8.1 Енергетична ефективність роботи енергоспоживальних агрегатів

Під енергоефективністю роботи енергоспоживальних агрегатів необхідно розуміти ефективність фізичних про- цесів використання в агрегаті підведеної енергії на вико- нання корисної роботи.

Оцінювати енергоефективність роботи енергоспожива-

линих агрегатів можна за декількома показниками:

a) енергетичний баланс агрегату (технологічні операції)

можна подати у такому вигляді:

^Wпідв ^{= W}кор. ^{+ W}втр^,

де W_підв – енергія, підведена до агрегату; W_кор. – корисна енергія;

^W_втр ^{– втрати енергії в агрегаті.}

Корисна енергія та втрати енергії для одного агрегату

можуть бути змінними залежно від навантаження та умов

його роботи.

b) енергетичні характеристики агрегату.

Вихідними енергетичними характеристиками є:

^{- характеристика підведеної потужності Р}_під ^{= f}₁ ^(A);

^{- характеристика втраченої потужності Р}_втр ^{= f}₂ ^(A);

- характеристика корисної потужності Р_кор = f₃ (A).

Енергетичні характеристики агрегату також є змінни-

ми залежно від навантаження та умов роботи агрегату. Ці

характеристики можуть бути лінійними та нелінійними і називаються вихідними.

Вторинними енергетичними характеристиками обла-

днання є:

- характеристика питомого споживання енергії,

^{d = f}₄ ^(A);

^{- характеристика ККД, η = f}₅ ^(A);

^{- характеристика питомих втрат, s = f}₆ ^(A).

Ці характеристики розраховуються, виходячи з умов

_{роботи агрегатів та вихідних енергетичних характеристик.}

_P P підв

_Pкор

Pвтр.хх

к.к.д., s,d

_d=

^S=1

_Pвтр Pкор

А ек

_к.к.д.max

Pвтр

A

S max

dmax

_{А ек}

к.к.д. S

d

A

Рисунок 8.1 – Вихідні та вторинні енергетичні характеристики агрегатів

Вторинні енергетичні характеристики як математичні функції мають екстремуми, що відповідають конкретним значенням продуктивності обладнання (агрегату). Таке значення продуктивності називають економічною продук- тивністю роботи агрегату. Ця величина визначає оптима- льний режим роботи обладнання. На вихідних енергетич- них характеристиках агрегату ця точка визначається шля- хом проведення з початку координат дотичних до цих ха- рактеристик.

8.2 Режими роботи агрегатів безперервної та циклічної дії

Обладнання (агрегати) безперервної дії – це техноло- гічні агрегати, виробництво продукції на яких пов’язане тільки з витратами часу на корисну роботу (компресори, насоси тощо).

Режими роботи обладнання пов’язані з характером йо-

го завантаження протягом деякого часу. Агрегати можуть працювати безперервно або з перервами впродовж деякого періоду часу, при цьому його продуктивність під час робо- ти може бути незмінною або змінюватися у часі.

Розрізняють такі режими роботи обладнання безпере-

рвної дії:

- режим безперервної дії;

- режим роботи з перервами (переривчастий);

- режим постійної продуктивності агрегату;

- режим змінної продуктивної агрегату (дивись рису-

нок 8.1).

Розглядаючи режими дії обладнання з перервами, не-

обхідно враховувати, що вони можуть характеризуватися послідовністю періодів корисної роботи з холостими хода-

ми або послідовністю корисної роботи з періодами зупин-

ки (повного відключення) обладнання.

Під продуктивністю технологічного обладнання (уста-

ткування) розуміють обсяг виробленої на ньому продукції за одиницю часу (або виконаної корисної роботи).

Режими роботи обладнання можуть бути (рис 8.2):

- безперервної дії з постійною та змінною продуктивніс-

тю;

- перервною роботою з постійною продуктивністю;

_{- перервною роботою зі змінною продуктивністю.}

_A

а) ^T A

b) ^T A

c) ^T

Рисунок 8.2 – Режими роботи обладнання

Для обладнання безперервної дії характерне те, що йо- го продуктивність може бути віднесена до якого завгодно малого проміжку (моменту) часу роботи агрегату. Продук- тивність такого обладнання є синонімом навантаження аг- регату. Однак найчастіше при визначенні продуктивності обладнання безперервної дії за елементарний проміжок ча- су беруть одну годину.

Годинна продуктивність обладнання безперервної дії, (як і миттєва продуктивність) може бути величиною змін- ною, що диктується параметрами технологічного процесу, особливостями конструкції обладнання.

Миттєва та годинна продуктивність обладнання збіга- ються, коли агрегати працюють з постійним навантажен- ням (насос). При безперервній роботі зі змінним наванта- женням продуктивність обладнання в деякий момент часу характеризується середньогодинним значенням А_n, що ро- зраховується так:

T

n

А = ^Qn ,

n

де Q_n – обсяг продукції виробленої за час T_n;

^T_n ^{– час безперервної дії агрегату (обладнання).}

Середньогодинна продуктивність агрегату безперерв-

ної дії залежить від завантаження обладнання за потужніс-

тю. Для характеристики використання обладнання за по- тужністю користуються коефіцієнтом завантаження обла- днання (коефіцієнт використання обладнання за потужніс- тю), що розраховується як відношення середньогодинної фактичної продуктивності А_n до його максимально можли- вої продуктивності А_max за цей же період часу у конкретних умовах роботи цього обладнання:

n

_A

K_n = .

^A_max

Показники годинної продуктивності обладнання відно-

сять до часу безперервної роботи T_n, вони є необхідними і

достатніми для характеристики режиму роботи обладнання тільки в тому випадку, коли у визначеному календарному періоді часу T₀ відсутні перерви в роботі агрегату.

У загальному випадку календарний період T₀ містить в собі час безперервної роботи, час перерв та простою обла-

днань T_с. Для характеристик продуктивності обладнання у періоді Т₀ користуються показником середньокалендарної продуктивності А₀ (за зміну, добу, місяць), яка визначаєть- ся таким чином:

T

0

A = ^Q0 ,

0

де Q₀ – обсяг продукції виробленої за час T₀.

^{Показник А}₀ ^{пов’язаний з величиною А}_n ^{через відносну}

тривалість безперервної роботи обладнання, яку називають

коефіцієнтом використання обладнання в часі, що обрахо-

_{вується за формулою}

0

_{при цьому T =} ^Tn _;

_{K =} ^Tn ₌

t

^T₀

^Tn _,

^T_n ^{+ T}_c

^K_t

Q A₀ =

× K_t

T_n

= A_n

× K_t ,

далі

^A₀ ^{= A}_n ^{× K}_t ^{= A}_max ^{× K}_n ^{× K}_t ^{= A}_max ^{× K}_інт ^,

де К_інт – інтегральний коефіцієнт, що характеризує вико-

ристання обладнання за потужністю та часом.

Таким чином, енергетична економічність роботи тех-

нологічного обладнання безперервної дії залежить від ре- жиму роботи (завантаження обладнання протягом зазначе- ного часу). Навантаження на агрегат залежно від режиму роботи необхідно оцінювати різними показниками його продуктивності (годинною, середньогодинною, середньо- календарною). Значення навантаження агрегату значною

мірою визначається показниками його завантаження за по- тужністю та використанням у часі. Ці показники викорис- товують при проведенні аналізу використання та нормалі- зації витрат енергії технологічним обладнанням.

Обладнання (агрегати) циклічної дії – технологічні аг-

регати, виробництво продукції на яких пов’язане не тільки з часом ефективної (корисної) роботи, а також з допоміж- ним часом, який є частиною робочого циклу агрегату (ме- талорізальні верстати, молоти, печі, преси).

Допоміжний час – час установлення, закріплення де- талей, налагодження інструменту тощо, тобто час, який є частиною часу виконання роботи і залежить від конструк- торсько-технологічних факторів.

Час безперервної дії такого агрегату Т_n можна розгля- дати як суму тривалості повних циклів роботи, що вико- нуються у певному періоді:

_{n n n}

^Tn ⁼ _å^Tpi ^- _å^(Tn ^{+ T}B ⁾i ⁼ _å^(Tn ^{- T}xx ^{+ T}c ^{) ,}

i =1

i =1

i =1

де Т_р – тривалість одного робочого циклу агрегату; n – число повних циклів роботи за даний період; Т_n – тривалість корисної роботи обладнання;

^Т_В ^{– допоміжний час, що складається в загальному}

випадку з часу холостого ходу Т_хх та тривалості перерв у роботі з повним відключенням агрегату Т_с.

Кількість продукції, що вироблена обладнанням цик-

лічної дії, можна визначити тільки після повного циклу йо-

го роботи або за декілька циклів. Тому величина годинної продуктивності роботи А агрегату циклічної дії є величи- ною, що відповідає годинній продуктивності обладнання, допоміжний час якого є нескінченно малою величиною в порівнянні з часом його корисної роботи.

Середньогодинна продуктивність Аn обладнання цик-

лічної дії може розглядатися як і показник для обладнання безперервної дії, однак якщо за кожен робочий цикл виро-

бляється Qp одиниць продукції, то середньогодинна про- дуктивність агрегату циклічної дії за час безперервної ро- боти становитиме

n

_{A =} ^QP ₌

^T_P

Q_P

^T_n ^{+ T}_B

або

_{n × Q p}

n

^A_n ^{= .}

_åT

pi

i =1

Середньогодинна продуктивність обладнання циклічної дії залежить не тільки від кількості виробленої продукції, але також і від тривалості робочого циклу агрегату.

Підвищення середньогодинної продуктивності облад-

нання циклічної дії можна досягти шляхом підвищення за- вантаження за потужністю, а також покращанням викорис- тання його у часі (аналогічно до агрегатів безперервної дії). Наприклад, на багатошпиндельних верстаках – шля- хом зменшення часу корисної роботи та скорочення допо- міжного часу у робочому циклі.