Необходимо отметить, что энергетика – это сложный технологический процесс. Перед энергетическим хозяйством предприятия (ЭХП) стоит ответственная задача – надежно обеспечить потребителей промышленного предприятия необходимыми видами энергии заданного качества, требуемыми для ведения нормального технологического процесса. В то же время требуется обеспечить рациональное расходование энергетических ресурсов с целью получения максимально возможной их экономии.

Рассмотрим ЭХП, как объект контроля и управления эффективным использованием энергоресурсов и техническим управлением энергетическим оборудованием. ЭХП – это многоуровневый комплекс, представляющий собой единую совокупность внешних (магистральных) и внутренних (распределительных) электросетей с трансформаторами, коммутационной аппаратурой, приборами учета, контрольно-измерительными информационными системами, устройствами защиты, автоматики и телемеханики, устройствами компенсации реактивной мощности, системой защитного заземления, электрооборудованием подразделений, а так же оборудования, участвующего в тепло- газо- и водоснабжении.

Оценкой эффективности управления ЭХП являются следующие критерии: обеспечение надежности, безопасности, бесперебойности, а также экономное и эффективное использование энергоресурсов.

Процесс управления ЭХП включает в себя ряд направлений и этапов:

1. Использование системного подхода к решению задач оценки состояния системы энергоснабжения предприятия.
   
2. Определение вектора развития ЭХП предприятия.
   
3. Определение взаимосвязи со структурными подразделениями, определение внешних связей и способов обмена информацией.
   
4. Разработка мероприятий, направленных на автоматизацию процессов управления ЭХП:
   

• техническое управление ЭХП (учет и анализ нарушений в работе электроустановок подстанций и электрооборудования подразделений, разработка и контроль ППР, оперативно диспетчерское управление потреблением энергоресурсов);
  
• управление энергопотреблением и энергосбережением ЭХП (энергоменеджмент).
  

1. Разработка мероприятий по внедрению АИИС учета энергоресурсов.
   
2. Разработка мероприятий по диспетчеризации и управлению потреблением энергоресурсов.
   
3. Разработка организационно технических мероприятий, направленных на энергосбережение.
   
4. Описание системы контроля и оценки результатов.
   
5. Разработка положений, направленных на повышение мотивации персонала, принимающего участие в энергосберегающих мероприятиях.
   
6. Разработка мероприятий по модернизации и замене изношенного и морально устаревшего оборудования.
   
7. Определение источников финансирования.
   
8. Оценка эффективности текущего и прогнозируемого состояния системы энергоснабжения предприятия.
   
9. Оценка эффективности текущего и прогнозируемого состояния электрооборудования предприятия.
10. Оценка эффективности текущего и прогнозируемого эффекта от организационно-технических мероприятий.

Если из процесса управления ЭХП исключить хотя бы один из этапов, то комплексное управление станет неэффективным, а управление энергопотреблением и энергосбережением станет практически невозможным.

Процесс управления ЭХП ООО «Камкабель» осуществляют следующие энергетические службы: отдел главного энергетика (ОГЭ), тепло-энергетическое управление (ТЭУ), участок по передаче электроэнергии, сантехнический участок, котельная, бюро автоматизированных систем (Бюро АС).

На Рисунке 1, отражающем текущую структуру управления ЭХП предприятия видно, что основной упор сделан на эксплуатацию оборудования, поддержание его в работоспособном состоянии, и учет энергоресурсов (пункты 5, 6, 7, 10).

Рисунок 1. Текущая структура управления ЭХП

Проблемам управления энергопотреблением и энергосбережением ЭХП (пункты 1, 2, 3, 4, 8, 9, 11, 12, 13, 14) в существующей структуре управления ЭХП, не уделено достаточного внимания.

Это задачи оптимизации, модернизации и комплексной автоматизации управления ЭХП на современном уровне, которые предстоит решать в обозримом будущем.

Для решения поставленных задач эффективного использования Технического управления ЭХП и Управления энергосбережением и энергоэффективностью ЭХП можно выделить следующие приоритетные направления:

• разработка организационной структуры управления ЭХП;
  
• организация оперативно диспетчерской службы управления ЭХП;
  
• организация службы энергоменеджмента;
  
• организация службы оперативно диспетчерского контроля и управления энергопотреблением подразделений;
• разработка и создание нормативно-методологических документов, регламентирующих деятельность служб управления ЭХП.

Рисунок 2. Оптимизированная структура управлением ЭХП

На предложенной организационной структуре (Рисунок 2) видно разделение полномочий, зон ответственности на:

• техническое управление и эксплуатацию оборудования;
• аналитико-экономическую, организационно-методологическую работы и управление энергопотреблением и энергосбережением на предприятии.

Техническое управление ЭХП подразумевает связанное, исполненное в едином информационном поле, решение ряда задач, которое должно в конечном итоге привести к повышению эффективности работы служб эксплуатации, ремонта, релейно-защитной автоматики, и других служб, отвечающих за тепло- газо- и водоснабжение.

Состав решаемых задач при автоматизации Технического управления, определяется функциональными обязанностями персонала:

• диспетчерское управление энергоснабжением;
  
• учет энергоресурсов и контроль качества электроэнергии;
  
• расчеты электрических величин и параметров релейной защиты;
  
• ведение базы данных оборудования системы энергоснабжения;
  
• ведение базы данных ИИК;
• планирование и выполнение технического обслуживания и ремонта оборудования.

Все это должно быть основано на принципах унификации, информационного взаимодействия компонентов подсистем, целостности и достоверности данных, возможности двунаправленного обмена данными.

Автоматизированные системы и оборудование автоматизации энергоснабжения, выполненные на основе разрозненных комплексов, должны быть объединены в единую комплексную автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ) ЭХП. В этой системе должны быть реализованы функции учета, управления, а также решен ряд прикладных задач: ведение базы данных оборудования системы энергоснабжения, расчет токов КЗ, моделирование переключений, управление ППР, ведение архивов по ремонту оборудования, моделирование работы электрической сети и другие.

Управление энергопотреблением и энергосбережением так же подразумевает исполненное в едином информационном поле решение ряда задач, которое должно в конечном итоге привести к повышению эффективности управления энергопотреблением и энергосбережением в ЭХП.

Решаемые задачи:

• контроль и управление режимами энергопотребления в соответствии с заданными параметрами;
• выявление нерационального использования энергоресурсов;
• разработка рекомендаций и мероприятий по энергосбережению.

В заключении, необходимо отметить, что построение эффективной и надежной системы управления ЭХП – сложная технико-экономическая задача, требующая комплексного подхода. Система управления ЭХП должна быть независимой, и в тоже время ориентироваться на реализацию общей стратегии предприятия и интегрироваться в систему управления деятельностью предприятия.

Использование АИИС ТУЭ позволяет проводить энергетические обследования и разработку мероприятий для снижения потерь электрической энергии. Одной из таких основных задач по снижению потерь является компенсация реактивной мощности потребителя. Система АИИС ТУЭ позволяет наглядно в табличном и графическом представлении «рис.1» увидеть и проанализировать детальное потребление реактивной энергии по группам элементов электрической сети, выявить элементы с повышенным потреблением реактивной энергии, определить узлы для монтажа конденсаторных установок и рассчитать их оптимальные характеристики.

Рис. 1. График потребления активной, реактивной энергии и коэффициент мощности сos(φ1)

Если к узлу системы электрического снабжения подключить большое количество электроприемников и потребление реактивной энергии будет не постоянно, то необходимо использовать групповую компенсацию реактивной мощности с подключением автоматической конденсаторной установки (АКУ) со ступенчатым регулированием для поддержания оптимального коэффициента мощности не зависит от текущего потребления. Такая конденсаторная установка (КУ) будет компенсировать реактивную энергию в соответствии с потребностью в режиме реального времени.

АИИС ТУЭ значительно облегчает задачи по выполнению расчетов. При наличии большого количества потребителей, с помощью АИИС ТУЭ можно анализировать данные за разные периоды времени и выявить факторы, влияющие на потребление реактивной энергии в разных узлах системы электроснабжения- это поможет наиболее эффективно рассчитать параметры требуемого компенсационного оборудования.

При проведении расчетов мощности, количества и шага ступеней автоматической КУ можно воспользоваться накопленными статистическими данными из имеющейся АИИС ТУЭ. Обработку полученных статистических данных можно проводить в самой автоматизированной системе или воспользоваться программой MS Excel. Для увеличения точности последующих расчетов желательно охватить достаточно большой промежуток времени, в который будут входить факторы, влияющие на потребление: сезонность, разнообразие, последовательность технологических процессов, влияние выходных, рабочих или праздничных дней и другие. Самым оптимальным периодом для анализа является один год, так как в большинстве случаев в него входят все выше перечисленные факторы.

Многообразие вариантов расчета параметров конденсаторных установок представлено в литературе и сети интернет. Большинство из них сводится к трем этапам:

1. Расчет реактивной мощности энергоприемников.
2. Расчет емкости требуемой конденсаторной установки.
3. Расчет ступеней регулирования конденсаторной установки для оптимальной компенсации реактивной энергии.

Для проведения этих расчетов необходимо из существующей АИИС ТУЭ загрузить в файл формата MS Excel данные потребления активной и реактивной энергии по часовым интервалам за выбранный период времени. На основании этих данных можно провести все

расчеты параметров конденсаторной установки. В итоге мы получаем таблицу с данными, как показано в табл. 1. Данные лучше вывести в часовых интервалах для упрощения дальнейших расчетов.

Таблица 1. Вывод данных из АИИС ТУЭ.

Столбец Wa содержит данные потребления активной энергии в кВтч, Wr потребления реактивной энергии в этот же часовой интервал времени в квар, сos(φ₁) данные текущего коэффициента мощности, которые можно взять из системы или посчитать по формуле для каждого часового интервала и вставить в таблицу отдельным столбцом:

Всего таблица будет содержать около 7956 строк. Из полученной таблицы можно удалить строки с нулевыми значениями Wa, и Wr, так как в эти периоды оборудование не работало и потребления электроэнергии не было, соответственно проведение расчетов для этих временных интервалов не требуется.

Расчет реактивной мощности электроприемников проводить не требуется, так как мы получаем эти данные из АИИС ТУЭ в столбце Wr табл. 1.

При расчете емкости требуемой конденсаторной установки необходимо знать минимальные и максимальные значения потребления реактивной энергии в заданном узле. Эти данные можно получить из столбцов Wa, Wr, как показано в примере табл. 2.

Таблица 2. Максимальные и минимальные значения потребления электроэнергии

Из столбца Wr (табл. 2) выбираем максимальное и минимальное значение потребления реактивной энергии, для которого будем проводить расчеты конденсаторной установки. При этом необходимо соблюдать условие cos(φ₁) < cos(φ₂), где cos(φ₂) целевое значение коэффициента мощности, которое необходимо достичь при компенсации реактивной мощности, иначе компенсация не требуется.

Допустим, чтобы избежать перекомпенсации, необходимо с помощью АКУ достичь значения cos(φ₂)=0,98. Этому значению коэффициента мощности соответствует значение tg(φ2)=0,203.

Расчет мощности АКУ производим с помощью следующей формулы:

где Q_АКУ – мощность требуемой конденсаторной установки, квар;

Q_макс – максимальная реактивная мощность, квар;

P – значение активной мощности в этот же момент времени, кВт.

Если подставить в эту формулу выбранные значения из табл. 2 – максимальное значение 564,948 квар ч, 476,948 кВт ч и tg(φ₂) = 0,203 получим итоговую мощность АКУ Q_АКУ=468,128 квар.

При расчете мощности ступеней АКУ разделим диапазон потребления реактивной энергии, полученный из АИИС ТУЭ в столбце Wr табл.2 в соответствии с мощностями выпускаемых конденсаторных батарей, например, по 5 и 25 квар в диапазоне до 100 квар и далее с шагом по 50 квар и определим количество часов потребления Wr в этих диапазонах (табл. 3).

Таблица 3. Распределение потребления реактивной энергии по диапазонам.

Если имеется предпочтение выбора конденсаторных батарей определенного производителя, необходимо заранее уточнить : конденсаторы какой емкости он выпускает и разбить их потребление на диапазоны, соответствующие емкости конденсаторов, выпускаемых конкретным производителем.

На основании таблицы распределения энергии по диапазонам (табл. 3) можно построить соответствующую диаграмму (рис. 2), на которой видны основные рабочие диапазоны потребления реактивной энергии и сколько процентов времени от выбранного периода оборудование потребляет реактивную энергию в данном диапазоне.

Рис. 2. Диаграмма диапазонов потребления реактивной энергии

Необходимо подобрать ступени конденсаторных батарей таким образом, чтобы суммарная мощность включенных конденсаторов соответствовала рабочим диапазонам потребления реактивной энергии с максимальным временем работы. Из диаграммы «рис.2» видно, что около 20% времени идет потребление реактивной энергии в диапазоне от 5 до 25 квар. Основное время потребления реактивной энергии происходит в диапазоне от 25 до 200 квар. Около 30% времени идет потребление в диапазоне от 250 до 500 квар. Для работы АКУ в этих диапазонах потребуются конденсаторы мощностью 5, 10, 25 и 50 квар. В такой комплектации АКУ будет иметь минимальный шаг компенсации 5 квар, максимально охватывать все необходимые диапазоны компенсации от 5 до 500 квар и иметь максимальную стоимость, что значительно увеличивает срок окупаемости. Для уменьшения габаритов и стоимости АКУ можно увеличить шаг компенсации до 10 квар и не принимать во внимание диапазон от 450 до 500 квар из-за незначительного времени работы 1,6%. Это позволит уменьшить количество конденсаторов и коммутационного оборудования.

С помощью АИИС ТУЭ подобные расчеты необходимо провести для каждого узла системы электроснабжения, в которых необходима компенсация реактивной энергии и планируется монтаж автоматических конденсаторных установок.

Так же есть некоторые моменты, на которые следует обратить внимание при проведении расчетов параметров АКУ. Например, при выборе мощности АКУ необходимо закладывать резерв увеличения мощности энергоприемников, который составляет от 10 до 20% от текущего значения на случай дальнейшего развития производства и введения дополнительных потребителей. Перед выбором оборудования АКУ, с помощью приборов контроля качества, необходимо провести анализ параметров качества электроэнергии в заданном узле системы электроснабжения на наличие скачков тока и напряжения и их гармонических составляющих с частотой записи в память прибора не менее 10 записей в секунду. Из практического опыта можно сказать, что при наличии 3, 5, 7 гармоник на стороне 0,4 кВ, превышающих допустимые максимальные значения, необходимо предусмотреть фильтры гармоник для защиты конденсаторов и уровень напряжения конденсаторов повысить с 420 до 440 и 480 В. Это ведет к удорожанию АКУ, но значительно продлит срок ее эксплуатации.

С помощью АИИС ТУЭ можно так же смоделировать работу АКУ по уже имеющимся данным и провести сравнение полученных показателей для энергетических и экономических расчетов (рис.3).

Рис. 3. График смоделированной работы АКУ. Потребление активной, реактивной энергии при коэффициенте мощности сos(φ2)=0,98

АИИС ТУЭ позволяет не только определить узлы системы электроснабжения, в которых необходима компенсация потребления реактивной энергии, но и упростить расчеты и повысить точность определения параметров при выборе АКУ и коммутационного оборудования, что позволит АКУ работать с максимальной производительностью, сократить сроки ее окупаемости и продлить сроки эксплуатации.

На предприятиях существует стратегия и политика внедрения технического учета электроэнергии и энергоресурсов для возможности проведения анализа и прогнозирования потребления энергоресурсов, что поможет в управлении ЭХП. Все системы технического учета электроэнергии основаны на применении передовых технологиях измерения, обработки, анализа и вывода данных на оборудовании, входящему в АИИС.

На многих предприятиях установлены АКУ со ступенчатым регулированием. Опрос работающего с ними персонала, показал, что никто не может обоснованно показать степень их эффективности, время работы и режимы работы, какие ступени в какой момент времени включаются и выключаются и на какой период. Для получения этих данных при формировании плана ЗиМИО на 2023 г. принято решение включить все АКУ в единую АС с записью не только показаний контроллеров АКУ, таких как фазные и линейные значения токов и напряжений на СШ, но и журналов работы АКУ, начиная от показателей температуры внутри корпуса и до журнала аварийных событий и автоматических отключений, и выхода из строя КБ. Благодаря этим данным можно будет проанализировать режимы работы конденсаторов и коммутационного оборудования и, по возможности, принять меры для минимизации аварийных ситуаций в работе АКУ. Например, повышенная температура внутри корпуса АКУ может привести к предельным условиям работы, не достаточным для автоматического отключения, но сильно сокращая сроки работы конденсаторов и коммутационного оборудования.

Отслеживая эту информацию в режиме реального времени дежурный персонал ТП может вовремя реагировать на выход из строя оборудования АКУ для своевременной его замены и предотвращения ухудшения ситуации. Так же журнализация событий поможет избежать или вовремя отреагировать на другие внештатные или аварийные ситуации.

Эти меры помогут продлить срок использования АКУ на достаточно большой период времени. На предприятиях в Бюро АС уже имеется подобный опыт увеличения сроков использования оборудования. Установив отдельные источники бесперебойного питания на УСПД «ЭКОМ-3000» с 2003 г. продлено время «наработки на отказ» от производителя с 8,6 лет до 14 лет, что составляет переработку 5,4 года, так как устройства работали при нормальных условиях электропитания без скачков напряжения и не перезагружались в аварийных режимах. Автоматизированный контроль состояния источников бесперебойного питания помог своевременно заменять батареи и коммутационное оборудование, что полностью исключило аварийные остановки из-за сбоев в электропитании. Необходимо отметить, что периодический осмотр проводился, но невозможно запланировать снижение заряда тех же батарей для «мягкого» завершения работы устройств при долгосрочном отсутствии питания. На текущий момент оператор может видеть состояние всех источников бесперебойного питания в режиме реального времени и входное напряжение на них. Всю подобную информацию возможно получить, если записывать данные по работе АКУ на сервер в базу данных, то есть создав АС контроля за работой АКУ. Это позволит проводить мониторинг оборудования в режиме реального времени. Позволит дистанционно корректировать КМ по СШ, в зависимости от состояния СЭС предприятия, а также корректировать другие параметры контроллеров. Позволит проводить анализ работы СЭС совместно с системой технического учета электроэнергии.

Одним из важных факторов применения удаленного контроля и управления с помощью АСКРМ является значительное снижение времени нахождения персонала на опасных производственных объектах, вблизи объектов под напряжением и так далее. Это позволит снизить риски травматизма и повысит безопасность персонала.

АИИС КУЭ, АИИС ТУЭ, в которые входят учет электроэнергии, водоснабжения, теплоснабжения и газа – относятся к системам, которые являются не автоматическими (не требующими участия человека), а к автоматизированным системам, которые требуют участия оператора.

Основные функции: АИИС – это инструмент инженера, экономиста, энергетика, руководителя для получения информации и возможности принятия оперативных организационных решений в режиме реального времени, сбор и обработка статистических данных для анализа потребления энергоресурсов, реализации задач по оптимизации режимов энергопотребления и контроля результатов проведенной работы.

Технически АИИС разделяются:

- верхний уровень: Информационно Вычислительный Комплекс (ИВК), входят сервера, АРМ (Автоматизированные Рабочие Места) пользователей;

- средний уровень: Информационно Вычислительный Комплекс Электроустановок (ИВКЭ), входят Устройства Сбора Передачи Данных (УСПД – промышленные контроллеры, конфигураторы, модемы);

- нижний уровень: Информационно Измерительный Комплекс (ИИК), входят счетчики, трансформаторы тока и напряжения, датчики;

- линии связи, входят проводные, беспроводные линии связи, устройства грозозащиты, сопутствующее оборудование.

При разработке существующих АИИС в 2003 году был заложен резерв в размере 15% по количеству дополнительных каналов и линий связи, нацеленных на развитие предприятия, подключение новых мощностей, счетчиков, устройств сбора и передачи. Обследование показало, что на текущий момент заложенные ранее резервы практически исчерпаны. Для возможности подключения новых контроллеров регуляторов АКУ проведен анализ свободных (резервных) линий связи и каналов вблизи мест установки АКУ.

2. Технико- экономическое обоснование использования автоматизированной системы компенсации реактивной мощности

Технико-экономическое обоснование показывает целесообразность или нецелесообразность использования оборудования или внедрения проекта.

В дальнейшем рассматривается выбор параметров оборудования АКУ на основании проведенного анализа СЭС, определение его характеристик согласно установленным требованиям и его стоимость на 2022 г. На основе выбранных характеристик АКУ моделируется изменение потребления активной и реактивной электроэнергии за прошедший период и сравниваются фактические и смоделированные результаты в объемном и денежном эквиваленте, чтобы получить размеры возможной экономии. Учитывая стабильность потребления электроэнергии предприятием за прошедшие периоды делаем предположение, что в будущие периоды будет аналогичное потребление электроэнергии, но уже с работающими АКУ и рассчитываем экономический эффект от их применения, простой и дисконтированный сроки окупаемости.

Методика расчета простого и дисконтированного срока окупаемости

На основе полученных в результате исследования данных, зная тарифы на электроэнергию, экономический эффект от использования АКУ и объединения их в АС и стоимость оборудования можно рассчитать чистую приведенную стоимость (NPV), простой и дисконтированный срок окупаемости.

Для этого необходимо найти чистый денежный поток в каждом году на несколько лет вперед. “Чистый” означает разницу между положительным (доходами от проекта) и отрицательным (расходами) денежным потоком. Положительный денежный поток, генерируемый проектом – это экономия (на оплате электроэнергии, расходах на эксплуатацию, ФОТ и любая другая). Отрицательный денежный поток состоит из расходов на ТЭР, эксплуатацию, сервисное обслуживание, затрат на ФОТ, выплаты процентов по кредиту, налоговых отчислений (на имущество, в соцфонды на ФОТ, на прибыль).

В данных расчетах 2022 год – базовый для расчета цен. Из цен 2022 года с помощью прогнозируемых процентов роста цен вычисляем цены для 2023 года. Величина налога на прибыль, равняется 20% от налогооблагаемой базы. Это экономия по внедрению АСКРМ минус расходы (на эксплуатацию, ТЭР, налог на имущество, отчисления на ФОТ) и минус амортизация. Эту же величину чистого денежного потока можно получить, прибавив амортизацию к величине чистой прибыли.

В дальнейших вычислениях последовательно наращиваем сумму первоначальных капитальных затрат на ежегодную величину денежного потока и получаем простой срок окупаемости (в определенном году переход из отрицательных значений в положительные). Чтобы посчитать год точнее необходимо взять количество полных лет и прибавить к ним отношение последнего отрицательного значения нарастающего денежного потока к величине денежного потока следующего (первого положительного) года. Простой срок окупаемости, рассчитанный по формуле отношения годовой экономии к инвестициям, или разницы в себестоимости покупного и собственного потребления к инвестициям не подходит, например, для проектов с длительным периодом внедрения.

Далее в вычислениях проводим дисконтирование денежных потоков каждого года (приводим к сегодняшней стоимости денег) путем умножения на коэффициент дисконтирования. Согласно СТ 043-2013, ставкой дисконта необходимо брать ключевую ставку ЦБ плюс 3%.

Затем последовательно наращиваем первоначальные капитальные затраты, теперь уже на дисконтированный денежный поток и видим дисконтированный срок окупаемости (переход из отрицательных значений в положительные). Чтобы посчитать срок точно – необходимо взять количество полных лет и прибавить отношение последнего отрицательного значения нарастающего денежного потока к величине денежного потока следующего (первого положительного) года.

Чтобы найти NPV по достижении конкретного года, определяем:

• дисконтированный чистый денежный поток нарастающим итогом в этом году.
• подобным образом рассчитывается NPV для любого года за необходимый период.
• расчет технологических потерь электроэнергии на производственной площадке.

После расчета мощности АКУ необходимо рассчитать снижение технологических потерь активной энергии после компенсации реактивной энергии. В среднем в действующих объектах в подводящих кабелях и силовых трансформаторах теряется от 3% до 15% расходуемой активной энергии в зависимости от уровня напряжения, количества ступеней трансформации, качества и износа изоляций. Экономию от снижения потерь в подводящих проводах и трансформаторах можно оценить, используя показатель коэффициента потерь, отражающий потери в линии при доставке энергии потребителю.

Рис.1. Функциональная схема информационного обмена между компонентами АСКРМ

Рис.2. Структурная схема связи компонентов АСКРМ

Выводы

Накопление полученной от контроллеров АКУ информации в базе данных АСКРМ совместно с АИИС ТУЭ за достаточно большие промежутки времени от года и более позволит проводить сравнение показателей СЭС по отношению к предыдущим периодам, к сезонам и т. д., что даст информацию об улучшении или ухудшении состояния СЭС для планирования работ, направленных на развитие ЭХП. Сотрудникам ТП и отдела главного энергетика в процессе работы необходимо получать информацию от энергетических АС, таких как АИИС ТУЭ, АИИС КУЭ, разработанной АСКРМ и других, для улучшения результатов своей работы, планирования развития, для своевременного проведения организационных и технических мероприятий по управлению ЭХП. Накопленный на предприятии опыт по использованию и эксплуатации АКУ, объединенных в единую информационную систему АСКРМ поможет в создании систем технического учета энергоресурсов и систем компенсации РМ на других предприятиях Холдинга.

Необходимо отметить, что целью создания АС является повышение эффективности использования СЭС за счет улучшения контроля параметров электроэнергии и получения новых потенциальных возможностей и данных для проведения аналитических расчетов.

АС позволяет решать возникающие задачи на качественно новом уровне:

• накопление статистических данных по параметрам электроэнергии;
• предоставление текущих данных параметрам электроэнергии;
• контроль за состоянием оборудования;
• ускорение операций по сбору данных;
• повышение оперативности принятия решений;
• повышение обоснования принимаемых решений;
• уменьшения загрузки сети и силовых трансформаторов;
• увеличения срока службы сетей и электроприемников;
• повышения надежности электроснабжения в целом;
• снижение потерь активной мощности в сетях электроснабжения предприятия;
• снижение потерь активной мощности во внешних сетях (от границы балансовой принадлежности до вводов на подстанции);
• снижение оплаты за потребление активной и реактивной энергии;
• снижение рисков штрафных санкций, связанных с возможным невыполнением требований по величине соотношений потребления активной и реактивной мощности.

Список сокращений и обозначений:

АМ – активная мощность;

АИИС КУЭ – автоматизированная информационно измерительная система коммерческого учета электроэнергии;

АИИС ТУЭ – автоматизированная информационно измерительная система технического учета электроэнергии;

АКУ – автоматическая конденсаторная установка;

АС – автоматизированная система;

АСКРМ – автоматизированная система компенсации реактивной мощности;

БК – блок конденсаторов;

КМ – коэффициент мощности (cos(φ));

КРМ – коэффициент реактивной мощности (tg(φ));

КУ – конденсаторная установка;

ПКП – площадка «Кабельное производство»;

ПС – подстанция;

ПЭ – приемник электроэнергии;

РМ – реактивная мощность;

СШ – секция шин;

СЭС – система электроснабжения;

ТП – трансформаторная подстанция;

ТТ – трансформаторы тока;

ТЭО – технико-экономическое обоснование;

УКРМ – устройство компенсации реактивной мощности;

ЭП – электроприемник;

ЭХП – электрохозяйство предприятия.

Залежи угля обычно находятся на больших глубинах. Уголь самого высокого качества – это антрацит, добываемый на глубине 2000 метров и более. Некоторые виды угля находятся на менее значительных глубинах, что позволяет добывать их открытым способом. Уголь используется в качестве твердого топлива и используется в повседневной жизни в качестве источника энергии. Кроме того, он используется в химической и металлургической промышленности. Существует возможность переработки угля в нефть, что позволяет получать жидкое топливо. Коксохимическая промышленность широко используется и включает такие процессы, как коксование, при котором образуются газ, аммиак и каменноугольная смола. Образующийся газ может быть преобразован в такие продукты, как толуол и бензол, которые широко используются в различных отраслях промышленности, включая производство резины, лаков и красок[1].

Широкое использование угля способствовало разработке новых технологий его переработки. Однако необходимо учитывать опасности, связанные с добычей и обогащением угля.

Ноксология – это наука, которая занимается изучением возникновения и воздействия опасностей, определением опасных зон и параметров их воздействия на окружающую среду, а также оценкой ущерба, причиняемого человеку и природе опасными факторами.

Целью ноксологии является углубление и расширение знаний о системе безопасности в условиях техногенных рисков с целью развития практических навыков применения этих знаний в организационной, управленческой и оперативной деятельности[2].

Человек – высшая ценность, и главная цель его существования – сохранение и продление жизни. Приоритетным направлением деятельности является забота о здоровье и благополучии человека с точки зрения взаимодействия с внешними системами. Это включает выявление опасностей и определение зон их воздействия, создание и использование средств защиты человека, контроль и обслуживание этих средств и другие аспекты (принцип антропоцентризма)[3].

При переработке угля особое внимание уделяется безопасности. Большинство несчастных случаев на угольных предприятиях связано с техническим обслуживанием и ремонтом машин и оборудования. Основными причинами несчастных случаев являются смазка и техническое обслуживание деталей машин во время их работы, а также непрерывная очистка конвейерных лент. Кроме того, многие травмы возникают в результате зацепления одежды или конечностей работающими деталями машины, такими как ремни, шкивы, шестерни, дюбели вала и другие быстро вращающиеся элементы, без надлежащей защиты[4].

Процесс дробления на заводе также опасен. Основными рисками являются вращающиеся части дробилок, такие как шкивы, шестерни, приводные ремни, концы вала, выступающие дюбели, а также зоны погрузки и разгрузки материалов. Особенно опасны металлические или крупные неочищенные предметы, попавшие в дробилку с углем. Такие предметы могут привести к заторам, остановке дробилки, поломкам и серьезным травмам персонала.

Просеивание – это процесс просеивания материала со специальной поверхностью. В зависимости от типа движения поверхности сита могут быть стационарными, вращающимися, качающимися или вибрирующими. Стационарные экраны считаются менее опасными в эксплуатации, чем механические, которые имеют вращающиеся и качающиеся части. Основная опасность работы с экраном заключается в случайном падении кусков материала, таких как уголь, которые при недостаточной высоте могут скатиться по сторонам экрана.

Цепные приводы роликовых экранов, передающие вращение на ролики, особенно опасны для обслуживающего персонала. Как и все цепные приводы, они создают внутренние и внешние опасные зоны для рабочих. При просеивании обычных сухих углей образуется большое количество пыли, что усложняет условия обслуживания сит и является специфическим негативным фактором.

Отстойники широко используются для отделения угля в водной среде на угольных установках. Существует два основных типа установочных машин – поршневые и беспоршневые. Важным условием безопасной эксплуатации установочных машин является наличие надежных упоров для всех подвижных и вращающихся деталей машин, которые обеспечивают полную безопасность обслуживающего персонала и упрощают осмотр и смазку. Особое внимание также необходимо уделять заземлению электрооборудования и изоляции токоведущих частей, так как отложение угля происходит в водной среде.

Промывочные желоба, используемые для процессов обогащения влажного угля, отличаются от других обогатительных машин меньшим количеством механических устройств. Они содержат устройства для поворота сетчатого сектора разгрузочных камер и эксцентриковый привод. Наиболее опасным элементом промывочных желобов является эксцентриковый привод, обеспечивающий качание трансмиссии разгрузочных механизмов.

Обогащение угля в тяжелых условиях требует использования специального оборудования, такого как сепараторы. Цепной привод лопастного устройства и ременный привод подъемного колеса являются наиболее опасными частями сепараторов. Однако вращающиеся части подъемного колеса и движущаяся скребковая цепь лопастного устройства защищены корпусом сепаратора, что снижает опасность.

Пневматическое обогащение угля имеет один существенный недостаток – высокое пылеобразование. Основными источниками пыли при использовании пневматических сепараторов являются места, где уголь падает на палубу, а концентрат, промежуточный продукт и горная порода попадают в приемные воронки желобов.

Флотационные машины и вспомогательное оборудование флотационных установок подразделяются на механические и пневматические в зависимости от типа аэрации пульпы. Использование токсичных и легковоспламеняющихся реагентов затрудняет эксплуатацию флотационных машин и требует особых мер безопасности для предотвращения токсического воздействия и пожаров.

Ленточные конвейеры имеют опасные места в виде вращающихся приводных частей, барабанов, роликов и конвейерных лент. Во избежание несчастных случаев, связанных с захватом тела или одежды рабочих, все эти участки конвейера должны быть надежно огорожены. Особое внимание следует уделить защите барабанов приводной станции и натяжителя.

Если приводные станции транспортных лифтов расположены на общих производственных площадях, они должны быть огорожены перилами или решетчатыми ограждениями. Посторонним лицам должно быть запрещено входить в эти помещения или выходить за пределы ограждения приводных станций. Чтобы предотвратить падение цепи или ремня с лопастями при поломке, подъемники должны быть оснащены специальными захватными устройствами. Также требуется автоматическое устройство, которое предотвращает обратный ток в цепи.

Сушильные установки являются наиболее опасным оборудованием на фабриках с точки зрения взрывов и пожаров, поэтому они обычно располагаются в отдельных огнеупорных помещениях. Основной причиной взрывов в сушильных установках является разбухание и завихрение пыли, которая может взорваться при появлении источника возгорания.

К основным мерам предотвращения возникновения очагов возгорания относятся: постоянное наличие воды для охлаждения элементов печи и заливки шлака и соблюдение режима работы печи, в частности, соблюдение необходимой толщины слоя топлива на решетке и его расстояния от порога печи[5].

Долгосрочный анализ причин заболеваемости на угольных предприятиях показывает, что среди различных профессиональных групп наибольший уровень заболеваемости приходится на группу слесарей, машинистов конвейерных лент, сборщиков камней и обогатителей углерода. Уровень респираторных заболеваний наиболее высок у ленточных конвейеров, сборщиков камней и водителей сушильных установок; нервные заболевания – у водителей насосных установок, ленточных конвейеров, погрузчиков. Заболеваемость глазными заболеваниями у ленточных конвейеров и аппаратов для обогащения углерода в несколько раз выше, чем у работников других профессий. Наибольшая частота заболеваний опорно-двигательного аппарата была обнаружена у водителей конвейеров, обогатителей, сборщиков камней и грузчиков.

Основными причинами респираторных заболеваний являются загрязнение промышленной атмосферы угольной пылью и парами реагентов, что обусловлено недостаточно эффективной работой приточной и вытяжной вентиляции, плохой защитой пылеуловительных очагов, недостаточной герметизацией окон и проемов. Повышенный уровень шума и вибрации, влияющий на обслуживающий персонал на заводе, необходим для развития нервных расстройств, заболеваний ушей и язв желудка, как показали специальные исследования.

Основными причинами несоответствия освещенности рабочих мест требованиям санитарных норм являются загрязнение ламп из-за сильного запыления, их нерациональное размещение по отношению к приборам, отсутствие или выключение ламп, нерегулярный уход за лампами. Основная причина неудовлетворительного естественного освещения – высокая влажность и повышенный выброс пыли. Недостаточная механизация ручного труда и высокая вибрация вызывают заболевания опорно-двигательного аппарата.

Технологические процессы угольных обогатительных фабрик основаны на использовании различных токсичных веществ. Некоторые из них включают флотационные реагенты, такие как керосин, соль, легкая среда, абсорбирующие и антраценовые масла, сульфированный и окисляющий керосин, древесные смолы, кубические остатки от перегонки неочищенного сульфатного пентина и спирты. Кроме того, при анализе угля и проверке исходного угля для разделения используются токсичные вещества, такие как хлорид кальция, хлорид цинка и полихлориды, которые действуют как тяжелая жидкость.

Опасность заключается в том, что токсины могут попадать в организм через дыхательные пути и пищеварительный тракт, а также через кожу. Из всех видов проникновения вдыхание токсичных веществ в легкие является наиболее опасным, поскольку они быстро попадают в кровоток и распространяются по всему телу.

Токсичные вещества могут вызывать бытовые заболевания, такие как простуда и кожные заболевания, вызванные загрязнением угольной пылью, в дополнение к промышленным рискам.

На угольных предприятиях, где используются токсичные или агрессивные химические вещества, необходимо разработать конкретные меры по борьбе с производственными рисками. Для поддержания таких процессов существуют специальные инструкции, которые устанавливают конкретные правила безопасности.

В соответствии с правилами техники безопасности сотрудники могут выполнять работу с вредными и токсичными жидкостями или веществами только после завершения обучения правилам безопасной работы с ними[6].

Проанализировав работы по переработке угля, можно сделать вывод, что эти работы оказывают значительное влияние на жизнь и здоровье работников.

Для оценки опасности производственного объекта используется показатель риска, который рассчитывается как произведение коэффициентов частоты несчастных случаев и их серьезности на данном объекте. Безопасность производства на угольных установках в условиях Севера зависит от влажности и концентрации угольной пыли. Максимальная безопасность труда достигается при влажности рабочей зоны от 40% до 60%. Повышение квалификации персонала также способствует повышению безопасности труда.

Основными причинами травматизма работников перерабатывающих предприятий являются организационные и технические проблемы. К ним относятся неудовлетворительное состояние рабочего места, невнимательность и небрежность при выполнении работ, работа без ограждений, нарушение требований охраны труда, использование неподходящих инструментов, неправильное использование защитного оборудования, несоблюдение правил техники безопасности и недостаточно четкая организация труда из-за недостаточного обучения. Одной из основных причин травматизма является невнимательность и невнимательность сотрудников, вызванная усталостью из-за неблагоприятных санитарно-гигиенических условий.

Неблагоприятные условия труда, такие как шум, недостаточное освещение, вибрация, загрязнение газом и пыль, негативно влияют на организм работников, вызывая повышенную утомляемость, снижение внимания и координации движений.

Климатические условия также играют важную роль в физическом и эмоциональном состоянии сотрудников. Перепады давления, холодная зима и жаркое лето, а также морозный туман негативно влияют на самочувствие и настроение людей.

Таким образом, работа на угольных предприятиях сопряжена со многими рисками и опасностями для здоровья работников. Для обеспечения безопасности необходимо разработать конкретные меры, строго соблюдать правила техники безопасности и обучать персонал.