// Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. 13. К 100-летию со дня рождения проф. А.А. Фёдорова. – Технетика, 2007. – С. 196–201.
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЦЕНОЗА ПО КРИТЕРИЯМ
Н-РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
О.Е. Лагуткин
Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева
Для описания электрического хозяйства промышленного предприятия применяют множество показателей. К ним относятся годовое электропотребления, количество установленного электрооборудования, удельные расходы электроэнергии и др [1]. Общее количество показателей может достигать сотен наименований. Главный недостаток их применимости – твердое убеждение, что на всех уровнях системы электроснабжение средняя величина имеет физический смысл (соответствие Гауссовому закону распределения), т.е. существует некоторое значение параметра, относительно которого мы можем судить об эффективности работы электрического хозяйства [2].
Систему электроснабжения крупного химического предприятия в общем виде можно разделить на шесть уровней (рис. 1).
1УР. Отдельный электроприемник.
2УР. Распределительный пункт от которого питаются в среднем
10 электроприемников. На этом уровне средняя величина параметров электропотребления имеет физический смысл и необходимости применять Н-распределение для анализа нет.
3УР. Шины низкого напряжения цеховых трансформаторных подстанций. Для химического предприятия количество подключенных к ним электроприемников 2*102 штук. Именно на этом уровне происходит граница Гауссово – негауссово распределение. Распределение электроприемников (например, двигателей по мощности) зависит в основном от технологии производства и, следовательно, от диапазона между минимальным и максимальным значением исследуемого параметра.
4УР и 5УР.
Распределительное устройство 6-10 кВ и шины низкого напряжения ГПП. На химическом
предприятии количество установленных электроприемников
на химическом предприятии порядка 2*103 штук. Начиная с этого уровня, Гауссово
распределение не действует. Более достоверную информацию по электропотреблению
можно получить с технических и коммерческих счетчиков электроэнергии. Однако, в
условиях спада производства, при неноминальной загрузке электрооборудования,
увеличивается погрешность показаний счетчиков, связанная, в основном, с
уменьшением первичного тока трансформаторов тока.
6УР.
Граница раздела предприятие-энергосистема. На химическом предприятии количество
электроприемников достигает величины 2*104
штук.
Рис.1. Математический аппарат исследования по уровням системы электроснабжения
На этом
уровне возникает понятие практической счетности
элементов. Полного состава электроприемников на этом
уровне нет, практически ни в одном отделе главного энергетика. На 6 УР наиболее
достоверная информация по электропотреблению, получаемая с коммерческих
счетчиков, по показаниям которых предприятие платит за потребляемую
электроэнергию.
Выделим для дальнейшего исследования параметр, характеризующий крупность электрического хозяйства – годовое электропотребление и параметр, характеризующий структуру техноценоза – ранговый коэффициент b. Под структурой мы понимаем генеральную совокупность объектов, составляющих техноценоз (полный перечень цехов, полная номенклатура выпускаемой продукции и др.).
Особенностью химического производства является большой перечень наименований выпускаемых изделий, например, АК "Азот" имел порядка 100 наименований. В состав предприятия входят порядка 200 подразделений, часть которых не связаны напрямую с выпуском продукции (субабоненты, электроцех, ремонтно-механическое производство и т.д.), но оказывающие существенный суммарный вклад в годовое электропотребление комбината.
Предварительный анализ динамики годового электропотребления (рисунок 2) позволяет сделать вывод о том, что его величина может характеризовать развитие комбината, которое можно разделить на пять этапов:
Строительство.
Этот этап длился примерно до конца 50-х годов. За этот промежуток времени
практически не изменяется номенклатура продукции. В этот период начали
выпускаться те виды продукции, которые можно назвать заводообразующими,
то есть производящиеся за все время существования предприятия. К ним относятся: серная кислота, выпускаемая до
Рис. 2. Этапы развития техноценоза
Всего на момент пуска комбината насчитывалось шесть видов продукции. К моменту завершения первого этапа к началу 60-х годов их было порядка 20 наименований. Этот этап характеризует строительство производств с новыми видами продукции.
Развитие. Сопровождается резким увеличением годового электропотребления до конца 70-х годов. В этот период появляются новые производства в составе комбината. Развиваются также и уже построенные производства, характеризуемые пуском дополнительных очередей. Количество видов выпускаемой продукции изменяется с десятков до сотен наименований.
Стабильная работа. Этап длится до конца 80-х годов. Электропотребление практически не изменяется. Резкий спад происходит лишь из-за аварии на одном из производств. Номенклатура выпускаемой продукции стабильна.
Спад. До конца 90-х годов происходит резкое, почти в 3 раза, уменьшение потребления электроэнергии. Особенностью этого этапа является то, что количество видов выпускаемой продукции уменьшилось незначительно. Спад вызван в основном уменьшением объемов выпускаемой продукции и закрытие части очередей производств, выпускающих одноименную продукцию. Причина этого этапа видится, в основном, в смене плановой системы хозяйствования рыночной.
Продукция, ранее выпускаемая по государственному плану, например, удобрения, стали менее востребована народным хозяйством. Сильно стала сказываться конъюнктура рынка. Построенное в первые пятилетки гигантское предприятие оказалось трудно перепрофилировать, в отличие от более мелких. Это одно из проявлений ценологических свойств технических систем. Электропотребление является более инерционной величиной, чем объемы выпуска продукции. Уменьшение выпускаемой продукции на 15-20% приводит к уменьшению электропотребления на 5-10%. Остановить работающее производство, подразумевая его дальнейшую работу, чтобы электропотребление было равно нулю также практически невозможно.
Восстановление. Этап начался с 1998 года. Выпуск продукции производится по тем же наименованиям, что и на предыдущем этапе, но в большем объеме.
Исследование
долговременных временных рядов рангового коэффициента проводилось на основе
статистических данных по электропотреблению и объемам выпускаемой продукции АК
«Азот» практически с момента пуска комбината. За параметр,
связывающий электропотребление и выпуск продукции принята электроемкость
,
(1)
где Wг – годовое электропотребление предприятия в целом, Vi – объем выпуска i-го вида продукции.
Полученные
значения электроемкостей ранжировались по годам предыстории
и вычислялся ранговый коэффициент. Временной ряд рангового коэффициента
представлен на рисунке 3.
Сопоставим
диапазон изменения рангового коэффициента из рисунка 3 с этапами развития
предприятия (рисунок 2) и номенклатурой выпускаемой продукции.
Установлено,
что на этапах строительства, развития и стабильной работы величина рангового
коэффициента изменяется предсказуемо. Величина 1,5<b < 1,75
соответствует этапу строительства,
1,75<b < 2,75 - этапу развития и 2,75<b < 3,05 – этапу стабильной работы. На этапах развала и
восстановления поведение во времени величины рангового коэффициента не
соответствует временному ряду электропотребления. Если годовое
электропотребление падает на этапе развала и увеличивается на этапе
восстановления, то ранговый коэффициент не уменьшается. Несколько изменился
лишь диапазон, в котором он находится 2,60<b < 3,10. Это говорит о том, что временной ряд рангового коэффициента
носит более стабильный характер, чем электропотребления.
Учет ценологических свойств позволил разработать методики
прогнозирования по критериям Н-распределения и изменить подходы к нормированию электропотребления [3].
Рис. 3. Временной ряд рангового коэффициента.
Литература
1. Электроснабжение промышленных предприятий / Б.И. Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005. - 672 с.
2.Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов. ГОСТ Р 51379-99
3. Кудрин Б.И., Жилин Б.В., Лагуткин О.Е., Ошурков М.Г. Ценологическое определение параметров электропотребления многономенклатурных производств.-Тула: Приок. кн. изд-во, 1994. – 122 с.
4. Лагуткин О.Е., Ошурков М.Г. Ранговый анализ электропотребления отраслей и подотраслей России. Промышленная энергетика.- 1995, №9. с.25-28.
5. Кудрин Б.И., Лагуткин О.Е. Прогнозирование электропотребления многономенклатурных производств на основе анализа продолжительных временных рядов в условиях нестабильных объемов выпуска продукции. Промышленная энергетика.-2003, №5, с.25-28