Экономию электроэнергии в промышленном производстве, являющуюся одной из актуальнейших современных задач, получают за счет проведения разнообразных мероприятий, которые условно разделяют на конструкционные, технологические и электротехнические,!
Конструкционными называют мероприятия, принимаемые в стадии разработки изделий, выпускаемых промышленностью, а также при их обновлении и усовершенствовании. Они заключаются:
в уменьшении материалоемкости изделий, что обеспечивает меньшие энергозатраты при их обработке, сборке, транспортировке и т.д.; сюда относятся, в частности, замена массивных деталей тонкостенными, ребристыми, трубчатыми, облегченными, уменьшение габаритных размеров и массы корпуса за счет более плотного монтажа основных узлов изделия, применение новых, менее материалоемких принципов конструкции;
в замене металла синтетическими материалами;
в замене литых деталей штампованными или сварными;
в применении точного литья или точной твердой (холодной или горячей) формовки вместо обработки резанием.
Такие мероприятия относятся к области машиностроительного, aппаратостроительного или другого производственного проектирования и выходят, следовательно, далеко за рамки данного курса. Однако, как показывает опыт развития промышленности, именно в постоянном совершенствовании и обновлении промышленной продукции кроются наибольшие резервы уменьшения материало- и энергоёмкости изделий.
Так, если удельная (отнесённая к номинальной мощности) масса первых автомобильных двигателей (в 1855 г.) составляла около 60 кг/кВт, то в настоящее время она находится в пределах от 4 до 8 кг/кВт; этот же показатель для асинхронных двигателей мощностью в 10 кВт составлял в 1891 г. (у первых серийно выпускаемых двигателей Доливо-Добровольского) 88 кг/кВт, а в настоящее время колеблется в зависимости от номинальной скорости вращения между 7 и 15 кг/кВт. Наиболее быстрое уменьшение массы, энергоёмкости и стоимости имело
место в развитии ЭВМ с 1960 по 1985 г., масса и потребление энергии ЭВМ одного и того же класса уменьшились в среднем в 10 000 раз и продолжают уменьшаться.
Технологические мероприятия преследуют цель уменьшить расход электроэнергии путем рациональной организации производственного •процесса. Сюда относят:
1) использование вторичных энергоресурсов и отходов производства;
2) уменьшение непроизводительных потерь энергии путем усиления теплоизоляции, уменьшения трения в механизмах и т. п.;
3) уплотнение технологических циклов;
4) применение интенсивных технологий (силового и скоростного резания металлов, высокотемпературной термообработки и т.п.);
5) формирование механических и тепловых переходных процессов;
6) автоматизацию технологических процессов в целях обеспечения их оптимального протекания (в частности, применение станков с числовым программным управлением);
7) сокращение межоперационных транспортных перемещений и др.
Эти мероприятия^разрабатывают технологические службы предприятия. Однако общая возможная экономия электроэнергии от внедрения этих мероприятий может оказаться весьма существенной как для предприятия, так и для отрасли или народного хозяйства в целом. Так, в 1986 г. общая экономия электроэнергии по всем предприятиям СССР от внедрения технологических и рассматриваемых ниже электротехнических мероприятий составила около 4,6 ТВт • ч, что приблизительно равно годовому производству электроэнергии на крупной электростанции мощностью 1000 МВт; доля технологических мероприятий составляла при этом около 95%. Поэтому их разработку и внедрение проводят с активным участием энергетических служб предприятий.
Электрические мероприятия в области электроприводов и злектротехнологических установок также выходят за рамки данного курса.
Но так как их используют не только в производственных установках, но и в системах электроснабжения (например, в установках собственных нужд электростанций и подстанций), то некоторые из них заслуживают подробного рассмотрения. Основными считают следующие:
1) обеспечение оптимальной загрузки электродвигателей, трансформаторов и преобразователей; выбор оптимальных типов преобразователей, обладающих максимальным КПД в требуемой области регулирования, а также замена ими ранее установленных преобразователей других типов; сюда, в частности, относят применение тиристорного электропривода вместо системы "генератор—двигатель", замену электромашинных преобразователей частоты полупроводниковыми, замену сварочных трансформаторов и генераторов управляемыми полупроводниковыми выпрямителями;
2) отключение электродвигателей и преобразователей на время XX;
3) замену реостатных пуска и регулирования полупроводниковыми;
4) замену малозагруженных двигателей и преобразователей менее мощными;
5) применение устройств, основанных на использовании сверхироводимости.