Audit Energetic

122
1 AUDITUL ELECTROENERGETIC

description

audit

Transcript of Audit Energetic

  • AUDITUL ELECTROENERGETIC

  • CAPITOLUL IAUDITUL ENERGETIC1.1. IntroducereAnaliza critic a eficienei utilizrii resurselor energetice alocate unei activiti desfurat ntr-un perimetru dat, cunoscut i sub denumirea de audit energetic, este una dintre componentele de baz ale oricrui program de aciune avnd obiectiv mbuntirea eficienei energetice. Auditul energetic reflect nivelul eficienei energetice atins n interiorul perimetrului analizat pe durata unui ciclu de activitate. n acelai timp, auditul energetic furnizeaz informaiile necesare pentru stabilirea celor mai potrivite i mai convenabile msuri i soluii n vederea creterii eficienei energetice a activitilor desfurate n cadrul organizaiei analizate.

  • Termenul de audit, din limba englez, echivaleaz, n limba romn, cu revizie contabil i nu cu bilan contabil. Revizia contabil presupune verificarea nregistrrilor, a calculelor efectuate i analiza critic a termenilor bilanului, finalizat cu o evaluare. Similar expresia energy audit, din limba englez, echivaleaz, n limba romn, cu termenul analiz critic a eficienei utilizrii energiei, sau cu sintagma, audit energetic.Facem meniunea c auditul energetic nu trebuie confundat cu bilanul energetic. Auditul energetic este o analiz a modului de valorificare a energiei consumate ntr-un perimetru dat, n timp ce bilanul energetic este doar unul din instrumentele acestei analize la care se recurge numai n anumite situaii.

  • Evaluarea eficienei energetice a activitii desfurate ntr-un contur dat nu necesit n mod obligatoriu cunoaterea tuturor termenilor bilanului energetic care intr n perimetrul analizat, ci doar a celor care intr n mod organizat i a cror valoare se reflect n costuri. n privina fluxurilor de energie care ies, acestea prezint interes pentru auditor doar n msura n care ele mai pot fi valorificate.Aadar, n cadrul auditului, bilanul energetic constituie un instrument care permite obinerea unor informaii suplimentare, necesare de regul n situaiile n care se caut soluii concrete de mbuntire a eficienei energetice ntr-un perimetru circumscris unuia sau mai multor subsisteme aparinnd sistemului analizat.

  • Bilanul energetic poate contribui la verificarea indicaiei unui aparat de msur, la msurarea unui flux de energie care n mod normal nu se msoar, sau la estimarea unui flux de energie care nu se poate msura. Bilanul energetic al unui contur, care poate include transformatoare de energie sau consumatori finali de energie, pune la dispoziia auditorului informaii suplimenatre referitoare la coninutul de energie al unor fluxuri ce nu fac obiectul auditului propriu-zis. Pe baza acestor informaii suplimentare auditorul poate propune sau recomanda n cunotin de cauz anumite msuri i/sau soluii de mbuntire a eficienei energetice.

  • ntocmirea unui audit energetic implic stabilirea clar a limitelor perimetrului analizat i a perioadei de timp pe durata creia se face analiza. Perimetrul poate cuprinde o ntreag organizaie (regie, companie, societatea, grup, trust, ntreprindere), o sucursal a unei organizaii cu contabilitate proprie sau o cldire. El poate cuprinde elemente care nu sunt neprat situate pe acelai amplasamant, dar ntre care exist legturi i/sau schimburi materiale (cabluri de for, conducte, instalaii sau sisteme de transport).

  • 1.2. Auditul energetic preliminar

    Auditul energetic preliminar este de regul unul general, n care ntreg sistemul analizat este considerat ca o cutie neagr. Nu se iau n considerare nici componena i structura sistemului, nici relaiile i interdependenele ntre subsistemele care l compun. Intrrile i ieirile sunt definite numai n raport cu conturul general.Datele necesare pentru ntocmirea auditului preliminar, care este recomandabil, cel puin pentru obiectivitate, s fie ntocmit de o persoan din afara organizaiei respective, sunt urmtoarele:

  • Numele i adresa organizaiei,Natura activitii sau activitilor organizaiei,Statutul juridic i comercial (forma de organizare, forma de proprietate, sectorul de activitate, tipul afacerii),Numele, funcia i adresa persoanei de contact, Numrul angajailor,Programul de lucru (zilnic, sptmnal, lunar, anual, numr de schimburi),Istoricul consumurilor de energie pe o anumit perioad de funcionare normal (cel puin pentru ultimii 5 ani de activitate),Factura energetic anual detaliat pentru ultimul an financiar,Alte date disponibile, brute sau prelucrate, privind consumurile absolute i specifice de energie ale organizaiei pe ultimul an financiar (provenite din sistemul propriu de monitorizare), Date privind volumul i structura activitii organizaiei pentru aceeai perioad de timp.Schemele fluxurilor tehnologice,Date tehnice despre principalele echipamente consumatoare de energie.

  • Un istoric al consumurilor energetice din ultimii 5 sau chiar 10 ani de activitate normal este necesar pentru stabilirea unui eventual raport ntre volumul i structura activitii i volumul i structura facturii energetice. Aceste date provin din evidenele contabile ale organizaiei care nregistreaz facturile energetice la capitolul cheltuieli. Ele permit calcularea unor indicatori globali (consumuri specifice de energie, cheltuieli specifice cu energia) pe baza crora rezultatele obinute de ctre organizaia analizat se pot compara cu un set de valori de referin (date de proiect, rezultatele altor organizaii aparinnd aceluiai segment de activitate, valorile minime teoretice ale consumurilor specifice de energie, realizri anterioare ale organizaiei respective n anumite condiii). Indicatorii specifici prezint avantajul c nu sunt influenai de modificri n structura produciei, de extinderea sau diversificarea activitii.

  • Informaiile pe ultimele 12 luni privind consumurile energetice i producia sunt necesare pentru a se deduce ritmicitatea procesului de producie i a se evalua importana cheltuielilor cu energia pentru principalele fluxuri tehnologice i echipamente.Datele tehnice ale principalelor echipamente pot fi utile pentru a se realiza o analiz de defalcare a costurilor.

  • Auditul energetic se ntocmete pentru o perioad de timp egal cu durata unui ntreg ciclu de activitate (ciclu de fabricaie, ciclu climatic). Eficiena eergetic nu se evalueaz pentru perioade mai scurte (o or, o zi, o sptmn, o lun) deoarece rezultatele astfel obinute nu sunt n general relevante. Datele culese se vor centraliza ntr-un tabel cum este tabelul.1.1.

    Tabelul 1.1. Valori ale consumurilor de energie pentru auditul preliminar

  • 1.3. Auditul energetic propriu-zis Auditul energetic propriu-zis urmeaz ntocmirii auditului preliminar. Acesta se efectueaz n scopul corectrii i completrii sistemului de monitorizare cu toate elementele cerute de ctre auditorul exterior. n comparaie cu auditul preliminar, auditul energetic propriu-zis este mai detaliat, oferind posibilitatea identificrii subsistemelor unde se consum cea mai mare parte din energia intrat n conturul care delimiteaz organizaia analizat i a evalurii separate a fiecruia dintre ele. Denumite centre de consum energetic, acestea vor constitui zonele care n mod obligatoriu trebuie monitorizate separat.

  • Definirea limitelor fiecrui centru de consum energetic se face ntr-un mod convenabil, lundu-se n considerare criteriile tehnologice, funcionale, administrative sau de alt natur. Pentru fiecare astfel de centru de consum se prevede posibilitatea msurrii i consemnrii separate a consumurilor pe tipuri de purttori de energie i a volumului activitii.ntocmirea auditului energetic implic un inventar al surselor de alimentare cu purttori de energie exterioare conturului, care trebuie s acopere urmtoarele probleme:tipul i caracteristicile purttorului de energie furnizat de sursa extern,caracteristicile cererii de energie acoperite de ctre sursa extern,tariful actual stabilit prin contractul de livrare i tarifele alternative disponibile,alte aspecte legate de statutul, amplasarea i capacitatea sursei externe, de condiiile i de restriciile de livrare, stabilite sau nu prin contract.

  • n interiorul conturului analizat se ntocmete un inventar al consumatorilor finali de energie, organizai sau nu pe centre de consum energetic, precum i un inventar al transformatoarelor interne de energie. Inventarul consumatorilor finali trebuie s pun n eviden urmtoarele aspecte:natura activitii sau procesului tehnologic care primete fluxul de energie,tipul, parametri i sursa din care provine fiecare flux purttor de energie,caracteristicile cererii de energie, pentru fiecare tip de purttor de energie,legturile tehnologice cu ali consumatori finali i consecinele acestor legturi asupra caracteristicilor cererii de energie,

  • natura i potenialul resurselor energetice secundare disponibilizate din motive tehnologice,starea tehnic a instalaiilor la momentul ntocmirii auditului.

    Transformatorii interni de energie (centrale termice, centrale electrice de termoficare, instalaii frigorifice, staii de aer comprimat, staii de pompare) alimenteaz de obicei mai muli astfel de consumatori finali. Pentru fiecare transformator intern de energie se recomand a fi specificate urmtoarele aspecte:natura, sursa i caracteristicile fluxurilor de energie care intr,tipul transformrii suferite, randamentul realizat, alte caracteristici tehnice,natura i parametri fluxului sau fluxurilor de energie care ies,

  • capacitatea instalat a transformatorului energeticconsumatorii sau centrele de consum alimentate,modalitatea de alimentare a conumatorilor i consecinele ei (direct, prin intermediul unei reele de distribuie),natura, potenialul energetic i impactul asupra mediului pentru fiecare din fluxurile de energie evacuat n atmosfer,starea tehnic a instalaiilor i a sistemului de distribuie la momentul ntocmirii auditului.

  • ntocmirea auditului nu presupune n mod obligatoriu ntocmirea n prealabil a unuia sau mai multor bilanuri energetice. Auditul energetic propriu zis include anumite pri din bilanul energetic ntocmit pe durata unui ciclu de activitate. Termenii bilanurilor energetice pe perioade scurte (o or, un schimb, o arj) nu se regsesc ca atare n valorile care stau la baza ntocmirii auditului. n ciuda caracterului lor detaliat, aceste bilanuri nu sunt relevante pentru auditor dect n cazurile n care rezultatele obinute pentru un an sau o perioad mai lung de timp indic existena unor puncte de ineficien energetic n interiorul conturului analizat. Ele stau la baza analizei care succede auditul propriu zis i care are ca obiectiv stabilirea msurilor i aciunilor destinate s mbunteasc situaia sub aspectul eficienei energetice.

  • Consumurile de energie consemnate ntr-un prim audit energetic nu trebuie s provin nici mcar n parte din indicaiile unor aparate de msur instalate de auditor n mod special numai pentru perioada ntocmirii auditului energetic. Ele trebuie s fie obinute exclusiv prin intermediul sistemului propriu de monitorizare al organizaiei, care i menine configuraia i dup finalizarea auditului.Economisirea energiei consumate presupune mai nti msurarea ei. ntocmirea auditului propriu-zis se bazeaz pe indicaiile aparatelor de msur care fac parte n mod normal din dotarea sistemului intern de monitorizare al organizaiei. Unele din aceste aparate constituie baza de facturare n raport cu furnizorii externi de energie. Dac acurateea indicaiilor unuia sau mai multor aparate care constituie baza de facturare este pus la ndoial, fie de ctre furnizor, fie de ctre consumator ntocmirea unui audit energetic este i ea sub semnul ntrebrii.

  • Modul de ntocmire, gradul de detaliere i modul de exprimare a mrimilor prezentate i calculate depind de scopul auditului i trebuie s fie pe nelesul celui cruia este destinat. Auditul energetic, ntocmit pe baza datelor msurate sau pe baza prelucrrii acestora, poate conine mrimi exprimate n uniti fizice (de putere sau de energie) sau n uniti valorice (monetare). Trebuie precizat faptul c n bilanurile energetice mrimile care intr i cele care ies se exprim numai n uniti fizice de putere sau de energie. n cadrul auditului energetic se obinuiete recurgerea la exprimarea valoric a acestora, care prezint avantajul c asigur cea mai corect echivalare a tuturor formelor de energie consumate i are i un caracter mai accesibil.

  • ntocmirea unui singur audit nu rezolv definitiv problema eficienei energetice ntr-un perimetru dat. Aplicarea tehnicilor managementului energiei trebuie s fie o preocupare continu, ceea ce conduce printre altele la necesitatea repetrii auditului cu o anumit periodicitate.

  • 1.5. Obinerea de informaii de management energetic prin audit energetic

    Un audit energetic corespunztor poate recomanda opiunile cele mai eficiente de economisire a energiei, de funcionare a echipamentelor, proceselor i combustibililor alternativi. Aa cum s-a artat mai sus, un audit energetic este o verificare tehnic a utilizrii energiei ntr-o instituie sau un proces pentru a determina unde se pot face economii. La fel cum auditurile financiare verific managementul i monitorizarea banilor, un audit energetic stabilete modul n care energia este gestionat ntr-o organizaie i procedurile prin care este controlat.

  • Un audit energetic nu reprezint un substitut pentru un program de management energetic care este integrat cu operaiile din organizaie. Auditul energetic este doar un element al sistemului de informare a managementului energetic. Fr un management de suport i o structur de implementare, unele msurile propuse de un audit energetic nu se pot aplica. Un audit energetic poate duce la economii financiare, compara costurile energetice ale firmei cu altele corespondente i s ofere informaii despre mbuntiri posibile. n fig. 1. se poate obseva c auditul energetic este doar unul din multiplele sisteme de informare ale managementului energetic.

  • Fig.1.1. Sistemele de informare pentru managementul energiei

  • 1.5.1. Motive pentru a apela la un audit energetic

    Cele mai bune argumente pentru un audit energetic sunt cele care implic direct interesele firmei. Auditurile implic economii financiare poteniale. Dintr-un audit bine realizat pot fi obinui indicatori care s compare consumul firmei respective cu cele ale unor procese similare. De asemenea se pot obine informaii pentru a justifica posibilele schimbri i mbuntiri. Opiunile pentru mbuntiri sunt astfel aezate n contextul financiar. Este posibil s se pondereze costurile mbuntirilor cu viitoarele reduceri ale costului energiei i s se stabileasc prioriti ale opiunilor n raport cu costurile i beneficiile. Deoarece energia este o parte a oricrei activiti industriale sau comerciale, un audit expune oportunitile de mbuntire a productivitii, confortului sau a siguranei. Aceste beneficii suplimentare depesc adesea profiturile disponibile din oportunitile de economisire a energiei.

  • Analiza istoricului utilizrii energiei trebuie s compare utilizarea prezent a energiei cu anii anteriori, i s analizeze tiparul de utilizare pentru vrfuri sau goluri neuzuale i variaii sezoniere. Analizele tehnice reprezint partea central a unui audit. De exemplu, un auditor care revizuiete facilitile tehnice ale unui sistem de iluminat face aprecieri/comentarii cu privire la:condiia i durata de via potenial rmas,mentenana,probleme de siguran,respectarea normelor acceptate pentru iluminat,consumul de energie,compararea consumului de energie cu valori de referin.

  • 1.5.2. Raportarea datelor. Valorificarea recomandrilorUn raport lung este dificil de citit i de neles. Din acest motiv se recomand ca raportul de audit s conin analize scurte i clare, tabele i grafice uor de citit i interpretat, explicaii concise i costuri clar ierarhizate cu perioade de recuperare. Perioada de recuperare este un instrument util n ierarhizare, dar poate subestima beneficiile pe termen lung ale proiectelor de eficientizare energetic. Acest lucru poate fi evitat prin specificarea tipului de analiz pe termen lung utilizat n mod curent de organizaia analizat.

  • Obinerea celor mai bune rezultate dintr-un audit ncepe cu procesele i procedurile de management energetic care sunt utilizate de angajaii organizaiei analizate. Pentru ca un audit s ofere informaii valabile care s conduc la implementarea unor schimbri reale n utilizarea energiei, este necesar ca aceste informaii s fie utilizate n programul de management energetic.Ideal ar fi ca firma s aib un program de management energetic angajat deja. Acest lucru implic:politic i strategie de management energetic,proceduri de management energetic integrate n managementul de ansamblu i operativ,resurse de echip cu responsabiliti definite i autoritate.Auditul energetic este doar unul din sistemele de informare pe care un program de management energetic l are la dispoziie.

  • CAPITOLUL IIBILANUL ENERGETIC, INSTRUMENT AL ANALIZEI ENERGETICE PENTRU UN CONTUR DAT2.1. GeneralitiBilanul energetic reprezint metoda sistematic ce permite analiza utilizrii energiei ntr-o activitate oarecare. ntocmirea unui bilan energetic la nivelul unui contur dat permite obinerea unei reprezentri accesibile a modului n care fluxurile de purttori de energie intrate se distribuie, se transform, sunt consumate i ies din conturul analizat.

  • Conturul de bilan este suprafaa imaginar nchis n jurul unui echipament, instalaie, cldire, secie, uzin, agent economic, n funcie de care se definesc fluxurile de energie care intr i cele care ies. Conturul de bilan poate cuprinde n principiu o ntreag ntreprindere, o secie de producie, un lan tehnologic, o cldire, un agregat tehnologic, un aparat. Conturul considerat poate cuprinde elemente care nu sunt neaprat situate pe acelai amplasament, dar ntre care exist legturi materiale (cabluri de for, conducte, instalaii sau sisteme de transport).Bilanul energetic are la baz legea conservrii energiei, scopul su fiind identificarea i stabilirea mrimii tuturor cantitilor sau fluxurilor de energie care intr i care ies din perimetrul analizat ntr-o anumit perioad de timp.

  • ntocmirea corect a unui bilan energetic presupune n primul rnd stabilirea precis a limitelor conturului n interiorul cruia se desfoar activitatea analizat i a perioadei de timp considerate. n funcie de fenomenele fizice i chimice care au loc n interiorul conturului delimitat, se definesc categoriile de fluxuri energetice care sunt urmrite la ntocmirea bilanului. Din aceast categorie fac parte cldura fizic (sensibil), cldura latent, puterea calorific, efectul termic al reaciilor chimice, lucrul mecanic, energia potenial, energia electric.Reprezentarea grafic a rezultatelor obinute prin ntocmirea bilanului se face de obicei cu ajutorul diagramelor Sankey. Este o metod simpl i sugestiv, accesibil specialitilor i nespecialitilor, deopotriv.

  • Rezultatele bilanurilor energetice vor fi utilizate pentru:fundamentarea msurilor de economisire a resurselor energetice, de modernizare a instalaiilor i de cretere a eficienei economice,stabilirea cantitilor absolute i specifice de energie consumate n, respectiv, rezultate din procesul tehnologic analizat,stabilirea cantitilor de mas i de energie care prsesc procesul examinat la un nivel energetic suficient pentru a fi reutilizate,stabilirea pierderilor de energie aferente procesului, ca loc i valoare,estimarea nivelului tehnic i energetic al procesului examinat.

  • 2.2. Definiii i clasificriBilanul energetic reprezint metoda sistematic de urmrire i contabilizare a fluxurilor energetice. n sistemele industriale i n instalaii, bilanul energetic servete la verificarea conformitii rezultatelor funcionrii cu datele de referin.Bilanul electroenergetic reprezint tipul de bilan energetic care urmrete contabilizarea fluxurilor de energie electric.Bilanul termoenergetic reprezint tipul de bilan energetic care urmrete contabilizarea fluxurilor de energie termic (inclusiv cea eliberat prin arderea combustibililor).Bilanul complex reprezint tipul de bilan energetic care urmrete contabilizarea tuturor formelor de energie ale cror fluxuri sunt monitorizate n interiorul conturului de bilan.

  • Conturul de bilan este suprafaa imaginar nchis n jurul unui echipament, instalaie, secie, uzin, agent economic la care se raporteaz fluxurile de energie care intr, respectiv, ies din contur.Procesul tehnologic cuprinde o succesiune de activiti care concur la realizarea unui produs finit/semifinit, caracteristic agentului economic ce are n patrimoniu tot ce este n conturul de bilan analizat sau auditat.Procesul de transformare energetic reprezint procesul care are drept scop trecerea de la o form sau un purttor de energie la o alt form sau purttor de energie sau modificarea parametrilor caracteristici ai unei forme sau ai unui purttor de energie.Procesul de consum final de energie este procesul n care energia este folosit n scopul realizrii de produse neenergetice sau de prestri de servicii. Dup procesul de consum final de energie nu mai au loc transformri energetice.

  • Echipamentul este agregatul n care se desfoar un proces tehnologic.Instalaia este obiectivul rezultat prin conectarea funcional a mai multor echipamente cu scopul de a se crea condiiile de desfurare a unui proces tehnologic complex, la sfritul cruia rezult unul sau mai multe produse, intermediare sau finale.Secia este subunitatea administrativ-organizatoric a unei uzine (fabrici), care dispune de una sau mai multe linii tehnologice.Uzina este unitatea administrativ-organizatoric, care reunete, dup complexitate, mai multe secii i are ca obiect realizarea unor produse finite. Sinonim: fabric.Agentul economic este unitatea administrativ-organizatoric cu personalitate juridic, care desfoar activitate lucrativ.

  • Clasificarea bilanurilor energeticeBilanurile energetice se clasific dup urmtoarele criterii:1. dup conturul de cuprindere:- bilan pe echipament,- bilan pe instalaie,- bilan pe secie,- bilan pe uzin,- bilan pe agent economic.2. dup felul de energie:- bilan termoenergetic,- bilan electroenergetic.

  • 3. dup natura purttorilor de energie:- bilanul pe combustibil,- bilanul pe abur,- bilanul pe ap de rcire,- bilanul pe ageni frigorifici,- bilanul pe aer comprimat (tehnologie, de msur i control),- bilanul pe azot i oxygen,- bilanul pe alte materiale cu rol de purttor (de exemplu: piesele calde care rezult dintr-un proces tehnologic).4. dup numrul formelor de energie:- bilan simplu (termoenergetic sau electroenergetic),- bilan complex (termoenergetic i electroenergetic).

  • 5. dup coninut i etap de elaborare:- bilan de proiect,- bilan de omologare,- bilan de recepie,- bilan real,- bilan optim.6. dup felul fluxurilor de energie considerate:- bilan energetic calitativ (sau bilan exergetic);- bilan energetic cantitativ.

  • 2.3. Principii generale de elaborare i analiz a bilanurilor energeticeBilanul energetic este o form practic de exprimare a principiului conservrii energiei i pune n eviden egalitatea ntre energiile intrate i cele ieite din conturul analizat pentru o anumit perioad de timp.Energiile ieite din conturul bilanului se compun din energiile sub orice form folosite n mod util i pierderile de energie.n mod convenional sunt considerate energie util urmtoarele:pentru acionrile electrice: diferena dintre energia absorbit din reea i suma cantitilor reprezentnd pierderile electromagnetice i mecanice n electromotorul i mecanismul antrenat,

  • pentru acionrile mecanice: energia echivalent lucrului mecanic la arborele mainii de acionare,pentru acionrile mecanice ale generatoarelor electrice: energia la bornele generatorului minus energia consumat de serviciile proprii ale grupului,pentru generatoarele de abur, energia coninut de aburul debitat n conduct, mai puin energia echivalent absorbit de serviciile proprii ale generatorului de abur,pentru procesele termice: cldura necesar pentru nclzirea, topirea, vaporizarea, uscarea materialelor dup caz, pn la atingerea parametrilor cerui prin reeta procesului tehnologic, precum i cldura absorbit de reaciile endoterme precum i cldura coninut n resursele energetice refolosibile, pe care procesul examinat le pune la dispoziia altor procese,

  • pentru procesele de transport: energia coninut de cantitile de combustibil sau de ceilali purttori de energie rmase dup transport i operaiile de manipulare de la ncrcare/descrcare,pentru elementele de reea electric (transformatoare, linii, bobine de reactan etc.): energia la bornele aval ale elementului considerat,pentru procesele de sudur electric, de electroeroziune, de acoperiri metalice .a.: energia la bornele de alimentare a electrozilor,pentru iluminatul electric: energia fluxului luminos util (se preia din manuale, prospecte, buletine de ncercare etc.),pentru procesele electrochimice (electroliz, galvanotehnic etc.): energia teoretic necesar reaciilor chimice specifice procesului, determinat prin calcul,pentru procesele de transformare a energiei: energia obinut dup transformare.

  • Pierderile de energie aferente procesului tehnologic sunt considerate urmtoarele:cldura sensibil coninut de gazele de ardere sau/i de gazele tehnologice rezultate din proces, la temperatura cu care acestea prsesc procesul sau, dup caz, instalaia de recuperare a resursei energetice refolosibile,cldura nedezvoltat ca urmare a unei combustii incomplete (chimic sau mecanic) aferent procesului tehnologic,cldura pierdut (radiaie i convecie) de suprafeele exterioare ale echipamentelor,cldura coninut n cantitile de mas care se pierd prin evaporare, purjare, drenare, decantare, reglare etc., sau prin neetaneitile instalaiei,

  • cldura sensibil a vaporilor evacuai n atmosfer de ctre mainile unelte (ciocane, prese), de ctre mainile termice cu piston sau de ctre conductele de nsoire (de meninere cald) a traseelor i rezervoarelor din industria chimic i similare,cldura evacuat din proces de ctre agenii de rcire, socotit la ieirea din proces, respectiv, din instalaia de recuperare (dac exist),cldura sensibil coninut n rebuturile de fabricaie, n deeuri, n materialele rezultate din proces ca asociate produsului propriu-zis (zgur, cenu, pulberi, balast, mas inactiv etc.) ca i cldura sensibil a produsului propriu-zis la ieirea din recuperatorul de resurs (dac exist) sau, n caz contrar, la ieirea direct din proces,cldura coninut de resursele energetice refolosibile la ieirea din proces, respectiv din instalaiile de recuperare (dac exist),energia electric pierdut prin efect Joule, efect Corona, ca i pierderile electromagnetice i mecanice ale motoarelor.

  • 2.3.1. Bilanul de proiectBilanul de proiect trebuie s reprezinte soluia optim, corespunztoare condiiilor tehnico-economice cele mai avantajoase realizabile n stadiul actual al tehnicii.Bilanul de proiect pentru echipament se elaboreaz pe baza calculelor analitice, a datelor furnizate de literatura de specialitate sau de situaii analoage cunoscute, oferte, documentaii, experien n exploatarea unor echipamente asemntoare, analiza comparativ a avantajelor i dezavantajelor de ordin tehnologic i energetic ale unor echipamente cunoscute, cu care se fabric acelai produs ca i cu echipamentul n curs de proiectare.

  • Bilanul de proiect pentru instalaie se elaboreaz de ctre proiectantul instalaiei, pe principiul conexiunii optime a echipamentelor care compun instalaia, n sensul corelrii caracteristicilor lor tehnologice i energetice, astfel nct s rezulte o instalaie care exploateaz optim resursa energetic pus la dispoziie. n cazul n care schema instalaiei se poate realiza n diverse variante de echipare, care, ndeplinind aceeai funcie, realizeaz consumuri energetice diferite, se va adopta configuraia care asigur cel mai mic consum de energie pe unitatea de produs.Bilanul de proiect reprezint obiectul de referin pentru bilanul de recepie.

  • 2.3.2. Bilanul de omologareBilanul de omologare valideaz concordana valorilor obinute prin msurtori de omologare cu cele de proiect, performanele echipamentelor (instalaiilor) la variaiile de regim de exploatare, ct i parametrii nominali ai echipamentului (instalaiei). n cazul n care la probele de omologare nu se realizeaz valorile de proiect, abaterile revin spre rezolvare proiectantului, iar valorile parametrilor tehnologici i energetici realizai la omologare devin valori de referin pentru bilanul de recepie.

  • 2.3.3. Bilanul de recepieBilanul de recepie se elaboreaz la punerea n funciune a unui echipament (instalaie) n condiiile concrete de exploatare. Se vor utiliza curbele de corecie date de fabricant pentru evaluarea abaterilor parametrilor reali de la valorile nominale (reet, temperatur, putere calorific, presiune, frecven etc.).Coreciile odat operate, diferenele pn la valorile nominale ale parametrilor evideniaz fie erori de montaj, fie erori de proiectare (n cazul n care omologarea s-a fcut echipament cu echipament i nu pe ansamblul instalaiei), fie nealinierea perfect a parametrilor individuali ai echipamentelor care compun instalaia.

  • Pn la rezolvarea definitiv a diferenelor, bilanul de recepie constituie bilanul de referin pentru unitatea de exploatare. Se vor efectua probe de funcionare i msurtori de bilan la cel puin trei niveluri de sarcin ale echipamentului (instalaiei) dintre care unul va fi la sarcina nominal.Valorile de referin se nscriu n cartea tehnic a echipamentului, respectiv a instalaiei.

  • 2.3.4. Bilanul real

    Bilanul real se refer la situaia n care se gsete, la un moment dat, un echipament (instalaie), punnd n eviden abaterile valorilor parametrilor reali de la valorile de referin stabilite n bilanul de recepie, cauzele i soluionarea acestora. Abaterile rezultate reprezint fie erori de ntreinere i exploatare, fie uzur.Bilanul real se elaboreaz opernd cu cantiti de energie msurate, completate cu valori calculate analitic. Se recomand ca n timpul probelor de bilan ncrcarea s fie egal, sau foarte apropiat de cea nominal. Bilanul real constituie baza pentru evaluarea potenialului de resurse energetice refolosibile.

  • 2.3.5. Bilanul optimizat

    Bilanul optimizat se elaboreaz de fiecare dat cnd se elaboreaz i bilanul real. El ia n considerare efectul implementrii msurilor de cretere a eficienei identificate prin analiza bilanului real.

    2.3.6. Bilanul simplu (termoenergetic, electroenergetic)Bilanul termoenergetic se refer la cldura fizic coninut n purttorii de energie (abur, ap fierbinte, gaze de ardere), precum i cldura reaciilor exoterme la care particip combustibilii i/sau materia prim.Bilanul electroenergetic se refer la energia electric.

  • 2.3.7. Bilanul complexReprezint cumularea celor dou categorii de bilanuri simple menionate, aplicate aceleiai instalaii, n aceeai perioad de timp. El comport transformarea n aceeai unitate de msur a energiei.Observaie: Eroarea maxim (nenchiderea bilanului) admis pentru toate tipurile de bilan energetic, trebuie s fie inferioar urmtoarelor valori:2,5%, n cazul bilanurilor n care principalele mrimi sunt determinate prin msurtori directe (metoda recomandat);5%, n cazul bilanurilor n care unele mrimi nu pot fi msurate direct, dar pot fi deduse cu suficient precizie prin msurarea altor mrimi (determinare indirect).

  • 2.4. Indicaii metodologice privind elaborarea bilanurilor energetice2.4.1. Indicaii metodologice generaleO lucrare de bilan energetic are structura urmtoare:Definirea conturului,Caracteristicile tehnice ale principalelor agregate i instalaii coninute n contur,Schema fluxului tehnologic,Prezentarea sumar a procesului tehnologic (parametrii tehnici i economici),Stabilirea unitii de referin asociate bilanului (or, ciclu, an, arj, ton),Aparate de msur folosite, caracteristici tehnice i clasa de precizie,

  • Schem i puncte de msur,Fi de msurtori,Ecuaia de bilan,Calculul componentelor de bilan (expresii analitice, formule de calcul),Tabelul de bilan i diagrama Sankey,Analiza bilanului (compararea componentelor utile i de pierderi cu cele realizate n procese i instalaii similare, de proiect, de recepie, de omologare, cunoscute pe plan intern, extern i n literatur),Bilanul optimizat,Plan de msuri i aciuni pentru creterea eficienei energetice,Calculul de eficien economic a principalelor msuri stabilite,Calculul elementelor de impact asupra mediului.

  • De regul, bilanul real se determin pentru urmtoarele mrimi ale sarcinii (ncrcare):- sarcin nominal,- sarcin maxim curent realizat n perioada analizat,- sarcin minim curent realizat n perioada analizat,- sarcin medie anual din perioadele de funcionare efectiv.n cazurile n care nu se pot crea condiiile necesare executrii bilanului la sarcinile de mai sus, se aleg cel puin trei mrimi ale sarcinii, n limitele normale de variaie ale acesteia, pentru care se elaboreaz bilanul. Pentru cazul sarcinii practic constante, bilanul se execut numai pentru aceast sarcin.

  • Observaie:Pentru recepia sau omologarea instalaiilor nu se efectueaz dect bilanuri orare sau pe cicluri de funcionare; nu se execut bilanuri anuale.Determinarea mrimilor necesare elaborrii bilanului se va face pe baza msurtorilor directe. n cazul cnd o mrime nu poate fi determinat direct, dar poate fi dedus cu suficient precizie prin msurarea altor mrimi, se admite s se aplice metoda determinrilor indirecte.Observaie:Unele elemente ale bilanului pot fi neglijate, dac determinarea lor comport dificulti apreciabile i reprezint mai puin de 1% din totalul energiei intrate sau ieite. Aceste elemente intr n poziia "necorelarea bilanului", care nu poate depi limita de 2,5 % din totalul energiei intrate. Aparatele folosite pentru msurtori trebuie s dispun de verificare metrologic n conformitate cu normativele n vigoare.

  • 2.4.2. Bilanul electroenergeticBilanul electroenergetic se elaboreaz difereniat pentru urmtoarele tipuri de echipamente i instalaii:Receptoare electrice,Elemente de reea.Observaii:Prin receptor electric se nelege ansamblul echipamentului electric i tehnologic:acionri electrice - motorul electric de antrenare i instalaia antrenat: moar, band rulant, pomp, compresor, maini unelte,procese electrotermice: nclzire electric cu rezistoare, nclzire cu arc electric, nclzire cu inducie electromagnetic, nclzire cu radiaii infraroii, mpreun cu incinta nclzit,procese de electroliz.

  • Prin elemente de reea se neleg: linii electrice, transformatoare, bobine de reactan, instalaii de compensare a factorului de putere, instalaii de filtrare - simetrizare etc.Bilanul electroenergetic pe un contur dat presupune:msurarea cantitilor de energie electric activ intrate n contur pe perioada de referin,determinarea prin calcul, pe baza aparatelor de msurare a puterii, sau a msurrii simultane a curentului, tensiunii i factorului de putere, a pierderilor de energie,stabilirea cantitilor de energie absorbite util, ca diferen a celor dou valori precedente.

  • Observaii:n majoritatea cazurilor, energia electric se transform, n cadrul conturului, ntr-o form de energie (mecanic, termic), uneori msurabil i ea, alteori nemsurabil;n unele cazuri, energia util poate fi direct calculat (deci nu ca diferen ntre energia intrat i suma pierderilor). Exemple: energia de pompare, energia necesar compresiei.Valorile care intervin n bilan sunt unele msurate, altele calculate, avnd fiecare erorile sale specifice de determinare.Este permis i msurarea indirect a energiei prin intermediul mrimilor putere i timp, intervalele de citire fiind de maximum 15 minute.n cazul receptoarelor ncrcate simetric (motoare electrice trifazate) este permis i msurarea monofazic, dup care valoarea msurat se nmulete cu numrul de faze.n lipsa aparatelor de msurare a energiei sau a puterii, este permis i determinarea ei prin calcul, pe baza msurtorilor simultane de curent, tensiune, factor de putere i timp, intervalele fiind mai mici de 15 minute.

  • n cazul n care n conturul considerat funcioneaz consumatori perturbatori, n calculele de bilan electric nu este permis folosirea aparatelor de msur curente. n asemenea cazuri, puterile se vor msura cu aparate specializate pentru regim deformant. Este permis i determinarea prin calcul a puterilor fundamentalei i armonicilor, folosind metodele analizei armonice. Pentru msurtori executate n spaii n care sunt prezente cmpuri electromagnetice importante (electroliz, reeaua scurt a cuptoarelor electrice cu arc .a.) se vor lua msuri de protejare prin incinte Faraday att a legturilor electrice la aparate, ct i a aparatelor propriu-zise.

  • Pentru un grup de motoare electrice, care au funcii tehnologice asemntoare i puteri apropiate (motoarele dintr-o secie de prelucrri mecanice, motoarele dintr-o schel de extracie a ieiului, motoarele dintr-o estorie .a.), este admis folosirea noiunii convenionale de "motor echivalent". El este motorul fictiv a crui putere nominal este egal cu suma puterilor nominale ale motoarelor reale pe care le cuprinde, puterea absorbit egal cu suma puterilor absorbite de motoarele individuale reale (care se citete ntr-un singur punct - la intrarea n contur) i are un grad de ncrcare :(2.1.)unde:Pabs, reprezint puterea absorbit,Pnom, reprezint puterea nominal

  • Cu ajutorul motorului echivalent se determin suma pierderilor n motoarele individuale reale. Ca valori nominale ale randamentului i factorului de putere ale motorului echivalent se consider valorile randamentului i, respectiv, factorului de putere ale motoarelor majoritare.Pierderile de energie n motoare electrice, se compun din pierderi electromagnetice i din pierderi mecanice. Pierderile electromagnetice apar n cuprul i fierul motorului, iar pierderile mecanice apar att n motorul propriu-zis, ct i n mecanismul antrenat. ntruct separarea pierderilor mecanice este adesea dificil, n bilanuri aceast separare, n general, nu se mai face. Metoda de determinare a pierderilor depinde de regimul de lucru al motorului.

  • n cazul proceselor electrotermice i de electroliz, bilanul electroenergetic se elaboreaz innd cont i de procesele termice i chimice desfurate. Energia electric este purttorul de baz, n timp ce cldura este folosit fie ca auxiliar, fie ca rezultat al transformrii energiei electrice. Sub aceast form ea genereaz resurse energetice refolosibile. Pentru aceste procese, energia electric intrat n contur se va stabili prin msurtori. Deoarece pe parcursul procesului energia se nglobeaz n produs i/sau n pierderi, energia util se va determina prin calcul (termotehnic, termochimic, electrochimie etc.).

  • Bilan electroenergetic al elementelor de reea

    Pierderile de energie electric n liniile electrice se pot determina dup caz prin msurtori directe (linii radiale fr sarcini racordate de-a lungul lor), sau prin calcule, n funcie de configuraia liniilor i de aparatele de care se dispune. Pierderile de energie electric n transformatoare, bobine de reactan etc. se vor determina prin calcule.Observaie:Pentru o staie de transformare, n bilanul electroenergetic se ine cont i de consumul de energie electric activ al serviciilor interne ale staiei (instalaii de rcire forat, compresoare de aer etc.). n acest caz, consumul de energie electric al serviciilor interne, ct i energia electric intrat/ieit din contur se vor determina prin msurtori.

  • 2.3. Analiza bilanurilor energetice realeBilanul energetic real va fi supus unei analize foarte amnunite pentru a formula concluzii asupra posibilitilor de mbuntire a proceselor, att pe linie energetic, ct i pe linie tehnologic.Analiza bilanului energetic real pornete de la informaiile furnizate de:fluxurile de energie intrate, respectiv ieite din contur,diagrama Sankey (prezint n mod sugestiv bilanul energetic),indicatorii de eficien energetic calculai pentru situaia existent,experiena specialitilor n bilanuri energetice,nivelul indicatorilor de eficien energetic realizai n ri dezvoltate (de exemplu, n Uniunea European),

  • proiecte, brevete etc. legate de echipamente identice sau asemntoare cu cele examinate,proprietile materialelor care condiioneaz creterea eficienei energetice ale echipamentelor, respectiv instalaiilor analizate (materiale pentru izolaii termice, catalizatori, gaze inerte etc.),caracteristicile tehnice ale aparatelor de msur, control, reglare i automatizare (permit o mai bun conducere a proceselor).Analiza bilanurilor energetice trebuie s conduc la: localizarea pierderilor de energie, determinarea cauzelor i clasificarea lor, ct i la stabilirea msurilor care trebuie aplicate pentru optimizarea indicatorilor tehnico-economici. De asemenea, analiza trebuie s scoat n eviden toate resursele energetice refolosibile, evideniindu-le pe categorii i poteniale energetice.

  • Pe baza analizei se determin indicatorii de eficien energetic reali, al cror nivel se compar cu cel rezultat din bilanurile anterioare, cu cei obinui n instalaii similare din ar i strintate, ct i cu cei rezultai din bilanurile de proiect, omologare i recepie.Pe baza concluziilor rezultate din analiza bilanului real se va elabora un plan de msuri, n care se nscriu toate msurile tehnice, posibile, de eliminare sau reducere a pierderilor prin: mbuntirea proceselor energetice i tehnologice, mbuntirea exploatrii, organizarea ntregii activiti, valorificarea resurselor energetice refolosibile.Pentru msurile de cretere a eficienei energetice, se va determina eficiena economic, care face obiectul bilanului optimizat.

  • 2.7. Elaborarea bilanului energetic optimizatBilanul optim reprezint situaia n care energia folosit n mod util n proces, ct i pierderile de energie, vor fi reduse pn la limita minim justificat din punct de vedere tehnico-economic. Scderea semnificativ a energiei utile (i implicit a energiei intrate) se obine prin schimbarea tehnologiei existente cu una modern.n cazul n care schimbarea tehnologiei existente nu se justific din punct de vedere economic, bilanul optimizat va scoate n eviden diminuarea pierderilor de energie (la tehnologia existent).La baza elaborrii bilanului optim st analiza bilanului real. Aceast analiz trebuie s fie foarte amnunit, pentru a se putea trage concluzii asupra posibilitilor de mbuntire a proceselor, att pe linie energetic, ct i pe linie tehnologic; de aceea, la analiza bilanului energetic trebuie s participe att specialiti energeticieni, ct i specialiti tehnologi.

  • Analiza bilanului energetic real trebuie s conduc la localizarea pierderilor, determinarea cauzelor lor, ct i la msurile care trebuie aplicate pentru ameliorarea i optimizarea indicatorilor tehnico-economici.n cadrul acestei analize, toate datele de bilan trebuie comparate cu cele din bilanurile anterioare, cu datele de proiect, ct i cu alte date de la ageni economici similari sau din literatura de specialitate. Analiza trebuie, de asemenea, s scoat n eviden toate resursele energetice refolosibile, evideniindu-le pe categorii i poteniale.

  • Pe baza concluziilor rezultate din analiza bilanului real se elaboreaz un plan de msuri, n care se vor trece toate msurile tehnice necesare, att pe linie energetic, ct i pe linie tehnologic, n vederea eliminrii sau reducerii ntr-o msur ct mai mare a pierderilor de energie i valorificrii resurselor energetice refolosibile.Planul de msuri ntocmit va fi prezentat sub forma urmtoare (Tabelul nr. 2.1):

  • Tabelul nr. 2.1. Mod de ntocmire a planului de msuri 1 tona echivalent petrol (tep) = 1, 5 t.c.c.= 12,21 MWh = 10,5 Gcal

  • Msurile care prezint eficien economic se clasific, n funcie de nivelul investiiei, n urmtoarele categorii i anume: msuri fr investiii (no cost - low cost),msuri cu investiii modice (cu perioad simpl de recuperare mai mic de 5 ani),msuri cu investiii mari (schimbri tehnologice), care, de regul, au perioad simpl de recuperare a investiiei mare.

  • CAPITOUL III CARACTERISTICILE CONSUMULUI DE PUTERE I ENERGIE ELECTRIC AL NTREPRINDERIOR INDUSTIALE

    3.1. Noiuni de baz referitoare la sarcinile i regimurile de lucru ale receptoarelor electrice

    Sarcina electric reprezint puterea activ, reactiv sau aparent debitat sau absorbit de un sistem tehnic, generator, transmitor sau transformator de energie (receptor).

  • Graficul de sarcin (curba de sarcin) este curba care indic modificarea n timp a sarcinii unor receptoare (grafice individuale) sau a unui grup de receptoare (grafice de grup). Regimul de lucru (funcionare) al unui receptor reprezint ansamblul valorilor numerice ale mrimilor mecanice, electrice i termice care caracterizeaz funcionarea acestuia la un moment dat.Regimurile de lucru ale receptoarelor se pot clasifica astfel:a) Regimuri de durat, (fig. 3.1.a), n care receptoarele pot funciona un timp ndelungat fr modificarea parametrilor (temperatur, randament, etc). Este cazul motoarelor incluse n fluxuri tehnologice continue precum i al pompelor, ventilatoarelor, condensatoarelor, redresoarelor din diferite secii de producie.

  • b) Regimuri de scurt durat, (fig. 3.1.b), caracteristice mainilor unelte, macaralelor, etc. la care perioadele de funcionare sunt suficient de scurte, iar temperatura elementelor nu atinge o valoare stabilizat. Pe durata pauzei receptorul revine la temperatura mediului ambiant.c) Regimuri periodice intermitente, (sau ciclice) (fig. 3.1.c), n care perioadele de funcionare alterneaz cu perioadele de pauz, iar durata ciclului nu depete 10 min. (unele laminoare, maini de extracie, aparate de sudur, etc.). Un astfel de regim este caracterizat prin durata activ relativ a ciclului exprimat astfel:

  • Fig. 3.1. Regimurile de funcionare idealizate ale receptoarelor

  • n cazul motoarelor electrice succesiunea i durata de meninere a regimurilor de funcionare definesc serviciul de funcionare. n STAS 1893-78 se definesc 8 servicii de funcionare tip (servicii convenionale standardizate):S1 - continuu,S2 - de scurt durat,S3 - intermitent periodic,S4 - intermitent periodic cu durat de pornire,S5 - intermitent periodic cu durat de pornire i frnare electricS6 - nentrerupt cu sarcin intermitent periodic,S7 - nentrerupt cu frnri periodice,S8 - nentrerupt cu modificarea periodic a turaiei.

  • Puterea instalat (Pi) este puterea nominal a receptorului considerat, menionat pe plcua indicatoare sau n cartea tehnic, cu urmtoarele precizri:pentru motoarele electrice, puterea n kW, nscris pe plcua indicatoare, reprezint puterea dezvoltat la arbore la tensiunea nominal, n calculele de dimensionare trebuind s fie inclus aa numita putere conectat egal cu puterea la borne, obinut prin mprirea puterii nominale la randamentul nominal,pentru alte receptoare, ca de exemplu: cuptoare cu rezisten, instalaii de electroliz, receptoare de iluminat, Pi este puterea absorbit la tensiunea i frecvena nominal,pentru transformatoarele cuptoarelor electrice, mrimea convenional:

  • unde:Sn, cosn, sunt valorile nscrise n cartea tehnic pentru puterea nominal i factorul de putere nominal al transformatorului.pentru receptoarele cu regim de lucru intermitent, puterea p n regim de scurt durat DA%, indicat n cartea tehnic, raportat la funcionarea de durat DA=100%, dup relaia:

    unde:DA% este durata activ a ciclului exprimat n procente.

  • 3.2. Mrimi caracteristice privind sarcina electric, rezultate din graficele de sarcin

    Sarcina medie, (Pmed, Qmed) ntr-un interval de timp (0, T) se definete astfel (fig. 3.4):

    i respectiv:

  • unde:P, Q - reprezint puterea activ, respectiv reactiv materializate prin curbele de sarcina,Wa, Wr - energia activ, respectiv reactiv consumate pe durata T.Fig. 3.2. Referitor la determinarea puterii medii

  • Sarcina medie ptratic (Pmed.p, Qmed.p, Imed.p) pentru un interval de timp (0, T) se determin cu relaiile:

  • Sarcina maxim este definit ca cea mai mare dintre sarcinile medii care pot apare ntr-un interval de timp specificat - interval de cerere - dintr-o perioad de timp considerat. Orice enunare a sarcinii maxime trebuie nsoit de intervalul de cerere la care se refer (de exemplu pe 2s pe 15 min, pe 30 min, etc.).

    n care Wtc reprezint energia consumat pe intervalul de cerere tc (15, 30 sau 60 minute), corespunztor ncrcrii maxime, din curba de sarcin. Wtc se determin prin planimetrare.

  • Fig. 3.3. Variaia sarcinii maxime n funcie de intervalul de cerere.

  • 2. Sarcina de calcul (Pc) este o valoare convenional, care reprezint o sarcin de durat de valoare constant i care este echivalent cu sarcina real dintr-un element de reea din punct de vedere al efectului termic produs (nclzirea maxim a conductoarelor, uzura izolaiei, etc.).3. Sarcina maxim de scurt durat (puterea de vrf, PV), este cea mai mare sarcin care poate dura secunde. Ea se determin din curbele de sarcin ridicate cu aparate nregistratoare (fig. 3.3).

  • 3.3. Indicatorii curbelor de sarcinGraficul de sarcin al oricrui consumator este caracterizat de anumii indicatori, care caracterizeaz regimul de funcionare, n timp, a receptoarelor sale. Indicatorii cei mai utilizai n lucrrile de determinare a caracteristicilor sarcinii consumatorilor industriali, se pot referi la graficul de sarcin pe schimb (de regul schimbul cel mai ncrcat), la graficul zilnic sau anual. Cei mai importani dintre aceti indicatori sunt prezentai n cele ce urmeaz.

  • 1. Coeficientul de cerere Kc pentru un receptor sau o grup de receptoare se definete ca raportul dintre sarcina maxim de durat (puterea cerut sau puterea de calcul) Pmax i puterea instalat Pi:

    Acest indicator pune n eviden ncrcarea maxim a receptorului sau grupului de receptoare pentru care se determin, fa de puterea instalat a acestora. Valorile coeficienilor de cerere sunt subunitare. Ele se grupeaz n jurul unor valori medii care se stabilesc prin prelucrarea statistic a unui numr mare de msurtori i caracterizeaz diferite tipuri de instalaii, ateliere sau secii n care se realizeaz diferite procese tehnologice sau chiar diferite tipuri de industrii aparinnd anumitor ramuri economice.

  • 2. Coeficientul de utilizare a puterii instalate Ku pentru un receptor sau o grup de receptoare se definete ca raportul dintre puterea activ medie i puterea instalat:

    El pune n eviden, ca i coeficientul de cerere, gradul de ncrcare a receptoarelor. Diferena const n faptul c, n timp ce coeficientul de cerere reduce examinarea la un interval de timp scurt din perioadele de funcionare (la intervalul de cerere), Ku exprim gradul de ncrcare a receptoarelor pentru toat durata de funcionare aleas.

  • 3. Coeficientul de aplatizare kapl al curbelor de sarcin (factorul de umplere) reprezint raportul dintre sarcina medie Pmed i sarcina maxim dintr-o perioad considerat:

    El caracterizeaz gradul de aplatizare a curbelor de sarcin. Are valori subunitare. Este cu att mai mic cu ct n curba de sarcin apar vrfuri de consum pentru perioade scurte de timp i se apropie de unitate n cazul curbelor cu variaii mici ale puterilor preluate din reea.

  • 4. Coeficientul de form Kf al graficului de sarcin se definete ca raportul dintre sarcina medie ptratic i sarcina medie considerate n acelai interval de timp:El caracterizeaz, de asemenea, neuniformitatea graficului n timp, valoarea sa minim (Kf=1) corespunde unei sarcini constante. Pentru curbele de sarcin frecvent ntlnite la ntreprinderile industriale Kf = 1,1.

  • 5. Coeficientul de simultaneitate Ks (denumit i coeficient de participare la vrful de sarcin) pentru un grup de receptoare se exprim ca raportul dintre sarcina maxim de durat a curbei de sarcin rezultant a tuturor receptoarelor n funciune i suma puterilor maxime corespunztoare curbei de sarcin a fiecrui receptor sau grupe de receptoare componente:

    unde:Pmax - puterea maxim a curbei de sarcin rezultante,Pmax s- puterea maxim a fiecrei curbe de sarcin component.

  • 6. Coeficientul de maxim al puterii active KM se definete ca raportul dintre sarcina de calcul Pc i sarcina medie Pmed ntr-o perioad considerat de timp, de regul schimbul cel mai ncrcat.

    Coeficientul de maxim este o mrime de calcul care depinde de numrul receptoarelor i de o serie de coeficieni ce caracterizeaz regimul de funcionare a unei grupe de receptoare.

  • 7. Coeficientul de uniformizare a graficului de sarcin (p) definit prin relaia:

    unde: Pmin puterea minim din graficul da sarcin.

  • 8. Factorul de putere, cos , se poate determina ca valoare momentan, folosind valoarea puterii active i a celei reactive dintr-un anumit moment al curbelor de sarcin, cu expresia:

    Specific factorului de putere momentan este factorul la vrful de sarcin:unde: Qv reprezint puterea reactiv la acelai moment de timp la care are loc Pv.

  • 3.4. Determinarea sarcinilor electricePentru efectuarea calculelor necesare att dimensionrii raionale a instalaiilor de distribuie a energiei electrice - reele, staii i posturi de transformare - a unor noi ntreprinderi industriale, precum i funcionrii economice a acestora, se folosesc, funcie de specificul ntreprinderii i al receptoarelor de energie electric, anumite valori caracteristice ale puterii absorbite de acetia i anume: puterea maxim (puterea cerut sau puterea de calcul), puterea medie, puterea de vrf. Aceste valori sunt necesare att la nivelul ntreprinderii, ct i la cel al seciilor i al atelierelor.

  • Pentru abordarea acestei probleme sunt necesare o serie de informaii, de volumul i precizia acestora depinznd alegerea metodei i precizia rezultatelor. Se pot utiliza metode bazate, de regul, pe rezultatele unei analize statistice efectuate n cadrul unor ntreprinderi existente, pe grupe de consumatori, asemntoare celor studiate.

  • 3.4.1. Calculul puterii active maxime. Pentru determinarea puterilor active maxime la nivelul atelierelor, seciilor sau a ntreprinderilor industriale, n cazul proiectrii unor noi uniti industriale se folosesc mai multe metode de calcul.Metoda consumului specific de energie.Pentru receptoarele cu grafic de sarcin constant sau cu valori reduse, sarcina maxim este aproximativ egal cu sarcina medie. Cunoscnd consumul specific de energie electric raportat la unitatea de produs i producia planificat n unitatea de timp, puterea maxim se determin cu relaia:unde:- Cs este consumul specific de energie pe unitatea de producie n kWh/l000lei, kWh/t, kWh/buc, etc.,- A producia planificat n intervalul considerat T (anual, pe schimburi sau pe 24 h), n mii lei, tone, buci, etc.

  • Metoda coeficientului de cerere, permite stabilirea puterii maxime pentru fiecare utilaj utiliznd formula:

    Unde:- Pi puterea instalat - Kc coeficientul de cerere. Puterea instalat se determin innd seama de echipamentul electric al utilajului, iar pentru coeficientul de cerere se folosesc valori stabilite prin msurtori pentru utilaje cu caracteristici similare, care funcioneaz n ntreprinderi existente. Aceste valori se iau din literatura de specialitate sau se obin prin msurtori efectuate n ntreprinderi similare existente n ar.

  • Cnd intervin grupe de agregate care lucreaz simultan (ateliere, secii, ntreprinderi) este necesar s se utilizeze coeficienii de simultaneitate, astfel c:

    unde: Pij - puterea instalat a utilajului j, n - numrul de utilaje, Kcj - coeficientul de cerere corespunztor tipului utilajului j,Ks - coeficient de simultaneitate.Coeficientul de simultaneitate Ks, dac nu este indicat la literatura de specialitate sau nu este obinut prin msurtori se poate considera 0,9 - 0,95.

  • 3.4.2. Calculul puterii active medii. Puterea activ medie se determin, de asemenea, folosind mai multe metode de calcul, funcie de informaiile de care se dispune:Metoda coeficientului de utilizare, se folosete pentru calculul puterii medii a unui grup de consumatori, cunoscndu-se puterea instalat a acestora Pi i coeficientul de utilizare Ku pentru anumite perioade, pentru care se determin puterea medie (schimbul cel mai ncrcat, o zi, o lun, un an). Se folosete relaia:Metoda coeficientului de maxim, se folosete cnd se cunoate puterea de calcul Pc, utiliznd relaia:

  • Dintre receptoarele de energie electric din ntreprinderile industriale, cele care preiau cea mai mare parte din puterea i energia reactiv consumat sunt motoarele asincrone. Valoarea puterii reactive depinde n primul rnd de factorul de putere nominal al motoarelor asincrone, care variaz funcie de puterea nominal a acestora (fig.3.16), precum i de gradul de ncrcare al motoarelor fa de puterea nominal.

    Fig. 3.16. Factorul de putere al motoarelor asincrone funcie de puterea nominal a acestora

  • Puterea reactiv maxim se poate determina ca i puterea activ ncepnd cu un motor, un grup de motoare n cadrul fiecrui atelier apoi pentru fiecare secie i la nivelul ntreprinderii. Puterea reactiv maxim necesar pentru un motor sau pentru un grup de motoare, se poate determina funcie de puterea maxim, din expresia:

    n care:Cosmax reprezint factorul de putere al motorului (motoarelor din grup) la gradul de ncrcare, corespunztor lui Pmax. Se menioneaz c n cazul n care ntr-o grup de motoare exist i motoare sincrone care funcioneaz cu , pentru calculul lui Qmax cu expresia (3.58) se scade puterea lor activ maxim simultan din valoarea lui Pmax, mai ales dac sunt motoare cu puteri mari.

  • CAPITOUL IVPIERDERILE DE ENERGIE ELECTRIC N ELEMENTELE DE REEA

    4.1. GeneralitiTransportul, distribuia i conversia energiei electrice presupune, ca orice proces fizic, un consum de energie. Acest consum a fost denumit impropriu, "pierderi de energie" i se regsete sub aceast denumire n literatura tehnic de specialitate.Pierderile de energie electric din cadrul unui contur de bilan raportate statistic rezult din diferena dintre energia intrat n contur i energia utila ieit din contur.

  • Ele includ trei componente:- Consumul propriu tehnologic aferent procesului de transport, distribuie i conversie a energiei electrice n condiiile prevestite prin proiectul instalaiei,- Pierderi tehnice prin abateri de la regimul de funcionare proiectat, fie prin dezvoltarea incomplet a instalaiilor, fie printr-o funcionare necorespunztoare,- Pierderi comerciale (pozitive sau negative) rezultate din erorile introduse de calitatea grupurilor de msur i organizarea evidenei energiei electrice, dar cuprinznd i unele consumuri nemsurate cu sunt cele ale transformatoarelor de msur, contoarelor precum i furturi de energie electric.

  • La ntocmirea bilanurilor, prin faptul c nu se accept stabilirea pierderilor ca diferen dintre cantitatea de energie masurat la intrarea n contur i cantitatea de energie msurat la ieirea din contur se elimin ultima component a pierderilor (pierderi comerciale).Dac se are n vedere c pierderile tehnologice reprezint tot un consum propriu tehnologic, dar care apare datorit unor regimuri diferite de regimul de funcionare a instalaiilor prevzut prin proiectul instalaiei, pierderile de energie, de fapt, reprezint consumul tehnologic de energie activ ca sum a consumurilor de energie localizate n:- conductoare, datorit trecerii curentului electric, prin efect termic (Joule),- miezuri magnetice, datorit prezenei cmpului magnetic, prin cureni turbionari i prin fenomenul de histerezis,- dielectricul izolaiei, ca urmare a prezenei cmpului electric.

  • Pierderile prin efect termic la trecerea curentului depind de puterea activ i reactiv vehiculate, deci sunt dependente de sarcin, pe cnd pierderile din miezurile magnetice i n dielectricul izolaiei nu depind practic de sarcin, ele n dielectric avnd o pondere redus.Determinarea pierderilor (consumului propriu tehnologic) de energie se face utiliznd relaiile de calcul din electrotehnic adaptate specificului elementului de reea (linie electric, transformator, bobin de reactana) la care ne referim.

  • S ne reamintim c elaborarea bilanurilor electroenergetice reale presupune parcurgerea succesiv a urmtoarelor etape:elaborarea sau verificarea schemelor electrice i tehnologice ale sistemului supus analizei i inserarea n aceste scheme a aparatelor de msurare i de control necesare,delimitarea contururilor de bilan, fixarea punctelor de msurare suplimentare i verificarea aparatelor destinate msurrii curenilor, puterilor i energiilor,efectuarea msurtorilor ntr-o zi caracteristic de producie, rezultat din analiza consumului de energie pe un an anterior perioadei de bilan,determinarea energiei electrice intrate n conturul de bilan i departajarea ei n diferite tipuri de consum (de exemplu, pentru iluminat i pentru producie); consumul se determin separat pentru energia activ i energia reactiv, calculndu-se factorul de putere mediu pe sistemul analizat,

  • calcularea pierderilor de energie a tuturor consumatorilor din cadrul conturului de bilan,determinarea energiilor utile la nivelul utilajelor, instalaiilor i al ntregului contur de bilan,realizarea bilanului electroenergetic i calculul indicatorilor de eficien,analiza rezultatelor obinute prin comparare cu indicatorii de proiect i cu performanele unor utilaje similare pe plan mondial,stabilirea msurilor tehnico organizatorice necesare mbuntirii regimului de funcionare a tuturor componentelor sistemului analizat, n vederea atingerii, ntr-un interval de timp ct mai redus, a performanelor optime.

  • Ecuaia bilanului electroenergetic poate fi scris sub forma general:(4.1)

    n care:Wi este energia intrat n sistem,Wu energia util,Wres energia resurselor energetice secundare care ies din sistem sub form de energie electric, Wp energia pierdut n interiorul sistemului sub form de pierderi n reeaua de distribuie.

  • Energia intrat n sistem poate fi exprimat astfel:(4.2)

    unde:Wex este energia introdus n sistem din exteriorul acestuia, Wg energia generat n interiorul sistemului analizat. Expresia piederilor de energie poate avea forma:(4.3)unde:WL sunt pierderile n liniile electrice din interiorul conturului analizat, WT pierderile n transformatoarele din contur,Wm pierderile n motoarele electrice, WB pierderile n bobine de reactan.Deoarece obiectivul principal al unui bilan const n cunoaterea cauzelor i reducerea la minimum a pierderilor de energie, determinarea fiecrei componente capt o importan deosebit.

  • 4.2. Calculul pierderilor de energie electric n reelele electrice4.2.1. Pierderi de energie electric activ n transformatoarePierderile de energie electric activ n transformatoarele cu dou nfurri se determin cu expresia: (4.4)unde:P0 reprezint, pierderea de putere activ n transformator n mersul n gol, considerat egal cu pierderea n fier,Psc - pierderea de putere activ n transformator, la funcionarea sa n scurtcircuit, considerat egal cu pierderile n cupru,Ps - pierderea de putere activ suplimentar, n cazul transformatoarelor cu rcire forat. (Aceste trei componente ale pierderilor de putere sunt date n cataloage sau n fia transformatorului respectiv).

  • - coeficientul de sarcin al transformatorului, care se determin cu relaia:(4.5)

    unde:In este intensitatea nominal a curentului transformatorului,t - timpul total de conectare,f - timpul de funcionare n sarcin,s - timpul de funcionare a instalaiei de rcire.

  • n cazul transformatoarelor cu trei nfurri, pierderile de energie electric se determin cu formula: (4.6)unde:- fI, fM, fJ, reprezint timpul de funcionare n sarcin a nfurrilor de nalt, medie i joas tensiune.

  • 4.2.2. Pierderi de energie electric activ n liniile electrice

    Pierderile de energie se calculeaz cu relaia:(4.7)

    unde:- Kf este coeficientul de form al funciei de variaie n timp a curentului I din linie, - Imed - valoarea medie a curentului msurat la captul alimentat al liniei, n kA,

  • (4.8)

    - Ii este valoarea curentului msurat la jumtatea intervalului i, la captul alimentat al liniei, n kA,- n - numrul de intervale egale la care se face citirea curentului,- f - timpul de funcionare a liniei, n h,- ReL - rezistena echivalent, pe faza, a liniei, n .

  • 4.2.3. Pierderi de energie n sisteme de acionare electricUn sistem de acionare electric (SAE) este un ansamblu de elemente interconectate, cu ajutorul cruia se realizeaz conversia energiei electrice n energie mecanic, n scopul efecturii unui proces tehnologic. Acesta trebuie s asigure realizarea optim a parametrilor procesului tehnologic cu investiii ct mai reduse i cu pierderi minime de energie.Orice sistem de acionare are, n principiu, urmtoarele componente structurale (fig. 4.3): motor electric (ME) ansamblu care asigur conversia energiei electrice n energie mecanic (convertor electromecanic), organ de transmisie (OT) subansamblu care asigur transmisia micrii de la motorul electric la maina antrenat; n numeroase situaii organele de transmisie realizeaz i modificarea necesar a vitezei micrii transmise,

  • maina de lucru (ML) numit i mecanism executor subansamblul care realizeaz procesul tehnologic.Sistemul de acionare electric conine i alte elemente ca: sursa de alimentare cu energie electric, echipamente de comutaie, echipamente de comand, reglare i protecie care pot fi considerate ca fiind incluse n sursa de alimentare (SA).Pentru determinarea corect a regimului energetic al sistemului de acionare electric este necesar s se cunoasc serviciul de funcionare al acestuia, determinat de succesiunea i durata de meninere a regimurilor sale de funcionare.

  • Reea

    electric de alimentare

    P

    SA

    Pda

    da

    ME

    Pme

    me

    OT

    Pot

    ot

    ML

    Pml

    ml

    Pu

    Fig. 4.3. Elementele componente ale unui SAE.

  • Pierderile de energie electric n motoarele electrice au o dubl provenien i anume: pierderi de natur electromagnetic, care apar n cuprul ( ) i fierul ( ) motorului i pierderi de natur mecanic att n motorul propriu-zis, ct i n mecanismul antrenat ( ). Pierderile de energie electric n electromotoare se pot exprima analitic prin expresia:

    Termenii acestei relaii se determin prin msurtori i calcule, metoda fiind funcie de regimul de lucru al electromotorului. Se pot distinge dou regimuri de lucru bine definite i anume: regim de lucru practic uniform i regim de lucru variabil care presupune repetate perioade de regimuri tranzitorii (porniri, opriri, inversri de sens etc).- n primul caz, deci al regimului uniform de lucru, pierderile sunt calculate astfel:

  • a). Pierderile n cupru:(4.37)n care:kf este coeficientul de form care, n general, are valori cuprinse ntre 1,01 i 1,1, n cazul motoarelor asincrone, kf se ia ntotdeauna egal cu 1,1, Imed- valoarea medie aritmetic a curentului absorbit de motor n intervalul , n A,Re - rezistena echivalent a motorului, n []; aceasta se consider:pentru motoarele de curent continuu:(4.38)pentru motoarele sincrone:(4.39)

  • pentru motoarele asincrone cu inele colectoare:(4.40)unde:- r1 este rezistena statorului, n ,- r2 rezistena rotorului raportat la stator, n :(4.41)unde:r2 este rezistena statorului, n , U1 - tensiunea ntre fazele statorului, n V,U2i - tensiunea ntre faze la inelele rotorului, n V,pentru motoarele asincrone fr inele colectoare:(4.42)n care:- P1 este puterea absorbit de motor la o sarcin oarecare, n kW,- P0 - puterea de mers n gol a motorului cuplat cu utilajul antrenat, n kW,- i1 - curentul absorbit la sarcina P1 n A,- i0 - curentul corespunztor lui P0, n A.

  • b) Pierderile n fier:pentru motoarele asincrone cu inele colectoare:(4.43)n care:Prd este puterea absorbit de motorul avnd circuitul rotoric deschis, msurat cu ajutorul wattmetrului, n W, i1d - curentul statoric cnd circuitul rotoric este deschis, n A.pentru toate celelalte tipuri de motoare, determinarea acestei componente a pierderilor de energie este foarte dificil. De aceea, ele se determin mpreun cu pierderile mecanice cu relaia:(4.44)

  • Pierderie de energie electric n bobinele de reactan. Pierderile de energie electric activ n bobinele de reactan trifazate se calculeaz cu urmtoarea relaie:(4.50)

  • c) Pierderile mecanice:n cazul motoarelor de curent continuu, pierderile mecanice fiind foarte mici, ele pot fi neglijate;pentru motoarele asincrone cu inele colectoare, pierderile mecanice se deter-min cu relaia:

    (4.45)pentru toate celelalte tipuri de electromotoare, pierderile mecanice se. determin mpreun cu pierderile n fier, conform relaiei (4.44).