Energetik audit

MA’RUZA 25

AVTOMATLAShTIRILGAN ELEKTR YuRITMA TIZIMLARIDA ENERGIYa AUDITI. ELEKTR TARMOQLARIDAGI QUVVAT VA ELEKTROENERGIYa ISROFLARINI ANIQLASh

Reja:

1. 
   Asosiy nazariy tushunchalar
   

2. Energetik audit

3. 
   Eksperimental metod
   

4. Analitik – hisob metodi

5. 
   Kombinasiyalashgan usul
   

Mavzu maqsadi: Avtomatlashtirilgan elektr yuritma (AEYu) energetik audit o’tkazish uslubiyatini o’rganish va energiya auditorlikni amaliy ko’nikmalariga egallash.

Asosiy nazariy tushunchalar Energetik audit

Energetik audit energiya iste’molini kamaytirishga qaratilgan tadbirlar majmuasi bo’lib va buning natijasida ya’ni ijobiy iqtisodiy samaradorlikka erishish.

Energetik auditni obyekti deb ma’lum bir ishni bajaruvchi va buning uchun energiya sarflovchi turli murakkablikdagi tizimni tushunish mumkin.

Energiyadan foydalanlanish samaradorligini baholash metodlaridan biri bo’lib energiya balansi tenglamasini tuzish hisoblanadi. Energiya balansi kelayotgan energiyani va ma’lum bir foydalali ishni bajarishga sarflayotgan energiyani undagi yo’qotishlarni ( iste’molda, o’zgartirishda va taqsimlashda) hisobga olgan holda bog’liqlikni aks ettiradi.

^Pист ^{ Р}фой ^{ Р}
, (1)

Bu yerda
^Рист ^
manbadan iste’mol qilinuvchi quvvat;

Р_фой - foydali ish bajarish uchun sarflanadigan quvvat;
^Р_ - energiyani iste’molida, taqsimlashda va o’zgartirishdagi quvvat sarfi.

Energetik balansda kelayotgan energiyaning hamma manbalari bir tomondan va energiyani sarflayotgan hamma yo’nalishlari ikkinchi tomondan to’liq aks ettirilishi kerak. Shuning uchun energiya balansini kirim (kelayotgan) va chiqim (sarflayotgan ) qismlarga ajratiladi.
Energiya balansni kirim (kelayotgan, qabul qilinayotgan) qismi deb energiyani va energiya resurslarini hamma turlarini ishlab chiarishni strukturasini xarakterlovchi energetik balansni ko’rsatgichlar tzimi tushuniladi.
Energiya balansni chiqim (sarflayotgan) qismi deb barcha turdagi energiya va energiya resurslarini (yo’qotishlarni hisobga olgan xolda) ishlatishni stukturasi va yo’nalishini xarakterlovchi energetik balans ko’rsatgichlari tizimi tushuniladi.
Foydali ish bajarishga yo’naltirigan ko’rilayotgan obe’ktni faoliyatida ko’pincha energiyani bir turdan ikkinchi turga bir necha marotaba o’zgartirish zarur bo’ladi. Lekin energiyani bunday o’zgartirish va taqsimlashda bu o’zgarishlarni amalga oshiruvchi vosita elementlarida yo’qotishlar hosil bo’ladi.
Energiya yo’qotishlari deb energiyani turini o’zgartirishda hosil bo’lgan energiyani foydali ishni bajarishda ishlatish mumkin bo’lmasligi tushuniladi.
Keraksiz yo’qotishlardan tashqari ishlab chiqarishni davriy ish jarayonida ”qo’shimcha” yo’qotishlar ham yuzaga kelishi mumkin. Bu yo’qotishlar agregatlarni texnik xolati, ularni optimal bo’lmagan rejimlaridagi ekspluatasiyasi va boshqa sharoitlari bilan bog’liq.
Energetik audit obyekti va hal qilinayotgan masalasini masshtabiga ko’ra energetik balanslarni alohida agregatlar, agregatlar guruhi yoki qurilmalar balansi va alohida texnologik jarayonlar, uchastkalar, sexlar, sanoat korxonalari va h.k. balanslarga bo’lish mumkin.
Energetik balans formulasini qurish uchun balansni tashkil etuvchilarini miqdoriy aniqlash zarur. Bu masalani echishni quyidagi amaosiy metodlari ma’lum:

• 
  eksperimental ( sinov);
  
• 
  analitik hisob;
  
• 
  kombinasiyalashgan.
  

Yuqorida keltirilgan metodlarni asosiy avzalliklari va kamchiliklarini ko’rib chiqamiz.
Eksperimental metod
Qurilmani energiya balanslarini uni eksperimental (sinov) o’tkazish asosida aniqroq olish mumkin. Qurilmani sinash jarayonida laboratoriya asboblari yordamida keltirilgan quvvatni va energiya oqimlarini hamma asosiy parametrlarini o’lchanadi. Bunda tadqiqot qilinayotgan qurilmani yuklamasi
berilgan qiymatda doimiy ushlab turiladi. Bunday sinovlar yuklamani bir necha qiymatlarida amalga oshiriladi. Natijada tadqikot qurilmasining turli yuklamalariga ta’luqli energiya balanslariga ega bo’lamiz. Issiqlik energetik qurilmalarinini quvvatini kerakli aniqlikda o’lchash ko’pincha sinovlarni uzoqroq muddat oralig’ida o’tkazishni talab qiladi. Chunki tadqiqot qilinuvchi obe’ktni xolati turg’un bo’lishi kerak. Shuning uchun kerakli eksperimental nuqtalarni aniqlash kamdan kam hollarda amalga oshadi.
Eksperiment usulida energiya balansini olishda natijalarni to’g’riligiga erishish uchun eksperiment o’tkazishning ma’lum qoidalariga amal qilish zarur. Xususan, sinov to’lik bo’lib, faqat asosiy qurilmani emas, balki qo’shimcha mexanizmlarini ham qamrab olishi kerak.
Ekperiment o’tkazilgandan keyin keltirilgan quvvat yoki yo’qotishlar tavsiflari tadqiqot natijalariga ko’ra olingan nuqtalar tekislanadi. Ya’ni kesik chiziqlar emas, monoton egri chiziqlar orqali quriladi. Tavsiflarni nisbiy ko’rsatgichlari olingan nuqtalar orqali quriladi.
Energiya balansini olishni eksperimental usuli aniqroq usul xisoblanadi. Lekin bu usulni qo’llashda kerakli o’lchov asboblari va ular bilan muomila qiluvchi persanalni talab qiladi. Bundan tashqari sinov vaqtida qurilmani ishdan to’xtatib turish, kerakli tayyorgalik ishlarini olib borishga to’g’ri keladi. Shuning uchun bu metodni amaliy qo’llash imkoniyatlari cheklangan.
Analitik – hisob metodi
Avtomatlashtirilgan elektr yuritma energiya auditi
Elektr energiyani mexanik energiyaga o’zgartirishda ko’pincha arzon va qulay asinxron motorlaridan foydalaniladi. Elektr energiyani mexanik energiyaga o’zgartiradigan asinxron motorlari quyidagi kirish ko’rsatgichlari bilan xarakterlanadi: . Asosiy chiqish ko’rsatgichlari motor valida hosil bo’luvchi aylanuvchi moment - va aylanish chastotasi - .
Elektr energiyasini mexanik energiyaga o’zgartirishning samarasi elektr motorini foydali ish koeffitsiyenti (FIK) qiymati bilan aniqlanadi. FIK qiymati motor ti\turiga, uni nominal kuvvatiga, aylanishlar soniga va yuklamaga bog’liq. Nominal yuklamali motorni FIK motorni nominal kuchlanishi oshishi bilan oshib boradi. Shuningdek nominal quvvatni kichik qiymatlarida juda tez o’sadi va uni oshishi bilan kamayadi. FIK ni elektr mashinani nominal quvvati o’sishi bilan oshishi uni gabaritlarini o’sishi va ichki issiqlik manbaini tashqariga chiqishi qiyinlashishi bilan bog’liq. Shuning uchun elektr mashinalarini loyihalashtirilganda mashinaning energiya yo’qotishini uni quvvatini o’sishi bilan kamaytirishga to’g’ri keladi. Masalan, tokni zichligini kamaytirish va h.k. Nominal kuvvat bir xil bo’lganda nominal FIK nominal tezlik o’sishi bilan oshib boradi.
Sinxron va o’zgarmas tok motorlarida ham nominal quvvatni va tezlikni oshishi FIK oshishiga olib keladi.
FIK yuklama o’zgarishi bilan o’zgaradi. Asinxron motori uchun FIK ni quvvat bilan bog’liklik taxminiy egrilik chizig’i 1-rasmda keltirilgan. Yuklamani oshib borishi bilan birga quvvatni kichik qiymatlarida FIK oshadi. Quvvatni qandaydir qiymatida FIK eng katta qiymatga ega bo’ladi va kuvvatni keyingi oshishi natijasida FIK kamayib boradi. Ko’pincha qiymat nominal quvvat qiymatiga yaqin bo’ladi.
Motordagi energiya yo’qotishlarini hisoblash uslubiyatini ko’rib chiqamiz
Analitik-hisob metodidan foydalanishda energiya sarfi va yo’qotishlarini foydali tashkil etuvchilari hamma yo’nalish bo’yicha fizika - kimyoviy va emperik bog’lanishlar orqali aniqlanadi. Lekin nazorat va natijalarni aniqroq olish maqsadida yo’qotishlarni alohida elementlarini energetik audit asboblari yordamida o’lchash orkali aniqlanadi (masalan, shu yo’l bilan qurilmani salt yurish yo’qotishlarini o’lchashni amalga oshirish mumkin).
Analitik – hisob usuli har qanday ishlab chiqarish qurilmasi va texnologik parametrlarni har kanday qiymati uchun agregatlarni energiya balansini olishga yordam beradi. Bu esa solishtirma energiya sarfini analiz qilish va normallashtirishda juda foydali. Bunda energetik tavsiflarni tekislamasdan aniq qurish mumkin.
Ko’rinib turibdiki, energiya balansini olishni bu usuli texnik va tashkiliy nuqtai nazardan eksperimental usuliga nisbatan osonroq. Bu usulni qo’llashni kamchiligi konkret qurilmani turi va uni rejimiga kerakli fizik – kimyoviy yoki emperik bog’lanishlarni bizni qiziqtirgan parametrlari yo’qligi yoki mos kelmasligi sabab bo’ladi.
Kombinasiyalashgan usul
Energiya balanslarni olishning eng universal va ommabob usuli bu kombinasiyalashgan usul hisoblanadi. Bu usul eksperimental va analitik – hisob usullarini yig’indisidan iborat. Bu metodni qo’llashda energiya sarfini foydali tashkil etuvchilari hisob yo’li bilan, energiya yo’qotishlari esa eksperimental va hisoblash yo’li bilan aniqlanadi. Energiya audit o’tkazishda ko’pincha amaliyotda energiya balanslarini olishni kombinasiyalashgan usuli qo’llaniladi. Biroq bu erda energiyani foydali sarfi va yo’qotishlarini energiya balansini hisoblashda bir vaqtda aniqligi bo’yicha 2 xil usuldan foydalanish ma’lum disbalansga olib keladi. Ya’ni energiya balansi to’g’ri kelmasligi mumkin.
Shuni takidlab o’tish joizki, balansni bir usuldan foydalanib, uni topilgan tashkil etuvchilarini balans formulasi (1) ga olib borib qo’yilganda aniq tenglik bajarilmaydi. Bu holda obe’ktni nazariy tekshirish davom ettirilib, oldin e’tiborga
olinmagan energiya sarflari aniqlashtiriladi. Balans qurish jarayoni formulasi qayta takrorlanadi. Bu jarayon kirim va chiqim energiyalarini tengligi amalga oshguncha davom ettiriladi. Faqat shundagina balansni qurish bosqichi tugallangan hisoblanadi va obe’ktni asosiy xolatini ko’rishga o’tiladi.Obe’ktni energiyadan foydalanish holatini analiz kilib, energiyadan samarasiz ishlatilayotgan uchastkalarini va qo’shimcha yo’qotishlarni asosiy sohalarini ajratib ko’rsatish mumkin bo’ladi. Analiz qilish asosida aniqlangan yo’qotishlarni kamaytirish bo’yicha tavsifnomalar ishlab chiqiladi. Bu esa iqtisodiy baxolash va to’liq asoslangan investisiya echimlariga olib keladi.
Energiya auditni muvofaqiyati yuqorida keltirilgan masalalarni kompleks echimi bilan bog’liq. Energiya auditni o’tkazishning bunday yondoshuvi tizimli yondoshuv nominini olgan.
Energiya audit o’tkazishning tizimli yondashuvini quyidagi asosiy bosqichlarga ajratish mumkin:
Energiya audit obe’ktini o’rganish va analizi; Energiya balansini qurish;
Energiyadan foydalanish samaradorligini aniqlash; Energiya tejamkorligini potensial imkoniyatlarini aniqlash;
Ko’rilayotgan obe’kt uchun energiya tejamkorlik imkoniyatlarini qo’llash samaradorligini iqtisodiy analizi;
Hisobot tuzish.

1-rasm.
Energetik balansda kelayotgan energiyaning hamma manbalari bir tomondan va energiyani sarflayotgan hamma yo’nalishlari ikkinchi tomondan to’liq aks ettirilishi kerak. Shuning uchun energiya balansini kirim (kelayotgan) va chiqim (sarflayotgan ) qismlarga ajratiladi.

Energiya balansni kirim (kelayotgan, qabul qilinayotgan) qismi deb energiyani va energiya resurslarini hamma turlarini ishlab chiarishni strukturasini xarakterlovchi energetik balansni ko’rsatgichlar tzimi tushuniladi.
Energiya balansni chiqim (sarflayotgan) qismi deb barcha turdagi energiya va energiya resurslarini (yo’qotishlarni hisobga olgan xolda) ishlatishni stukturasi va yo’nalishini xarakterlovchi energetik balans ko’rsatgichlari tizimi tushuniladi.
Foydali ish bajarishga yo’naltirigan ko’rilayotgan obe’ktni faoliyatida ko’pincha energiyani bir turdan ikkinchi turga bir necha marotaba o’zgartirish zarur bo’ladi. Lekin energiyani bunday o’zgartirish va taqsimlashda bu o’zgarishlarni amalga oshiruvchi vosita elementlarida yo’qotishlar hosil bo’ladi.
Energiya yo’qotishlari deb energiyani turini o’zgartirishda hosil bo’lgan energiyani foydali ishni bajarishda ishlatish mumkin bo’lmasligi tushuniladi.
Keraksiz yo’qotishlardan tashqari ishlab chiqarishni davriy ish jarayonida ”qo’shimcha” yo’qotishlar ham yuzaga kelishi mumkin. Bu yo’qotishlar agregatlarni texnik xolati, ularni optimal bo’lmagan rejimlaridagi ekspluatasiyasi va boshqa sharoitlari bilan bog’liq.
Energetik audit obyekti va hal qilinayotgan masalasini masshtabiga ko’ra energetik balanslarni alohida agregatlar, agregatlar guruhi yoki qurilmalar balansi va alohida texnologik jarayonlar, uchastkalar, sexlar, sanoat korxonalari va h.k. balanslarga bo’lish mumkin.
Energetik balans formulasini qurish uchun balansni tashkil etuvchilarini miqdoriy aniqlash zarur. Bu masalani echishni quyidagi amaosiy metodlari ma’lum:

• 
  eksperimental ( sinov);
  
• 
  analitik hisob;
  
• 
  kombinasiyalashgan.
  

Yuqorida keltirilgan metodlarni asosiy avzalliklari va kamchiliklarini ko’rib chiqamiz.
Eksperimental metod
Qurilmani energiya balanslarini uni eksperimental (sinov) o’tkazish asosida aniqroq olish mumkin. Qurilmani sinash jarayonida laboratoriya asboblari yordamida keltirilgan quvvatni va energiya oqimlarini hamma asosiy parametrlarini o’lchanadi. Bunda tadqiqot qilinayotgan qurilmani yuklamasi berilgan qiymatda doimiy ushlab turiladi. Bunday sinovlar yuklamani bir necha qiymatlarida amalga oshiriladi. Natijada tadqikot qurilmasining turli yuklamalariga ta’luqli energiya balanslariga ega bo’lamiz. Issiqlik energetik qurilmalarinini quvvatini kerakli aniqlikda o’lchash ko’pincha sinovlarni uzoqroq muddat oralig’ida o’tkazishni talab qiladi. Chunki tadqiqot qilinuvchi obe’ktni xolati turg’un bo’lishi kerak. Shuning uchun kerakli eksperimental nuqtalarni aniqlash kamdan kam hollarda amalga oshadi.
Eksperiment usulida energiya balansini olishda natijalarni to’g’riligiga erishish uchun eksperiment o’tkazishning ma’lum qoidalariga amal qilish zarur. Xususan, sinov to’lik bo’lib, faqat asosiy qurilmani emas, balki qo’shimcha mexanizmlarini ham qamrab olishi kerak.
Ekperiment o’tkazilgandan keyin keltirilgan quvvat yoki yo’qotishlar tavsiflari tadqiqot natijalariga ko’ra olingan nuqtalar tekislanadi. Ya’ni kesik chiziqlar emas, monoton egri chiziqlar orqali quriladi. Tavsiflarni nisbiy ko’rsatgichlari olingan nuqtalar orqali quriladi.
Energiya balansini olishni eksperimental usuli aniqroq usul xisoblanadi. Lekin bu usulni qo’llashda kerakli o’lchov asboblari va ular bilan muomila qiluvchi persanalni talab qiladi. Bundan tashqari sinov vaqtida qurilmani ishdan to’xtatib turish, kerakli tayyorgalik ishlarini olib borishga to’g’ri keladi. Shuning uchun bu metodni amaliy qo’llash imkoniyatlari cheklangan.
Analitik – hisob metodi
Avtomatlashtirilgan elektr yuritma energiya auditi
Elektr energiyani mexanik energiyaga o’zgartirishda ko’pincha arzon va qulay asinxron motorlaridan foydalaniladi. Elektr energiyani mexanik energiyaga o’zgartiradigan asinxron motorlari quyidagi kirish ko’rsatgichlari bilan xarakterlanadi: . Asosiy chiqish ko’rsatgichlari motor valida hosil bo’luvchi aylanuvchi moment - va aylanish chastotasi - .
Elektr energiyasini mexanik energiyaga o’zgartirishning samarasi elektr motorini foydali ish koeffitsiyenti (FIK) qiymati bilan aniqlanadi. FIK qiymati motor ti\turiga, uni nominal kuvvatiga, aylanishlar soniga va yuklamaga bog’liq. Nominal
yuklamali motorni FIK motorni nominal kuchlanishi oshishi bilan oshib boradi. Shuningdek nominal quvvatni kichik qiymatlarida juda tez o’sadi va uni oshishi bilan kamayadi. FIK ni elektr mashinani nominal quvvati o’sishi bilan oshishi uni gabaritlarini o’sishi va ichki issiqlik manbaini tashqariga chiqishi qiyinlashishi bilan bog’liq. Shuning uchun elektr mashinalarini loyihalashtirilganda mashinaning energiya yo’qotishini uni quvvatini o’sishi bilan kamaytirishga to’g’ri keladi. Masalan, tokni zichligini kamaytirish va h.k. Nominal kuvvat bir xil bo’lganda nominal FIK nominal tezlik o’sishi bilan oshib boradi.
Sinxron va o’zgarmas tok motorlarida ham nominal quvvatni va tezlikni oshishi FIK oshishiga olib keladi.
FIK yuklama o’zgarishi bilan o’zgaradi. Asinxron motori uchun FIK ni quvvat bilan bog’liklik taxminiy egrilik chizig’i 1-rasmda keltirilgan. Yuklamani oshib borishi bilan birga quvvatni kichik qiymatlarida FIK oshadi. Quvvatni qandaydir qiymatida FIK eng katta qiymatga ega bo’ladi va kuvvatni keyingi oshishi natijasida FIK kamayib boradi. Ko’pincha qiymat nominal quvvat qiymatiga yaqin bo’ladi.
Motordagi energiya yo’qotishlarini hisoblash uslubiyatini ko’rib chiqamiz
Analitik-hisob metodidan foydalanishda energiya sarfi va yo’qotishlarini foydali tashkil etuvchilari hamma yo’nalish bo’yicha fizika - kimyoviy va emperik bog’lanishlar orqali aniqlanadi. Lekin nazorat va natijalarni aniqroq olish maqsadida yo’qotishlarni alohida elementlarini energetik audit asboblari yordamida o’lchash orkali aniqlanadi (masalan, shu yo’l bilan qurilmani salt yurish yo’qotishlarini o’lchashni amalga oshirish mumkin).
Analitik – hisob usuli har qanday ishlab chiqarish qurilmasi va texnologik parametrlarni har kanday qiymati uchun agregatlarni energiya balansini olishga yordam beradi. Bu esa solishtirma energiya sarfini analiz qilish va normallashtirishda juda foydali. Bunda energetik tavsiflarni tekislamasdan aniq qurish mumkin.
Ko’rinib turibdiki, energiya balansini olishni bu usuli texnik va tashkiliy nuqtai nazardan eksperimental usuliga nisbatan osonroq. Bu usulni qo’llashni kamchiligi konkret qurilmani turi va uni rejimiga kerakli fizik – kimyoviy yoki emperik bog’lanishlarni bizni qiziqtirgan parametrlari yo’qligi yoki mos kelmasligi sabab bo’ladi.
Kombinasiyalashgan usul
Energiya balanslarni olishning eng universal va ommabob usuli bu kombinasiyalashgan usul hisoblanadi. Bu usul eksperimental va analitik – hisob usullarini yig’indisidan iborat. Bu metodni qo’llashda energiya sarfini foydali tashkil etuvchilari hisob yo’li bilan, energiya yo’qotishlari esa eksperimental va hisoblash yo’li bilan aniqlanadi. Energiya audit o’tkazishda ko’pincha amaliyotda energiya balanslarini olishni kombinasiyalashgan usuli qo’llaniladi. Biroq bu erda energiyani foydali sarfi va yo’qotishlarini energiya balansini hisoblashda bir vaqtda aniqligi bo’yicha 2 xil usuldan foydalanish ma’lum disbalansga olib keladi. Ya’ni energiya balansi to’g’ri kelmasligi mumkin.
Shuni takidlab o’tish joizki, balansni bir usuldan foydalanib, uni topilgan tashkil etuvchilarini balans formulasi (1) ga olib borib qo’yilganda aniq tenglik bajarilmaydi. Bu holda obe’ktni nazariy tekshirish davom ettirilib, oldin e’tiborga olinmagan energiya sarflari aniqlashtiriladi. Balans qurish jarayoni formulasi qayta takrorlanadi. Bu jarayon kirim va chiqim energiyalarini tengligi amalga oshguncha davom ettiriladi. Faqat shundagina balansni qurish bosqichi tugallangan hisoblanadi va obe’ktni asosiy xolatini ko’rishga o’tiladi.Obe’ktni energiyadan foydalanish holatini analiz kilib, energiyadan samarasiz ishlatilayotgan uchastkalarini va qo’shimcha yo’qotishlarni asosiy sohalarini ajratib ko’rsatish mumkin bo’ladi. Analiz qilish asosida aniqlangan yo’qotishlarni kamaytirish bo’yicha tavsifnomalar ishlab chiqiladi. Bu esa iqtisodiy baxolash va to’liq asoslangan investisiya echimlariga olib keladi.
Energiya auditni muvofaqiyati yuqorida keltirilgan masalalarni kompleks echimi bilan bog’liq. Energiya auditni o’tkazishning bunday yondoshuvi tizimli yondoshuv nominini olgan.
Energiya audit o’tkazishning tizimli yondashuvini quyidagi asosiy bosqichlarga ajratish mumkin:
Energiya audit obe’ktini o’rganish va analizi; Energiya balansini qurish;
Energiyadan foydalanish samaradorligini aniqlash; Energiya tejamkorligini potensial imkoniyatlarini aniqlash;
Ko’rilayotgan obe’kt uchun energiya tejamkorlik imkoniyatlarini qo’llash samaradorligini iqtisodiy analizi;
Hisobot tuzish.
Energiyani o’zgartirishda motordagi yo’qotishlarni quyidagicha baholash mumkin::

Р  Р  Р

 Р (1  ) 
^{1 м} ) , (2)