Промисловість — технічно найдосконаліша галузь матеріального виробництва …

uk.wikipedia.org

Фахівцям давно відомо, що організація систем електропостачання є важливим і пріоритетним фактором успішної роботи промислового підприємства в цілому.

Мета, яка ставиться при створенні системи енергопостачання промислових підприємств - забезпечення внутрішніх споживачів електроенергією належної якості з допустимими показниками надійності.

Чому ж з допустимими, а не з найкращими? Тут слід зрозуміти що метою функціонування більшості організацій, в тому числі і промислових підприємств, є отримання матеріальної вигоди, яка обчислюється як доходи за вирахуванням витрат. Підвищення прибутку може бути досягнуто як за рахунок підвищення доходів, так і за рахунок зниження витрат, бажано без шкоди для якості продукції. Тому до систем енергозабезпечення пред'являються точно такі ж вимоги як і до всіх систем підприємства - бути надійними і ефективно-економічними.

Для правильного проектування систем електропостачання необхідно розуміти, які групи споживачів і з якою необхідної надійністю енергозабезпечення присутні на промвиробництві (також використовується термін «приймачі»).

Їх ділять на першу, другу і третю групу і особливу категорію (в рамках першої групи).

Перша категорія

Згідно визначення, до першої категорії електропостачання відносяться найбільш важливі споживачі, перерва в електропостачанні яких може призвести до нещасних випадків, великих аварій, та може призвести до великої матеріальної шкоди через вихід з ладу цілих комплексів обладнання, взаємопов'язаних систем.

Весь перелік споживачів першої групи, з повним списком об'єктів стратегічного призначення можна знайти на офіційних інформаційних державних ресурсах (цей список періодично змінюється).

Зниження вимог надійності для об'єктів цієї групи об'єктів не допускається, а перенесення їх у другу групу відбувається нечасто - якщо таке і трапляється, то це, як правило, пов'язано або з появою резервного об'єкта, або у зв'язку зі зміною статусу підприємства (процедура проводиться під наглядом контролюючих органів з попереднім аналізом можливих наслідків).

Навпаки, підвищення вимог до надійності може ініціювати менеджмент комерційних підприємств, якщо перерва в електропостачанні призводить до збитків або недоотримання прибутку. Але це вже буде їх рішення (як правило економічно обґрунтоване), а не вимога регулюючих органів.

Для споживачів першої категорії надійності перерва в електропостачанні допускається тільки на час перемикання автоматичного введення резерву (АВР). При цьому електропостачання повинно здійснюватися від двох незалежних джерел живлення. Незалежним джерелом живлення є джерело, на якому зберігається напруга при зникненні її на іншому або інших джерелах живлення.

В рамках категорії №1 виділяється ОСОБЛИВА ГРУПА споживачів, безперебійна робота яких необхідна для безаварійної зупинки виробництва з метою запобігання загрози життю людей, вибухів, пожеж і пошкоджень.

Для особливої групи повинен бути передбачений ТРЕТЄ незалежне джерело живлення.

Дане рішення має забезпечувати: як переведення його в гарячий резерв при відмові одного з основних джерел живлення, так і його постійну його готовність на автоматичне включення при зникненні напруги на двох основних джерелах. В якості третіх джерел живлення можуть бути використані - резервні електростанції (ДГУ), системи безперебійного електроживлення та ін. Повторимося, що основне призначення третього незалежного джерела живлення при даному використанні - забезпечити безаварійну зупинку виробництва.

Друга категорія

Споживачі даної категорії - це електроприймачі, перерва в живленні яких призводить до значного збою у випуску продукції, масовим переривань в роботі співробітників, порушення нормальної діяльності значної кількості великих населених пунктів або безлічі невеликих.

Друга категорія електропостачання передбачає живлення споживачів від двох незалежних джерел. При цьому допускається перерва в електропостачанні на час, протягом якого обслуговуючий персонал в ручному або напівавтоматичному режимі виконає необхідні перемикання.

Електроприймачі другої категорії не вимагають спеціального резервування

Третя категорія

Третя категорія електропостачання споживачів включає в себе всіх споживачів, які не ввійшли в перші дві категорії.

Споживачі третьої категорії отримують живлення від одного джерела живлення. Перерва в електропостачанні споживачів даної категорії можливий - на час виконання відновлювальних робіт.

Вважаючи на те що реальне підприємство є досить складним «організмом», треба прийняти той факт, що в його структурі можуть бути присутніми елементи всіх категорій, підхід до енергозабезпечення яких всередині підприємства буде будується за таким принципом - при зникненні (а іноді і при ризику зникнення) напруги, у першу чергу на резервні системи енергозабезпечення переводиться обладнання першої і другої категорії, а третя виводиться з експлуатації, потім «гаситься» друга категорія. Все робиться для того, щоб якомога довше підтримувати працездатність (або можливість коректного вимикання) підсистем першої категорії. В ДБЖ Riello такий алгоритм може бути реалізований як на програмному, так і на апаратному рівні (функція EnergyShare).

Основні принципи побудови надійних систем електропостачання виражаються в класичному підході - зниження кількості послідовних елементів з підвищенням кількості паралельних.

Одним з ознак правильного проектування є відсутність «холодних» непрацюючих резервних систем (хоча при первинній оцінці їх наявність може виглядати економічно більш доцільним). Виняток становлять ДГУ, на яких проводяться планові періодичні випробування працездатності. Тобто всім елементам системи електропостачання підприємства при роботі в нормальному режимі корисно перебувати під навантаженням, навіть мінімальному.

Іншими, «золотими», принципами проектування промислових систем електропостачання є:

  • простота - там, де можна уникнути складних схем треба намагатися зробити це
  • можливість масштабування і модернізації
  • адаптивність до зміни характеристик навантаження, і живильної мережі.
  • безпека для людини і навколишнього середовища.

 

Окремо хочеться звернути увагу на поточний стан мереж електропостачання - він залишає бажати кращого на даний момент і навряд ця ситуація зміниться у найближчому майбутньому, принаймні в перспективі декількох років.

З огляду на це, можна спрогнозувати що керівництву підприємств і надалі доведеться реалізовувати додаткові заходи, що підвищують надійність (а там, де необхідно і безперервність) виробничих процесів не розраховуючи на 100% надійність постачальників електроенергії в питаннях якості і безперервності наданих ними послуг. Екстремальні погодні умови також вносять свою лепту - «В Україні через негоду знеструмлено ХХ населених пунктів» - такі повідомлення стали «звичайним» явищем ».

Основними споживачами електроенергії на сучасному підприємстві є:

  • Виробничі лінії
  • Автоматизовані системи управління, контролю і моніторингу (в перспективі IoT)
  • Фронт та бек-офіс з бухгалтерією, складським обліком і необхідним ПЗ для обміну та обробки інформації
  • Відеоспостереження і охоронні комплекси, включаючи СКД, пожежна сигналізація, системи зв'язку та оповіщення
  • Освітлення, охолодження, обігрів і вентиляція
  • Ліфтове і інше силове обладнання

Всі ці системи необхідно розглядати в комплексі, з вибудовуванням пріоритету відповідно спеціалізації. Наприклад, система вентиляції на хімічному підприємстві відіграє важливішу роль, ніж в логістичному комплексі, а система підтримки температури і вологості - одна з найважливіших для харчової промисловості.

Як правило ДБЖ для підприємств доводиться експлуатувати в умовах, які були спроектовані для оптимального функціонування основного обладнання (верстати, автоматичні лінії та ін.).

Тому вимоги до електроживлення, які висувають виробники «основного» обладнання підприємства автоматично переносяться на ДБЖ, а розміщувати його доводиться, враховуючи умови в яких розміщується основне обладнання. Більш того, за допомогою ДБЖ, організації намагаються усунути ті проблеми в підключенні і роботі основного устаткування, які не вийшло вирішити іншими штатними засобами.

На що слід звертати увагу при виборі ДБЖ для підприємства.

  • Вважаючи на те що електричне обладнання на підприємствах, зазвичай, потужне, часто з великим пусковим струмом, його вплив на мережу живлення може бути значним.
  • ДБЖ повинен бути стійким до впливу навколишнього середовища і / або мати відповідний захист.
  • ДБЖ не повинен створювати перешкоди в мережі, які можуть негативно вплинути на роботу іншого обладнання
  • Необхідно враховувати тип заземлення електромережі підприємства (TN-C, TN-S та ін.)

Класична структурна схема системи гарантованого електроживлення промислових підприємств, можна сказати, одна з її "максимальних версій" представлена на малюнку нижче.

Слід звернути увагу, що для безперебійного живлення різного устаткування можуть застосовуватися ДБЖ різного (відповідного споживачам) типу.

Industry scheme 

ДБЖ - Джерело безперебійного живлення

Найближче майбутнє промислових підприємств, а для багатьох вже і сьогодення - це роботизація.

Роботизація простими словами - це з одного боку дорогі машини, з іншого боку безперервний і високоточний процес. Раптове припинення живлення, провали або стрибки напруги, низька його якість не тільки небажані, а просто неприпустимі.

В даному випадку резервування високоякісними, розробленими для використання в промисловості, ДБЖ - стандарт, а не бажання або примха.

"Інтернет речей" (IoT, також Internet of Everything (IoE)) в розрізе застосування у виробництві поки що не надто часта ситуація, але це тільки поки.

Технологічність виробництва, його рентабельність (більше зробити з меншими витратами) завжди були значущими для промисловості, але зараз стали життєво необхідним пріоритетом для підприємств, які бажають зберегти позиції, або просто вижити на сучасному високо-конкурентному ринку.

І хоча системи IoT поки не є стандартом, це «поки» дуже швидко переросте як мінімум в усвідомлену необхідність «для виживання» в умовах жорсткої конкуренції, а в перспективі стане основною стабільного прибуткового бізнесу. Тому інтерес до таких систем все більше і більше обростає «монетизацією» - усвідомленої обґрунтованістю необхідності їх застосування. Мова не стільки про рекламно-орієнтоване (заради хайпа) застосування. Мова про постійний контроль ВСІХ елементів, для того щоб:

  • мати інструмент аналізу можливості подальшої оптимізації, аби бути на крок попереду конкурентів
  • мати можливість прогнозування реакції на майбутні зміни, як-то збільшення навантаження на виробництво, або на об'єктивний знос обладнання, або зміна кон'юнктури попиту та ін.
  • оперативно та інтелектуальне (що більш важливо) реагувати на збої в елементах виробничого ланцюга.

Для IoT на виробництві потрібна високонадійна система гарантованого електроживлення з резервуванням компонентів - про це з урахуванням вищесказаного не варто багато писати додатково.

Кажучи простими словами:  Дані про те як працює обладнання, скільки часу виконувалась операція конкретним виконавцем (або людиною, або роботом), скільки витрачено матеріалу, скільки готової продукції на складі, обсяг комплектуючих та ін., а також скільки витрачено електроенергії на той чи іншій виробничій ланцюг (може його варто модернізувати, відремонтувати або поміняти), або які є викиди в атмосферу при виробництві конкретного виду продукції - все це корисна для підприємств інформація, яка в реаліях існуючого світу не може збиратися по-старому або «висмоктана з пальця». А що говорити, якщо підприємство є тільки окремим ланцюжком виробництва концерну?

Інформація IoT, отримана від усіх підприємств концерну стає на «вагу золота».

Все це також справедливо для "ланцюжка" суміжних підприємств, або як модно зараз говорити - екосистеми. Коли системи зчитування та аналізу інформації в усіх елементах конкретного виробництва крім впливу на операційну і стратегічну діяльність цього ж підприємства об'єднані спільною аналітикою із суміжними галузевими підприємствами або додатково використовують дані зі сторонніх джерел, будь то інформація про ринкову (про конкурентів) вартості профільної продукції, її обсязі виробництва, тенденції, або, наприклад інформацію про зміни тарифів на енергоносії, податки, квоти і багато іншого - то роль гарантованого енергозабезпечення їх діяльності зростає багаторазово.

Підводячи підсумок, можна сказати - важливість систем гарантованого електроживлення буде тільки зростати. Потреба в них не вичерпається ні в найближчому, ні в далекому майбутньому. І чим раніше менеджмент і власники промислових підприємств усвідомлюють і почнуть триматися в руслі цих тенденцій, тим більш довге і успішне майбутнє буде забезпечено їх бізнесу.