На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Наука для практики

01.08.2014 Автоматизированная расчетно-справочная система для повышения эффективности электроснабжения промышленных предприятий

 

Автоматизированная расчетно-справочная система для повышения эффективности электроснабжения промышленных предприятий

 

В связи с растущей актуальностью задач модернизации энергоемких производств, повышения энергетической эффективности, внедрения энергоэффективной техники и технологий в системах электроснабжения работа специалистов по энергосбережению усложняется, становится более напряженной и ответственной. Для эффективного решения этих задач и технико-экономической оценки энергосберегающих мероприятий в УО «ГГТУ им. П. О. Сухого» разработаны алгоритмы и комплекс компьютерных программ, которые объединены в автоматизированную расчетно-справочную систему.

 

The complex of computer programs for improving efficiency of industrial enterprises’ electric power supply is considered in this article. It is provided on the base of a comprehensive technical and economic evaluation of energy-saving measures. Developed programs are combined into automatic calculation and reference system.
It is displayed that automation of technical and economic calculation and creation of computer systems should be based on the interaction of multiple interactive applications which consist of calculation and reference blocks.

 

Известно, что существенная доля потенциала энергосбережения промышленных предприятий заключается в повышении энергетической эффективности систем их электроснабжения, и эта задача требует серьезного технико-экономического обоснования [1].

В условиях многообразия энергосберегающих мероприятий с одной стороны и изменений режимов работы систем электроснабжения – с другой, решение задач повышения эффективности электроснабжения представляется целесообразным основывать на специализированных программных комплексах, которые позволяют автоматизировать процессы выбора оборудования из различных вариантов, а также рассчитывать энергосберегающий эффект и показатели экономической оценки эффективности затрат.

Принципы построения разработанного программного обеспечения представленной расчетно-справочной системы основаны на создании справочного (база данных по энергоэффективному оборудованию) и расчетного (методы расчетов энергетической и экономической эффективности) блоков, разработке удобного интерфейса и могут быть адаптированы к значительному количеству энергосберегающих мероприятий (рис. 1).

 

 

В расчетной части при помощи разработанных алгоритмов происходит обработка данных с последующим выводом информации в табличном, графическом либо текстовом видах. Пользователь, в частности, может наглядно оценить затраты, а также величину и стоимость сэкономленной электроэнергии за счет конкретного мероприятия.

Справочная часть содержит базы данных по выбору оборудования. Данные представляются в табличном виде с возможностью сортировки и выборки нужных параметров. Программа предусматривает возможность пополнения баз данных об энергосберегающем оборудовании.

Система обладает интерактивностью, так как происходит информационный обмен ее элементов.

Интерфейс каждого приложения разработан таким образом, чтобы пользователь, впервые столкнувшись с программой, смог быстро решать поставленные задачи (рис. 2).

 

 

На данном этапе разработки система позволяет автоматизировать технико-экономические расчеты по внедрению энергоэффективных распределительных трансформаторов, частотных электроприводов насосных и вентиляторных агрегатов, устройств управления энергопотреблением и стабилизаторов – регуляторов напряжения в системах электроснабжения напряжением до 1 кВ, токоведущих элементов в цеховых электрических сетях. Система предусматривает возможность интеграции новых расчетных и справочных блоков по другим направлениям повышения энергоэффективности.

Рассмотрим основные функциональные возможности системы.

Так, для расчета экономии электроэнергии за счет применения преобразователей частоты, оценки их экономической эффективности используется соответствующее приложение системы. Программа опирается на сравнительный анализ наиболее распространенных методов регулирования производительности. Напомним, что таковыми являются частотное и дроссельное регулирование (рис. 3).

 

 

В расчетной части приложения реализованы алгоритмы сравнительного анализа дроссельного и частотного регулирования объемного расхода, учитывающие характеристики гидравлической системы и электроприводов агрегатов [2, 3].

В справочной части системы имеется база данных основных технических характеристик частотных преобразователей (рис. 4).

 

 

После ввода необходимых параметров производится автоматическая выборка записей из базы данных, удовлетворяющих условиям поиска. При этом предусмотрено, что регуляторы могут быть рассчитаны на три режима использования: обычное использование, использование в тяжелом режиме и в качестве привода насосов и вентиляторов (прямоугольная кривая нагрузки).

Результаты расчетов представляются в табличном и графическом видах – рис. 5.

 

 

Пользователь также может наглядно оценить затраты и срок окупаемости, величину и стоимость сэкономленной электроэнергии за счет применения предлагаемого системой преобразователя частоты.

Одними из эффективных энергосберегающих мероприятий в системах электроснабжения являются мероприятия по замене распределительных трансформаторов энергоэффективными (например, трансформаторы серий ТМГ12, ТМГМШ), которые характеризуются меньшими потерями мощности [4]. Для оценки эффективности таких мероприятий и выбора трансформаторов предусмотрено соответствующее приложение системы (рис. 6).

 

 

Справочный блок приложения включает базу данных распределительных трансформаторов производства УП «МЭТЗ им. Козлова». Выборка данных из базы возможна по типу, напряжению и мощности.

В расчетной части приложения реализованы алгоритмы технико-экономических расчетов эффективности в рыночных условиях функционирования [5, 6], учитывающие характеристики трансформаторов, электрической нагрузки потребителя, тарифы и динамику роста цен на электроэнергию (рис. 7).

 

 

Функция приложения «Сравнение приведенной полной стоимости силовых трансформаторов и выбор оптимального из ряда альтернативных вариантов» предлагает пользователю альтернативный вариант трансформатора (рис. 8). Поскольку стоимость трансформатора типа ТМГ12 выше, приложение автоматически выполняет обоснование. В результате представляются конкретные значения показателей о целесообразности выбора энергоэффективного трансформатора.

 

 

Одна из проблем современного электроснабжения – поддержание оптимального напряжения на выводах электроприемников в цеховых электрических сетях. Решение этой задачи также позволяет получить энергосберегающий эффект [7]. Учитывая, что в последнее время широкое распространение получают универсальные контроллеры электроэнергии, стабилизаторы-регуляторы напряжения, устройства управления энергопотреблением (автотрансформаторы) и т. п., в системе также предусмотрено соответствующее приложение для оценки эффективности внедрения этих устройств (рис. 9).

 

 

Степень влияния отклонения напряжения на изменение активной мощности электроприемников учитывается с помощью регулирующего эффекта по активной мощности a, который показывает процентное изменение активной мощности на 1 % изменения подводимого напряжения.

Таким образом, с учетом структуры электроприемников потребителя уменьшение расхода электроэнергии при снижении напряжения можно приближенно оценить по формуле [8]:

dW ≈ VSWiai – DWр,

где V – математическое ожидание отклонения напряжения в узле нагрузки (на зажимах электроприемников);

Wi – фактическое потребление электроэнергии по i-м группам электроприемников, полученное, например, из электрического баланса;

ai – регулирующий эффект по активной мощности для каждой из групп электроприемников;

DWр – потери электрической энергии в регуляторе (стабилизаторе) напряжения.

В результате программа позволяет выполнить оценку энергосберегающего эффекта с учетом структуры электрического баланса, отклонений напряжения в течение суток, расчетных потерь электроэнергии в регуляторе (стабилизаторе) напряжения (рис. 10).

 

 

Немаловажным элементом системы является приложение для выбора сечений проводников в цеховых электрических сетях, основанное на итерационном алгоритме уточнения расчетных электрических нагрузок [9].

Алгоритм также позволяет учесть постоянные времени нагрева (Т0, мин) токоведущих элементов при определении расчетных электрических нагрузок (рис. 11). Из представленных результатов видно, что в некоторых случаях допустимо уменьшение сечения проводника и, следовательно, затрат на электроснабжение.

 

 

Система предусматривает возможность пополнения базы данных о токоведущих элементах электроснабжения, содержащих сведения о сечении проводника, постоянной времени нагрева и длительно допустимом токе.

Представленная разработка направлена на повышение эффективности систем за счет энергосбережения и снижения затрат на электроснабжение.

 

ВЫВОДЫ

 

1. Создание компьютерных систем для решения задач энергосбережения в системах электроснабжения целесообразно основывать на интерактивных приложениях множественного взаимодействия, что позволяет производить информационный обмен между элементами системы и принимать наиболее эффективные решения.

2. Автоматизация технико-экономических расчетов, основанная на интерактивном взаимодействии расчетного и справочного блоков, позволяет решать задачи энергосбережения в условиях многообразия энергоэффективных технологий и изменений режимов работы систем электроснабжения. Это максимально упрощает процессы разработки и обоснования комплекса мероприятий по повышению эффективности систем электроснабжения предприятий.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Климова Г. Н., Кабышев А. В. Элементы энергосбережения в электроснабжении промышленных предприятий: учеб. пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 186 с.

2. Колесник Ю. Н., Беляй А. Н. Автоматизированная расчетно-справочная система для оценки эффективности и выбора энергосберегающего оборудования // Сборник тезисов МНТК «Машиноведение – 2012». – Гомель, 2012.

3. Бохан А. Н., Колесник Ю. Н. Оптимизация режимов электропотребления насосных агрегатов водопроводно-канализационного хозяйства // Вестник ГГТУ им. П. О. Сухого. – 2002. – № 2.

4. Стабровский Л. Н. О комплексной финансовой оценке технических характеристик распределительных трансформаторов с точки зрения конечного потребителя // Энергия и менеджмент. – 2005. – № 3.

5. Колесник Ю. Н., Кузнецов М. Н., Савочкина В. В. Многофакторная оценка эффективности распределительных трансформаторов в условиях роста цен на электроэнергию // Вестник ГГТУ им. П. О. Сухого. – 2010. – № 3.

6. Колесник Ю., Иванейчик А., Кузнецов М. Оценка эффективности долгосрочных энергосберегающих мероприятий с учетом роста цен на электроэнергию // Энергетика и ТЭК. – 2008. – № 11.

7. Панов В. Понижение с повышением // Промышленная безопасность. – 2008. – № 4.

8. Колесник Ю., Прохоренко С., Ведерников С. Эффективность регулирования напряжения в электрических сетях высших учебных заведений // Энергетика и ТЭК. – 2011. – № 1.

9. Колесник Ю., Прохоренко С., Харкевич А. Учет влияния постоянной времени нагрева на выбор проводников в цеховых электросетях // Энергетика и ТЭК. – 2010. – № 2.

 

 

Юрий КОЛЕСНИК,
кандидат технических наук, доцент, директор ИПК и ПК УО «Гомельский государственный технический университет им. П. О. Сухого»,
Анна БЕЛЯЙ,
инженер-конструктор электротехнического бюро ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»

 

(Статья поступила в редакцию 30.07.2014 г.)

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком