8

ЭКОНОМИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

I. Показатели экономичности работы энергетического оборудования

1.1.Уравнения энергетического баланса

Особенностью процессов преобразования и транспорта электроэнергии является наличие потерь двух видов:

1) потери, обусловленные физическими законами, лежащими в основе процессов преобразования и транспорта энергии;

2) потери, представляющие собой расход энергии на собственные нужды различными вспомогательными механизмами.

В самом общем виде любой процесс преобразования и транспорта электроэнергии представляется следующим образом:

Ne

We

Nu

Wu

Na

Wa

Рис. 1. Энергетический баланс брутто

где Na – подведенная мощность, Nu – потери, Ne – полезная мощность, W – энергия.

Уравнение энергетического баланса имеет вид:

Na = Ne + Nu

Wa = We + Wu.

Зная два показателя из уравнения можно найти третий.

При оценке экономичности работы энергетического оборудования различают показатели брутто – без учета отъема энергии на собственные нужды и показатели нетто, учитывающие то, что часть энергии расходуется на собственные нужды этого оборудования. В соответствии с этим схему энергетического баланса можно представить следующим образом.

Na^бр

Wa^бр

Nе^нт

We^нт

Na^сн

Wa^сн

Na^нт

Ne^сн

We^сн

We^бр

Wa^нт

Nu

Wu

Wu

Ne^бр

Рис. 2. Энергетический баланс нетто

Представленный на схеме баланс описывается равенствами

Na^бр = Ne^нт + Ne^сн + Nu + Na^сн = Ne^нт + NuS

Wa^бр = We^нт + We^сн + Wu + Wa^сн = We^нт + WuS.

где, Na^бр и Wa^бр, Ne^нт и We^нт – соответственно подведенные мощность и энергия агрегата брутто, полезная мощность и энергия агрегата нетто; Na^сн и Ne^сн , Wa^сн и We^cн – подведенная и полезная мощность, и энергия, расходуемая на собственные нужды; Nu и Wu – потери мощности и энергии, обусловленные физическими законами, лежащими в основе преобразования и передачи энергии.

Между показателями брутто и нетто существуют зависимости

Na^нт = Na^бр – Na^сн

Ne^нт = Ne^бр – Ne^сн

и баланс мощностей может быть переписан как

Na^нт = Ne^бр + Nu.

1. 2. Энергетические характеристики

Зависимость между двумя любыми показателями из уравнения энергетического баланса называются энергетическими характеристиками.

Наибольшее распространение в практике эксплуатации получили энергетические характеристики

а) зависимость потерь Nu от нагрузки агрегата брутто Ne^бр, называемая энергетической характеристикой потерь: Nu = ¦ (Ne^бр);

б) зависимость подведенной мощности нетто Na^нт от нагрузки агрегата брутто Ne^бр – расходная энергетическая характеристика: Na^нт = ¦ (Ne^бр).

При этом нужно помнить, что между показателями энергетических характеристик существует взаимосвязь, определяемая балансом, и поэтому одна характеристика полностью определяет другую.

Энергетическая характеристика потерь для всех видов энергетического оборудования более четко отражает особенности того или иного энергетического процесса, так как обладает по сравнению с расходной характеристикой большей кривизной.

Энергетическая характеристика является основным документом, характеризующим экономичность работы энергетического оборудования с различной постоянной нагрузкой.

Для проектируемого оборудования энергетическая характеристика может быть получена как расчетом, так и по результатам испытаний модели; для действующего оборудования ее получают по данным специальных эксплуатационных испытаний.

Каким бы путем ни была получена энергетическая характеристика, она выявляет экономичность работы оборудования только в том случае, если оно эксплуатируется в условиях, полностью соответствующих тем, при которых была получена.

1.3. Показатели экономичности работы энергетического оборудования

Для характеристики экономичности оборудования используются следующие группы показателей: абсолютные; удельные; частично-удельные или относительные приросты.

1.3.1. Абсолютные показатели экономичности

К этой группе относятся показатели энергетического баланса: Wa, We, Wu либо Na, Ne, Nu при постоянной нагрузке.

Оценивать экономичность работы энергетического оборудования с помощью абсолютных показателей в ряде случаев бывает неудобно из-за несопоставимости друг с другом показателей разнотипного оборудования, а также однотипного, но по-разному загруженного. В силу этого экономичность энергетического оборудования оценивают в процессе эксплуатации не по абсолютным, а по удельным или относительным показателям.

1.3.2. Удельные показатели

Удельные показатели представляют собой отношение соответствующих абсолютных показателей. Различают следующие удельные показатели:

удельный расход – отношение подведенной мощности к полезной

d = Na / Ne;

коэффициент полезного действия

h = Ne / Na = 1 / d;

удельные потери, отнесенные к полезной мощности

e = Nu / Ne;

удельные потери, отнесенные к подведенной мощности

s = Nu / Na.

Удельные показатели, как и абсолютные, могут быть показателями брутто и нетто – в зависимости от того, учитывается или не учитывается при их определении расход энергии на собственные нужды оборудования.

В практике нашли распространение два удельных показателя: коэффициент полезного действия h и удельный расход d. Первый показатель, обычно выражаемый в процентах или долях единицы, является безразмерным, а второй, как правило, имеет размерность, соответствующую единицам, в которых измеряется подведенная и полезная мощность.

Удельные показатели численно равны тангенсу угла наклона секущей, проведенной из начала координат данной энергетической характеристики абсолютных показателей в точку характеристики, соответствующую заданному значению мощности.

Каждый из удельных показателей можно выразить через другой, в связи, с чем все эти показатели представляют как бы различные формы единого показателя экономичности работы энергетического оборудования. Между удельными показателями существует следующая взаимосвязь:

Ne

1

Ne

1

1

Na - Nu

=

Ne + Nu

d

Na

₁₊ Nu

Ne

1+e

Na

h = = = = = =

Nu

Na

= 1 - = 1 - s

1

1

d

1 + e

h = = = 1 - s

Часто в практике эксплуатации возникает необходимость оценить экономичность изменения нагрузки энергетического оборудования, уже находящегося в работе, чтобы правильно решить вопрос о распределении нагрузки между разными агрегатами. Для этой цели служит третья группа показателей.