Основы выбора оптимальных режимов работы технологического оборудования
Выбор состава и режима работы агрегатов для выполнения задания по выпуску продукции определяется технологическими и энергетическими (экономия энергии) факторами.
В задачи выбора режимов работы производственного оборудования входят:
1) выбор постоянного или переменного режима нагрузки, г. е. наиболее целесообразных режимов в операционном времени;
2) выбор непрерывного или прерывистого режима работы, т. е. установление наиболее выгодного графика использования оборудования в календарном времени.
Если выполнение производственной программы обеспечивается работой нескольких взаимозаменяемых агрегатов, то необходимо произвести выбор их состава и рационально распределить выработку продукции между ними.
При выборе состава и оптимального энергетического режима работы агрегатов следует учитывать характер производственных операций. Эти операции могут выполняться как с ограниченным, так и со свободным энергетическим режимом.
Ограничения выбора энергетических режимов работы оборудования в календарном времени связаны со следующими производственными условиями:
1) недопустимостью перерывов между операциями или их ограниченной длительностью по техническим причинам;
2) ограниченной длительностью возможных перерывов в движении продуктов обработки между операциями в связи с соблюдением их поточности и заданного ритма производства, графиков сменности и т. п.;
3) диспропорцией между производственной мощностью оборудования и выработкой продукции и др.
К операциям со свободным энергетическим режимом относятся те, у которых выбор энергетически наивыгоднейшего состава агрегатов и оптимального режима их работы не ограничивается производственными условиями.
Выбор состава и оптимальных энергетических режимов работы агрегатов базируется на их энергетических характеристиках и пусковых расходах.
Выбор оптимальных энергетических режимов изолированной работы оборудования с малыми пусковыми расходами
Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно!!!
Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!
Выбор режимов работы имеет наибольшее значение для агрегатов непрерывного действия. У изолированно работающих агрегатов периодического действия с малыми пусковыми расходами вопрос о выборе режима работы в календарном времени отпадает. Это связано с тем, что здесь оборудование всегда работает циклично. Длительность же внеоперационных перерывов с точки зрения экономии энергии не имеет значения ввиду малых пусковых потерь.
У агрегатов непрерывного действия выбор экономичных режимов работы непосредственно зависит от формы энергетических характеристик подведенной мощности (прямолинейные, вогнутые, выпуклые).
Агрегаты непрерывного действия с прямолинейными характеристиками подведенной мощности могут работать в следующих режимах: постоянной или переменной нагрузки в течение эффективного времени; непрерывной или прерывистой работы за календарное время.
При переменной нагрузке агрегата параметры остаются такими же, как и при постоянном режиме (независимо от характера изменения нагрузки за эффективное время работы). Поэтому на агрегатах непрерывного действия с прямолинейными характеристиками работа с постоянным и переменным режимом при одинаковой заданной производительности будет равно экономична.
Исключение могут составлять только случаи появления дополнительных потерь у некоторых агрегатов при резких и частых колебаниях нагрузки. В особенности это относится к промышленным печам на твердом топливе. В этих случаях дополнительные потери связаны с разладкой процесса при переходе от одной нагрузки к другой. Эти потери не связаны с зависимостями энергетических характеристик и не поддаются точному учету.
В календарном времени режим работы оборудования может быть как непрерывным, так и прерывистым. Выбор режима работы агрегатов с малыми пусковыми расходами практически относится к смене.
У агрегатов непрерывного действия баланс энергии за календарное время будет иметь одинаковое значение как для непрерывного, так и прерывистого режима работы.
Выбор оптимальных энергетических режимов изолированной работы оборудования с большими пусковыми расходами
К агрегатам с большими пусковыми расходами относят в основном промышленные печи, сушила и теплоиспользующие аппараты с большой аккумулирующей способностью. В течение операционного времени эти агрегаты могут работать с постоянной или переменной нагрузкой. В условиях заданной непрерывной работы агрегатов в рабочих сменах выбор режима нагрузки определяется теми же соображениями, которые приводились выше в отношении оборудования с малыми пусковыми расходами. Выбор режима использования агрегатов в календарном времени определяется величиной пусковых расходов и их зависимостью от продолжительности перерывов в работе.
Печи и теплоиспользующие аппараты могут работать прерывисто, с остановками после одной или двух смен. Возможна также и прерывистая работа внутри смен. Во всех этих случаях могут применяться три варианта разогрева.
Первый вариант связан с таким включением и выключением агрегата, при котором он в начале перерыва остывает, а затем до конца перерыва разогревается. Это будет режим предварительного разогрева.
Второй вариант представляет собой режим разогрева в процессе работы. В этом случае агрегат останавливается и остывает до начала следующего рабочего периода. Затем он включается и разогревается в процессе работы.
Третий вариант связан с поддержанием в течение всего перерыва установившегося температурного режима. Это — режим горячего простоя.
Вариант разогрева в процессе работы вызывает снижение среднечасовой производительности агрегата и повышение удельных расходов энергии за эффективное время. Вариант горячего простоя не вызывает снижения производительности агрегата за эффективное время. Но он чаще всего оказывается энергетически невыгодным по сравнению с другими вариантами. Кроме того, он требует оставления рабочего на рабочем месте во время простоя. В большинстве случаев энергетически более выгодным является режим остановки с предварительным разогревом.
Эти уравнения справедливы и для агрегатов периодического действия при их использовании внутри рабочих смен без внеоперационных перерывов. На основе этих уравнений для конкретных видов оборудования можно давать энергетическую оценку экономичности режимов их работы. По выбору графиков и режимов работы агрегатов с большими пусковыми расходами можно сделать выводы, которые изложены ниже.
Прерывистая работа указанных агрегатов вызывает значительное увеличение удельных расходов. Это увеличение зависит от количества перерывов в работе, продолжительности каждого перерыва и величины разовых пусковых расходов. Поэтому для уменьшения пусковых потерь и снижения удельных расходов необходимо стремиться к полной загрузке и непрерывной работе агрегатов в течение возможно более длительного времени.
При ограниченной месячной программе выпуска продукции энергетически выгодным режимом является непрерывная работа агрегатов в течение неполного месяца. После этого их целесообразно останавливать. В результате получается одна остановка в месяц. Если по производственным условиям такой график работы невозможен, то следует стремиться к выработке продукции крупными партиями с максимальной часовой производительностью. Для этого месячную программу можно разбить на 3—4 партии. Тогда получится 3—4 остановки в течение месяца.
Если по условиям производства агрегат должен работать по одному из графиков сменности, то производится выбор одно, двух и трехсменной работы. При этом учитываются: средняя загрузка агрегата выпуском продукции в рабочих сменах; мощность агрегата и скорость его охлаждения при простоях. Окончательный выбор режима работы по сменности определяется на основе сопоставления характеристик средних удельных расходов энергии.
При заданном графике сменности и неполной загрузке агрегата выбор между непрерывной работой со сниженной производительностью и прерывистой работой с максимальной производительностью зависит от соотношения средней мощности пусковых расходов при коротких перерывах в работе и мощности холостого хода агрегата. В большинстве случаев при коротких паузах в работе оба эти режима равно экономичны. При коротких паузах также практически равно экономичны режимы горячего простоя и остановки с предварительным разогревом агрегата.
Энергетически оптимальное распределение выработки продукции между технологическими агрегатами
Технологические агрегаты могут вырабатывать единую или смешанную продукцию. При распределении выработки единой продукции между агрегатами следует учитывать два случая.
Первый случай представляет собой параллельную работу агрегатов непрерывного действия в общем непрерывном потоке выработки или транспортировки продукции. Распределение выработки единой продукции между этими агрегатами зависит от формы энергетических характеристик подведенной мощности.
Второй случай относится к совместной работе агрегатов: периодического действия; непрерывного действия в прерывистом режиме за календарное время. В этих условиях энергетические характеристики оборудования периодического и непрерывного действия будут одинаковыми.
В данном случае каждый агрегат загружается до оптимальной точки энергетической характеристики. У агрегатов с прямолинейными и выпуклыми характеристиками оптимальная точка соответствует максимальной производительности, а при вогнутой — экономической.
В этом случае групповая характеристика подведенной мощности формируется путем последовательного построения (откладывания) на графике соответствующих индивидуальных характеристик отдельных агрегатов. Она представляет собой удвоенную, утроенную и т. д. прямую, выходящую из начала координат и имеющую тот же вид уравнения, что и аналогичные характеристики отдельных агрегатов. Выбор состава и количества агрегатов, а также распределение выработки продукции между ними может быть произвольным.
Если группа состоит из агрегатов различной экономичности, то> распределение выработки продукции между ними производится с учетом среднего удельного расхода каждым агрегатом за календарное время. Сначала загружается самый экономичный агрегат, затем менее экономичный и т. д. В данном случае групповая характеристика подведенной мощности представляет собой ломаную линию, выходящую из начала координат. При построении групповой характеристики индивидуальные характеристики агрегатов располагаются в порядке убывающей экономичности.
При указанном допущении эти уравнения справедливы для режимов горячего простоя и предварительного разогрева в перерывах внутри рабочих смен. При прерывистой работе агрегатов удельный расход является величиной переменной, зависящей от среднечасовой производительности за календарное время.
В этом случае распределять выработку продукции между агрегатами следует с учетом их энергетических характеристик. Особое внимание необходимо уделять выбору количества агрегатов для выполнения заданной программы выпуска продукции, так как использование лишних агрегатов связано с дополнительными потерями энергии.
Энергетически оптимальное распределение заданий по выработке смешанной продукции следует производить с учетом ее энергоемкости и экономичности агрегатов.
В цехах с выпуском смешанной продукции те или иные операции могут выполняться на агрегатах с различной производительностью и удельными расходами. В энергетическом отношении это представляет собой выработку продукции различной энергоемкости на взаимозаменяемых агрегатах различной экономичности.
При распределении выработки смешанной продукции между агрегатами возникают два типичных случая.
В первом случае производственные условия допускают взаимозаменяемость агрегатов при выработке различной продукции, но не более одного ее вида на каждом агрегате. Решение задачи здесь во многом совпадает с выбором агрегатов для выработки единой продукции. Но при этом необходимо использовать дополнительные данные, к числу которых относится заданный выпуск продукции по ее видам или типоразмерам в порядке убывающей энергоемкости.
У агрегатов с большими пусковыми потерями можно сравнивать удельные приросты.
При распределении выработки наиболее экономичные агрегаты загружаются и более энергоемкой продукцией. Выработку менее энергоемкой продукции передают менее экономичным агрегатам.
Второй случай связан с такими производственными условиями, которые допускают для каждого агрегата выбор того или иного вида продукции, но не допускают выработки нескольких видов продукции на данном агрегате. Последнее требование вызывается чаще всего условиями организации труда и снабжения рабочих мест продуктами обработки. Выбор агрегатов для распределения заданий по выработке продукции усложняется, так как последовательная схема расчета здесь неприменима. В данном случае приходится прибегать к вариантным методам расчета. Сначала намечают варианты распределения выработки продукции между агрегатами. Затем по данным выпуска продукции той или иной энергоемкости и соответствующим удельным расходам на ее выработку по агрегатам определяется суммарный расход энергии по первому варианту, затем по второму и т. д. Энергетически оптимальным будет тот вариант, при котором суммарный расход будет меньше.
Статью подготовила доцент кафедры социально-гуманитарных дисциплин Волгушева Алла Александровна. 
