства.

Собственно управление сводится к принятию оптимальных решений, организации контроля, оперативного регулирования и оценки полученных результатов.

Основой разработки и реализации управленческих решений является достоверная информация о состоянии управляемого объекта и его окружения, выполнении управляющих команд и выходных обобщающих результатов.

Информационная система состоит из взаимосвязанных подсистем: конструкторской, технологической, экономической информации и др. Причем для энергетического предприятия важна не только внутренняя информация, но и информация системного характера, характеризующая состояние энергосистемы и место и роль данного энергопредприятия в обеспечении единого графика электрической нагрузки потребителей. Особенно это относится к оперативной информации.

Энергопредприятие может принимать управленческие решения только в рамкам определенного для него энергосистемой объема производства в целях обеспечения заданных графиков нагрузки и снижения себестоимости электрической и тепловой энергии. Рассмотрение получения максимальной прибыли в качестве целевой функции управления энергетическим производством возможно лишь на уровне энергосистемы. Если энергопредприятие входит в состав энергосистемы, то целевая функция управления — минимизация себестоимости продукции. Для автономного энергопредприятия целью управления может быть получение максимальной прибыли, завоевание своей доли рынка и т. д.

Экономическая информация является наиболее значимой в принятии управленческих решений. Экономическая информация подразделяется на следующие виды: плановая, нормативная (нормы, нормативы, тарифные ставки и г. П.\ учетная (данные бухгалтерского, статистического и оперативного учета), прочая информация (данные аудиторских проверок, ревизий, объяснительных и докладных записок, переписок с другими организациями и т. п.).

Контроль и оперативное регулирование осуществляются в основном по данным планов, оперативного и бухгалтерского учета. Для оценки результатов управленческих решений используются, как правило, данные планирования и бухгалтерского учета.

В комплекс задач управления производственно-хозяйственной деятельностью энергетических предприятий входят:

Оперативный (в натуральном и стоимостном выражении) учет движения материалов на складах;

Оперативный учет движения топлива;

Учет и анализ информации об отключениях оборудования;

Контроль за ходом выполнения ремонтов основного оборудования электростанций и предприятий электрических и тепловых сетей;

Расчет годового графика вывода в ремонт основного оборудования по согласованию с диспетчерским управлением;

Расчет плановых и фактических показателей производственно-хозяйственной деятельности;

Анализ технико-экономических показателей;

Составление сводок о выработке и отпуске энергии в целом по электростанции и отдельным агрегатам; учет и анализ кадров; учет и анализ труда и заработной платы; учет основных средств предприятия; учет оборотных средств;

Учет финансовых вложений и нематериальных активов; учет расчетов с поставщиками и подрядчиками.

Промышленные предприятия потребляют электроэнергию, природный газ, тепловую энергию, горячую воду, холодную воду, сжатый воздух, кислород, азот, аргон и другие энергоресурсы. Затраты на энергоснабжение – одна из основных расходных статей в бюджете предприятия. Как эти затраты распределяются по производственным подразделениям, цехам и участкам? Когда, где, в каком объеме, в каких условиях предприятие потребляет энергоресурсы? Какова доля потерь и нерационального использования? На каких участках потери наиболее существенны? Редкое промышленное предприятие может ответить на эти вопросы без проведения глубокого энергетического обследования!

Автоматизированные системы технического учета энергетических ресурсов позволяют на непрерывной основе получать, накапливать и предоставлять специалистам информацию о распределении и потреблении энергоресурсов по производственным подразделениям. Они обеспечивают:

• непрерывный приборный учет потребления энергоресурсов на уровне отдельных цехов, производственных линий и отдельных установок;
• предоставление специалистам оперативного доступа к информации по фактическому энергопотреблению;
• предоставление смежным информационным системам данных для контроля расчетов с субабонентами, мониторинга индикаторов энергетической эффективности, прогнозирования потребностей в ТЭР и планирования закупок;
• снижение трудозатрат на получение и обработку данных; упрощение и повышение эффективности анализа и планирования и режимов энергоснабжения;
• автоматизацию формирования отчетности по распределению и потреблению энергоресурсов.

Подход к внедрению систем технического учета энергетических ресурсов

При разработке программ внедрения систем энергоучета мы исходим из того, что Заказчику требуется не «система энергоучета» сама по себе, а инструмент поддержки принятия решений по контролю и управлению энергозатратами. Такой подход позволяет сконцентрироваться на выполнении первостепенных задач: обеспечении прозрачности затрат, уменьшении потерь и предоставлении исходных данных для выявления наиболее существенных источников повышения энергоэффективности.

Основные временные и финансовые затраты при внедрении систем технического учета энергоресурсов приходятся на создание и модернизацию узлов учета, количество которых на отдельных предприятиях может исчисляться тысячами. В целях оптимизации сроков реализации и бюджета проектов, предполагающих создание большого количества новых узлов учета, компания «Сумма технологий» обеспечивает максимально возможную унификацию применяемых технических решений с учетом специфики точек учета и разрабатывает программы поэтапного создания и интеграции узлов учета в единую систему.

Подход к разработке программ поэтапного создания и интеграции узлов учета

В рамках разработки программы модернизации и создания узлов учета мы:

1. Уточняем цели заказчика по полноте учета потребления энергоресурсов. Практика показывает, что оптимальное соотношения затрат на установку приборов учета и прозрачности энергетического баланса обеспечивается при оснащении автоматизированными системами энергоучета всех объектов, обеспечивающих суммарно не менее 80% объема энергопотребления, а также всех объектов мощностью более 3 МВт. Отметим, что установка приборов учета на объектах, мощность потребления которых составляет более 5 МВт для электроэнергии, более 0,2 МВт/час для тепловой энергии или более 0,02 МВт/час для природного газа, в соответствии с требованиями ст.13 Федерального закона №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» является обязательной.
2. Выясняем общую структуру энергопотребления по производственным подразделениям и группам основного технологического оборудования;
3. Уточняем границы проекта по типам энергоресурсов (электроэнергия, природный газ, тепловая энергия, продукты разделения воздуха и т.п.), видам учета (коммерческий, технический), уровням энергоучета (поагрегатный/межцеховой), охватываемым подразделениям, типам агрегатов;
4. Проверяем соответствие существующих на предприятии узлов учета требованиям проекта по полноте и точности учета, по возможностям интеграции;
5. Определяем перечень интегрируемых в систему, модернизируемых, создаваемых узлов учета с указанием точек учета, типов средств измерения, интерфейсов сбора данных;
6. Формируем и утверждаем программу поэтапной разработки, установки и интеграции узлов учета в единую информационную систему.

Такой подход позволяет обеспечить необходимую для анализа и поддержки принятия решений в области энергоменеджмента, полноту и точность данных по фактическому энергопотреблению и при этом сократить первоначальные затраты на проект, обеспечив его экономическую целесообразность и инвестиционную привлекательность для Заказчика.

Основные технические решения для систем технического учета ТЭР

Проекты создания автоматизированных систем учета энергоресурсов включают в себя:

1. средства измерений (измерительные трансформаторы, датчики расхода, температуры, давления);
2. шкафы учета энергоресурсов: вторичные преобразователи (электросчётчики, тепловычислители, устройства сбора и передачи данных), преобразователи интерфейса, сетевое оборудование, блок питания;
3. серверы сбора и обработки информации;
4. автоматизированные рабочие места оперативного персонала и удаленных пользователей.

Узлы технического учета энергоресурсов

Для учета электрической энергии применяется трехуровневая система, в которой подключение к электросети производится через измерительные трансформаторы тока и напряжения, первичные данные поступают на электросчетчик и далее на устройство сбора и передачи данных (УСПД).

Узел учета жидких и газообразных энергоносителей (тепловой энергии, природного газа, ХВС, ГВС, продуктов разделения воздуха) представляет собой комплекс оборудования, включающий первичный преобразователь расхода (сужающее устройство, трубка Вентури, осредняющая напорная трубка, турбинный счетчик или датчик расхода), датчики давления, температуры, вычислитель, преобразователь интерфейсов, сетевое оборудование, блок питания. Конструктивно узел учета может быть реализован как в моноблочном исполнении, когда расходомер и вычислитель размещены в едином корпусе, так и в раздельном исполнении, кода вычислители устанавливаются отдельно в удобном для доступа месте.

Выбор первичных преобразователей расхода осуществляется с учетом особенностей точек учета:

1. тип измеряемой среды (жидкие теплоносители, газообразные продукты, пар, сточные воды);
2. эксплуатационные характеристики трубопровода (конфигурация, диаметр, расход, давление, температура энергоносителя);
3. климатические условия эксплуатации.

Например, для измерения расхода газообразных продуктов в трубах диаметром до 300мм обычно применяются расходомеры на базе ОНТ, при диаметре от 60 до 300 мм. – расходомеры погружного типа, до 60 мм. – проточного типа.

Система сбора и обработки данных по энергопотреблению

Для подключения узлов учета к информационной сети компании они оснащаются преобразователями интерфейса и сетевыми коммутаторами. Если прямое подключение к локальной сети невозможно или нецелесообразно, сбор данных с узла учета осуществляется по беспроводному каналу связи.

Уровень сбора и обработки данных составляют:

1. серверы ввода/вывода, обеспечивающие сбор верификацию, сжатие данных и передачу их на серверы СУБД;
2. серверы СУБД, выполняющие функции хранения и представления информации по запросам пользователей.

Для повышения отказоустойчивости системы уровень сбора и обработки данных может быть выполнен с применением резервирования.

Основные функциональные возможности систем технического учета энергоресурсов

Системы технического учета топливно-энергетических ресурсов предназначены для получения достоверной информации о распределении и потреблении различных энергоресурсов внутри предприятия. Они позволяют решить следующие задачи:

1. Учет энергоресурсов на уровне отдельных производственных подразделений (переделов, участков, цехов, производственных линий), агрегатов и технологических установок;
2. Предоставление объективной информации для контроля и управления распределением энергоресурсов. Ведение схем распределения электроэнергии, расчет согласованных балансов по видам энергоресурсов;
3. Предоставление объективной информации по поставкам ТЭР субабонентам;
4. Формирование оперативной и сводной отчетности заданных форм с различной периодичностью (смена, сутки, месяц и т.д.);
5. Непрерывный мониторинг исправности датчиков, счетчиков, каналов связи;
6. Хранение и предоставление пользователям ретроспективной информации о распределении и потреблении энергоресурсов в формате графиков, таблиц, диаграмм, панелей показателей и т.д.

Система учета ресурсов

Зачем необходима система учета ресурсов

В настоящее время экономия электроэнергии на предприятии является актуальной задачей. Эта задача будет актуальна и в будущем. Экономия электроэнергии на предприятии подразумевает сокращение расхода (потерь) энергетических ресурсов на каждом из этапов их использования.

Для того, чтобы реализовать данную задачу нужно обладать достоверной информацией о текущем положении на предприятии. Для этого необходим учет ресурсов. Естественно, чтобы отслеживать показатели использования электроэнергии на предприятии используют счетчики. И, казалось бы, для получения достоверной информации будет достаточно снять с них показания и обработать данные. Тем не менее, снять показания со всех точек учета одновременно практически невозможно и виной тому, в первую очередь, человеческий фактор. Чтобы экономия электроэнергии на предприятии была осуществима, необходима непрерывная работа системы учета ресурсов в автоматическом режиме. Более того, система учета ресурсов позволяет также производить сбор информации о генерации и потреблении энергоресурсов, то есть производить учет ресурсов с привязкой по времени.

Преимущества автоматизированной системы учета ресурсов

Автоматизированная система учета ресурсов позволяет производить сбор данных непрерывно и автоматически. Это аппаратно-програмный комплекс, в состав которого входят приборы учета, контроля, программное обеспечение и управляющие устройства. Благодаря точной оптимизации работы системы, есть возможность считывать показаний одновременно с нескольких счетчиков в заданные временные интервалы (секунды, минуты, часы).

Используя эти данные можно рассчитывать большое число параметров, к примеру, потребляемую мощность. Система учета ресурсов дает возможность контролировать мощность, оперативно выявлять нарушения режима потребления энергии. Таким образом, автоматический учет энергоресурсов и экономия электроэнергии на предприятии — процессы взаимосвязанные. Система учета ресурсов позволяет сделать их использование более эффективным, тем самым достигается экономия электроэнергии.

Системы учета энергетических ресурсов

Компания «АИС-групп» предлагает комплекс услуг по внедрению автоматизированных систем учета ресурсов для промышленных предприятий, а также энергетики:

• Анализ существующей системы учета ресурсов;
• Разработка и согласование технических требований к системе;
• Поставка необходимого оборудования для систем учета;
• Монтаж, пуско-наладочные работы, ввод в эксплуатацию системы учета ресурсов;
• Разработка документации;
• Интеграция систем технического и коммерческого учета с уже имеющимися системами на предприятии

Экономия электроэнергии на предприятии

В результате внедрения на предприятие автоматизированной системы учета ресурсов от компании «АИС Групп» клиент получает: увеличение достоверности информации, которую предоставляет система учета ресурсов, оперативность сбора данных, а также возможность построения различных схем контроля распределением энергии и мощности, цель которых – экономия электроэнергии на предприятии, сокращение затрат, и общее повышение эффективности работы.

Задача 1.1

Определить экономию электроэнергии в рублях в линии электропередач, от замены электродвигателя напряжением на 380 В на 6кВ. Длина ВЛ от подстанции к двигателю, мощность ЭД и время часов работы в год приведены по варианту в таблице 1.

Таблица 1.

№ Варианта	Длина ВЛ L ,м	Мощность ЭД Рном эд ,кВт	Время работы Тг ,ч
3	300	315	5600

I. Расчитаем годовые потери до замены ЭД ,

1. для этого расчитаем потери в линии

sРл =3*I²*Rл

где I – ном. ток нагрузки

Rл – активное сопротивление линии

2. Расчитаем ток нагрузки.

Р = U*I; I1 = P/U1; I = 315/0.38 =828.95 А

3. Расчитаем сопротивление линии.

R л = g*L/S

g – удельное сопротивление проводника

L – длина линии

S – сечение проводника

Rл = 300g/S

4. Расчитаем потери в линии.

s Р1=3*828.95²*300g/S =618442292g/S кВт

5. Расчитаем годовые потери электроэнергии.

s W1 =sP1*Тг

sW1 = (618442292g/S)*5600 =3.4632768*1012g/S кВт*ч

II. Расчитаем потери после замены ЭД .

6. Номинальный ток нагрузки.

I2 = P/U2 I = 315/6=52.5 А

7. Потери в линии.

s Р2=3*52.52*300g/S=2480625g/S кВт

8. Годовые потери.

s W2=(2480625g/S)*5600 = 1.38915*1010 g/S кВт*ч

9. Расчитаем экономию эл. Энергии при переводе с 380 В на 6кВ

sW = sW1 — sW2

s W = 346.32768*1010g/S –1.38915*1010 g/S = 344.93853*1010 g/S

10. Экономия электроэнергии в рублях.

s Э =sW* Суэ ,где Суэ = 0,34 руб/кВт*ч

sЭ = 344.93853*1010 g/S*0.34 = 117.2791002*1010 g/S руб/кВт*ч

Наиболее точный результат получится ,если будет известно сечение провода.

Задача 1.2

На подстанции установлено n трансформаторов. Построить кривые зависимости потерь от натрузки тр-ов sWтр∑=ƒ(Sнагр) и выбрать оптимальный режим работы этих тр-ов при различных нагрузках. Число и технические данные приведены в табл. 2.6

Таблица 2.

№ Варианта	n , шт	S ном.т1 кВА	S ном.т2 кВА	S ном.т3 кВА	Тв , ч	Т раб , ч
3	2	100	160	—	8700	6000

Таблица 6.

Тип	Ном. мощность тр-ра , кВА	Вторичное напряжение ,кВ	sРх , кВт	sРкз , кВт
ТМ — 100/10	100	0.4	0.33	1.97
ТМ — 160/10	160	0.4	0.51	3.1

Суммарные потери активной энергии в двухобмоточных трансформаторах, при работе n тр-ов можно определить по выражению,кВт*ч

n n

s Wтр∑ =∑(sPxi*Tв) + k²з.т.* ∑(sPк.з.i* Траб) ,

i=1 i=1

n

где kз.т. = Sнагр∑/∑Sном.т.i

i=1

n – число работающих тр-ов

sРхi – потери х.х. i – го тр-ра при ном. напряжении

Тв – полное число часов работы тр-ра

sРк.з.i –потери к.з. i – го тр-ра при ном. напряжении

Траб – число часов работы тр-ра с ном. нагрузкой

S нагр∑ — суммарная нагрузка подстанции

S ном. т∑ — ном. мощность тр-ра

Суммарные потери при работе 1-го трансформатора

S нагр	0	50	100	150	200	250	300
К з.т.	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3
sW	2871	8781	14691	29466	50151	76746	109251

Суммарные потери при работе 2-го трансформатора

S нагр	0	80	160	240	320	400	480
К з.т.	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3
sW	4437	9087	23037	46287	78837	120687	171837

Суммарные потери при работе 2-х трансформаторов

Номинальная суммарная мощность 2-х тр-ов

S ном = (Sт1*Sт2)/(Sт1+Sт2) = 100*160/260 = 61.54 кВА

S нагр	0	30.77	61.54	92.31	123.08	153.85	186.42
К з.т.	0	0,5	1	1,5	2	2,5	3
sW	7308	14913	37728	75753	128988	197433	281088

Найдём нагрузку при которой потери будут одинаковые у обеих трансформаторов и узнаем при какой нагрузке Т2 будет использовать рентабельнее ,чем Т1.

s W1 = 2871+S/100*11820

s W2 = 4437+S/160*18600

примем sW1= sW2

отсюда 2871+S/100*11820 = 4437+S/160*18600

S = 803.0769 кВт

Задача №1.3

Определить годовую экономию электроэнергии на станке за счет ограничения холостого хода. Мощность электродвигателя станка Pном.эд., годовое число часов работы Тг и время работы на холостом ходу Тхх принять по варианту из таблицы 3.

№ варианта	Рном.эд , кВт	Тг ,ч	Тхх, в % от Тг
3	7.5	2300	25

Применение ограничителей холостого хода на станках, имеющих межоперационное время 10 секунд и более, всегда приводит к экономии электроэнергии. Годовая экономия электроэнергии определяется, кВт ч.

s W =Px*Тхх ,

где Рх = 0,2*Рном эд

Где Рх – мощность холостого хода, которое определяется, как сумма механической мощности холостого хода системы электропривода и потери мощности в стали электродвигателя, кВт.

Расчет :

Рх = 0,2*7,5=1,5 кВт Тхх = 2300*0,25 =575

Годовая экономия электроэнергии

sW = 1,5*575 =862,5 кВт

Задача №1.4

Определить удельную экономию электроэнергии, полученную на дуговой печи, при сокращении времени ее простоя. Номинальная мощность печи Рном., мощность холостого хода Рх, номинальный удельный расход электроэнергии Wуд.т и число часов простоя печи в течении суток принять по варианту из таблицы 4.

№ варианта	Емкость печи, т	Рном, кВт	Рх, в % от Рном	Wуд, кВт ч/т	Время простоя, ч
					Было	Стало
3	3	1500	20	800	5	1

Период простоя печи в нормальных условиях определяется временем, необходимым на слив металла, очистку печи, подварку пода и стен и загрузку шихты. Электроэнергия в период завалки шихты в печь не поступает, но аккумулированное в кладке печи тепло рассеивается кожухом и сводом, вследствие чего при включении печи в сеть часть энергии идет на нагрев футеровки. Потери на подогрев футеровки доходят до 15 – 20 % всей подведенной электроэнергии для очередной плавки. Наилучшим методом является механизированная загрузка сверху, обеспечивающая экономию удельного расхода электроэнергии 7 – 8 %.

Влияние простоев и задержек на удельный расход электроэнергии можно установить в зависимости от длительности простоев с отключением печи, учитывая потери холостого хода печи, кВт ч.

Wудtпр = (Рх*tпр + Рном(24-tпр))*Wуд/Рном(24- tпр)

Рх=Рном*20% = 1500*0,2= 300кВт

Где Рх – мощность холостого хода.

tпр – число часов простоев печи в течение суток.

Рном – номинальная мощность печи.

Wуд – номинальный удельный расход электроэнергии.

W уд1 = (300*5 + 1500(24-5))*800/1500(24-5) = 842,105 кВт*ч/т при простое 5 ч

Wуд2 = (300*1+ 1500(24-1))*800/1500(24-1) = 806,957 кВт*ч/т при простое 1ч

Удельная экономия электроэнергии, отнесенная к одной тонне выплавляемого металла определяется , кВт ч/т,

s Wуд.э = Wудt1 – Wудt2

Где Wуд t1 и Wудt2 – удельный расход электроэнергии печи для большего и меньшего числа часов простоя печи в течении суток, кВт ч/т.

s Wуд.э =842,105-806,957 = 35,148 кВт*ч/т при загрузке печи 1 т

sWуд.э.п. = 105,444 кВт*ч при полной загрузке

Задача №1.5

На водонапорной станции используется дроссельное регулирование напора и подачи воды (при помощи задвижек). Определить годовую экономию электроэнергии после внедрения частотного регулирования скорости вращения электродвигателей насосов для изменения напора и подачи воды. Характеристики насосных агрегатов и необходимый напор в сети принять по варианту из таблицы 5.

Годовая экономия электроэнергии после внедрения частотного регулирования скорости вращения электродвигателей насосов определяется по выражению, кВт ч

W г = (Нвых – Нсети)*Qф*Тг/367ηф

Где Нвых – напор на выходе насоса, можно принять равный номинальному напору насосного агрегата.

Нсети – напор поддерживаемый в системе.

Qф – фактическая подача воды, можно принять равный номинальной подаче насосного агрегата.

Тг – годовое время работы агрегата.

ηф – фактический КПД насосного агрегата.