ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод» (ОАО «КУМЗ») изготавливает различные виды продукции литейного, прокатного и прессового производств из алюминия и его сплавов. Эти производства характеризуются большой энергоемкостью, значительным потреблением электроэнергии, существенной составляющей энергозатрат в себестоимости выпускаемой продукции, наличием физически изношенного и морально устаревшего технологического и электрического оборудования [1]. Учитывая все возрастающий спрос на продукцию ОАО «КУМЗ», наиболее актуальными проблемами являются интенсивное развитие завода и повышение эффективности использования электроэнергии (ЭЭ).

Снижение затрат на электроэнергию предусматривает системный подход к решению ряда задач. К одной из них относится совершенствование и автоматизация расчета удельного электропотребления (УЭП) и норм удельного электропотребления (НУЭП) [2, 3].

Удельное электропотребление устанавливается в виде расходов электроэнергии на единицу выпускаемого вида продукции или удельных расходов ЭЭ на единицу продукции при выполнении технологической операции [4–8].

Нормы УЭП должны определяться для реальных технологических операций и используемого оборудования при их оптимальных режимах и профессиональной организации управления производством.

Нормы УЭП должныбыть динамичными, т.е. предусматривать механизм их снижения и реализацию всех возможных направлений энергосбережения: организационные направления, совершенствование технологии, модернизацию технологического и энергетического оборудования, внедрение новой техники и технологий, улучшение эксплуатации и технического обслуживания оборудования, автоматизацию циклов и установок, применение комплексной системы технического учета электроэнергии с дальнейшим ее развитием для эффективного управления распределением и потреблением электрической энергии.

Классификация норм удельного расхода электрической и тепловой энергии и топлива осуществляется по трем основным признакам: степени агрегации, составу расходов и периоду действия. Классификация норм УЭП приведена на 1.

Главными являются технологические нормы УЭП, так как они в основном определяют наибольшую долю потребляемой электроэнергии и характеризуют эффективность режимов работы технологических циклов и установок.

Нормы удельного электропотребления на каждый вид выпускаемой продукции позволяют:

– постоянно оценивать удельное электропотребление на каждый сортамент выпускаемой продукции, характеризующейся маркой сплава алюминия и геометрическими параметрами, и сравнивать его с соответствующим показателем НУЭП;

– оперативно определять первопричины отклонения от оптимальной величины НУЭП (технологические, организационные, эксплуатационные и др.), устранять и анализировать их возникновение;

– оценивать электроэнергетическую эффективность внедрения новых технологий и техники;

– стимулировать персонал за четкое ведение технологического цикла и проведение эксплуатационных мероприятий, обеспечивающих минимальное потребление электроэнергии;

– создавать условия для внедрения комплексной системы автоматизации каждым производством;

– использовать как организационное энергосберегающее мероприятие при разработке и реализации Целевой комплексной программы энергосбережения завода.

Основополагающей для определения НУЭП является методика расчета данного показателя для каждого вида продукции. Известные методики расчета НУЭП дают или значительную погрешность, или требуют большое количество технологических параметров и характеристик. Они также не учитывают специфику технологических циклов и оборудования ОАО «КУМЗ». Поэтому требуется разработка методики расчета НУЭП для всех видов основных производств, которая была бы лишена указанных недостатков. Она должна базироваться на фактических данных потребления электроэнергии каждой технологической операцией, проводимой при получении продукции с учетом регламента технологических циклов. Поэтому определяющими при разработке методики расчета НУЭП являются технико-экономические карты (ТЭК), составленные для каждого вида продукции.

Основой методики расчета норм удельного электропотребления и УЭП при производстве продукции ОАО «КУМЗ» являются следующие положения:

Методика является обобщенной, т.е. может быть использована для расчета НУЭП всех видов продукции и для всех сортаментов, производимых в ОАО «КУМЗ».

Обобщенная методика расчета НУЭП дополняется частными методиками, отражающими специфику каждого производства (например прокатного, прессового, плавильно-литейного и др.) и режимы электропотребления приемниками электроэнергии различных технологических циклов (операций), механизмов и установок.

Методика справедлива для расчета технологических норм удельного электропотребления.

При использовании методики директивным документом и основополагающей информацией является технико-экономическая карта, составленная специалистами ОАО «КУМЗ» для каждого вида и сортамента продукции.

Методика является комбинированной (расчетно-инструментальной), т.е. использует аналитические методы расчета и результаты измерений фактического электропотребления действующим электрооборудованием при выполнении технологических операций в цикле производства продукции.

Технологическая норма удельного электропотребления предполагает ведение оптимального производственного цикла изготовления продукции, т.е. в строгом соответствии с технико-экономической картой и с технологическим регламентом на каждую технологическую операцию (установку или систему), и при реализации эффективных режимов электропотребления приемниками электроэнергии.

Методика использует в расчетах потребляемую электроэнергию переменного тока, так как ведется ее коммерческий и технический учет, электроснабжение завода, производств и цехов осуществляется на переменном токе и подавляющее число приемников электроэнергии также переменного тока.

Методика предусматривает расчет норм удельного электропотребления для активной электрической энергии переменного тока, так как она преобразуется в другие виды энергии, используемые при выполнении технологических циклов и операций и, в основном, определяет электроэнергетические затраты при производстве продукции.

В качестве единицы измерения готовой продукции для большинства случаев принимается масса готовой продукции, равная 1 тонне.

1 В качестве единицы измерения активной энергии переменного тока, потребляемой приемниками электроэнергии, принимается 1 кВтч.

1 Удельное электропотребление вычисляется как отношение величины активной электроэнергии, затраченной на производство данного вида продукции, к массе готовой продукции и измеряется в кВтч/т.

Данные для расчета

Исходными данными для расчета норм удельного электропотребления при выпуске продукции являются:

– стандарт предприятия (Система менеджмента качества. Производственный цикл изготовления продукции из алюминия и алюминиевых сплавов);

– технико-экономические карты на изделие;

– технологические инструкции (регламенты) на выпускаемую продукцию;

– техническая документация и паспортные данные на приемники электроэнергии, технологические установки и механизмы;

– режимные карты на электротехнологические установки и селитровые ванны;

инструкции по эксплуатации электротехнического и технологического оборудования;

– нормативные показатели работы электротехнического и технологического оборудования, характеризующие оптимальные режимы его работы;

– плановые и фактические показатели по объему и выпуску продукции;

– данные о плановых и фактических расходах электроэнергии за предыдущие 1–2 года;

– результаты измерений времени продолжительности технологических операций, работы установок, механизмов и систем;

– результаты измерений активной энергии, потребляемой приемником электроэнергии за технологическую операцию;

–результаты измерений активной мощности на зажимах подключения приемников электроэнергии к электрической сети при продолжительном или специальном режиме работы технологической установки или механизма.