Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Научно-технические проблемы создания автоматизированной системы управления электроснабжением НПП 10
1.1. Технологическая схема и электрические нагрузки НПП 10
1.2. Схема электроснабжения и характеристики электроустановок НПП 21
1.3. Научно-технические проблемы создания системы автоматизированного управления электроснабжением электротехнических комплексов НПП 26
1.4. Цели и задачи диссертационной работы 39
ГЛАВА 2. Управление режимами электропотребления НПП 40
2.1. Концепция управления режимами электропотребления НПП 40
2.2. Анализ уровня энергозатрат и разработка мероприятий по их снижению 45
2.3. Минимизация энергозатрат на воздушное охлаждение газофракционных установок 52
2.4. Минимизация энергозатрат на компаундирование дизельных то- плив 56
2.5. Выводы к главе 2 64
ГЛАВА 3. Обеспечение электромагнитной совместимости в СЭС НПП при массовом применении частотно-регулируемого электропривода переменного тока 66
3.1. Проблемы обеспечения ЭМС в СЭС НПП при массовом внедрении частотно-регулируемого электропривода переменного тока 66
3.2. Экспериментальные исследования гармонического состава кривых тока и напряжения на шинах 0,4 кВ ТП НПП ООО «Кири- шинефтеоргсинтез» 68
3.3. Влияние высших гармоник на работу электрооборудования нефтепереработки 77
3.4. ЭМС преобразователей частоты и приводных асинхронных двигателей 79
3.5. ЭМС частотно-регулируемых электроприводов с сетями электроснабжения НПП 83
3.6. Совершенствование режима напряжения в распределительной сети НПП 93
3.7 Выводы к главе 3 98
ГЛАВА 4. Фильтрокомпенсирующие устройства для обеспечения электромагнитной совместимости на энергетических объектах НПП с регулируемым приводом переменного тока 100
4.1. Параметры компонентов силового фильтра и диапазоны их вариации 100
4.2. Амплитудно-частотные характеристики ФКУ при отклонении его параметров 111
4.3. Оценка эффективности работы ФКУ в условиях отклонения его параметров 119
4.4. Алгоритм проектирования 130
4.5. Выводы к главе 4 134
ГЛАВА 5. Разработка структуры и алгоритмического обеспечения АСУ СЭС 136
5.1. Структура и постановка задачи аналитического управления СЭС НПП 136
5.2. Методика управления качеством электрической энергии 148
5.3. Подсистема управления качеством электрической энергии 156
5.4. Подсистема бесконфликтного управления электропотреблением НПП 165
5.5. Выводы к главе 5 170
Заключение 171
Литература 174
- Технологическая схема и электрические нагрузки НПП
- Концепция управления режимами электропотребления НПП
- Экспериментальные исследования гармонического состава кривых тока и напряжения на шинах 0,4 кВ ТП НПП ООО «Кири- шинефтеоргсинтез»
- Амплитудно-частотные характеристики ФКУ при отклонении его параметров
Введение к работе
Современные нефтеперерабатывающие предприятия (НПП) являются одними из основных бюджетообразующих предприятий России. Общее число НПП - 24. Надежность и экономичность функционирования НПП в значительной мере определяется надежностью и экономичностью функционирования их электротехнических комплексов, которые включают в себя системы электроснабжения (СЭС), электропривода, автоматики и электроремонта. НПП потребляют свыше 11 млрд. кВт-ч электроэнергии. Средний расход электроэнергии на одну тонну превышает 66 кВт-ч. Энергетическая составляющая в структуре себестоимости переработки нефти приближается к 15% и имеет тенденцию к непрерывному увеличению. Плата за электрическую энергию составляет около 8% в общем объеме затрат. Поэтому особую актуальность приобретает широкое внедрение прогрессивных технологий по переработке нефти. Учитывая то, что технологический процесс переработки нефти включает в себя значительное число операций по транспортировке жидкости, поддержанию заданного температурного режима в технологических установках, электротехнические комплексы НПП характеризуются наличием значительного числа регулируемых приводов. В настоящее время такие привода выполняются на основе асинхронных двигателей и преобразователей частоты с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Однако, применение таких приводов приводит к ухудшению качества электрической энергии, в том числе к искажениям напряжения, колебательным явлениям и неустойчивой работе систем технологической и электросетевой автоматики. Указанные обстоятельства обусловили возникновение проблемы качества электрической энергии, включая электромагнитную совместимость различного вида оборудования. Данной проблеме в России и за рубежом в последние 20 лет уделяется большое значение. Электромагнитная совместимость (ЭМС) оборудования в электротехническом комплексе НПП предполагает способность технических средств функционировать с заданным качеством в заданной обстановке и не создавать электромагнитных помех другим техническим средствам. Анализ научно-технических достижений в области электромагнитной совместимости оборудования в условиях массового применения асинхронных двигателей с преобразователями частоты и других электроустановок с вентильной нагрузкой показал, что уменьшение коэффициента несинусоидальности может быть достигнуто за счет: увеличения числа фаз преобразователей; применение фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ); рациональным построением схемы электроснабжения.
Однако в условиях НПП, где имеет место вариация нагрузки, обусловленная технологическим процессом, неритмичность поставки исходного сырья и отгрузки готовой продукции наиболее перспективным является применение бесконфликтных подсистем минимизации искажения кривой напряжения на основе ФКУ, которые также способствуют решению задачи компенсации реактивной мощности. Актуальность проблемы, связанной с созданием автоматизированной системы управления электроснабжением электротехнических комплексов, включая подсистемы управления электропотреблением и качества электрической энергии в нормальных и экстремальных режимах работы, обосновываются в работах ведущих ученых в данной области, в том числе Б.Н. Абрамовича, И.В. Жежеленко, Ю.С. Железко, А.Е. Козярука, Г.Б. Лазарева, Б.Г. Онищенко, A.B. Орлова, Дж. Ариллаги, П. Ташкиви, Э. Хеби- гер, C.L. Philbert.
Однако, к настоящему времени не решен комплекс вопросов, связанных с разработкой систем автоматизированного управления электроснабжением НПП с использованием компьютерных технологий, в том числе подсистем управления режимами электропотребления и качеством электрической энергии в условиях массового применения преобразователей частоты в электроустановках с асинхронными двигателями.
Целью диссертационной работы является разработка системы автоматизированного управления электроснабжением электротехнических комплексов нефтеперерабатывающих предприятий в условиях массового применения преобразователей частоты в электроустановках с асинхронными двигателями. Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи: разработать теоретические и методические положения автоматизированного управления электроснабжением НПП с использованием компьютерных технологий; выявить закономерности изменения нагрузок и разработать подсистему управления режимами электропотребления, обеспечивающую минимизацию энергетической составляющей затрат на переработку нефти; выявить влияние преобразовательной нагрузки на качество электрической энергии в условиях массового применения преобразователей частоты в электроустановках с асинхронными двигателями.
Идея работы заключается в выявлении закономерности приближения режима электропотребления к энергетически оптимальному и обеспечения электромагнитной совместимости электрооборудования НПП в условиях массового применения асинхронного привода с преобразователями частоты и создание на этой основе автоматизированной системы электропотребления нефтеперерабатывающих предприятий.
В работе использованы теория электрических цепей, методы теории электромагнитных процессов в системах электроснабжения, теория электропривода, метод гармонического анализа, теория чувствительности, методы обработки экспериментальных данных, теория аналитических информационных технологий.
Научная новизна: предложены концепция, структура и алгоритмическое обеспечение реализации системы автоматизированного управления электроснабжением нефтеперерабатывающего предприятия с использованием аналитических информационных технологий, средств энергоэлектроники и микропроцессорных комплексов; установлены зависимости величины искажения формы кривой напряжения и тока от параметров системы электроснабжения и нагрузки частотно- регулируемого электропривода и выявлены условия, при которых обеспечивается электромагнитная совместимость электрооборудования НПП; предложены подсистемы автоматического бесконфликтного управления параметрами электропотребления и качеством электроэнергии на основе данных мониторинга и прогнозирования развития ситуации, базирующихся на анализе статистических данных и динамике развития временной функции изменения параметров СЭС.
Обоснованность научных положений базируется на применении известных положений теории электрических цепей, теории электромагнитных процессов в системах электроснабжения и результатах экспериментальных исследований параметров качества электрической энергии в условиях массового применения частотно-регулируемого привода переменного тока.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, а также соответствием полученных результатов данным промышленных экспериментов при внедрении разработок в ООО «ПО «Киришинефте- оргсинтез».
Практическая ценность работы: разработана методика определения удельных затрат электроэнергии на переработку нефти, предусматривающая декомпозицию технологического процесса на следующие составляющие: первичную переработку нефти, каталитический риформинг, гидроочистку, парекс, производство кислоты, производство серы; выявлен гармонический состав и определены параметры, характеризующие несинусоидальность кривой напряжения и тока в элементах СЭС НПП, и предложены схемно-технические решения, обеспечивающие ЭМС электрооборудования нефтепереработки; методика проектирования ФКУ, позволяющая определить параметры и характеристики силовых фильтров и учесть на стадии проектирования влияние технологических допусков элементов фильтров на вариацию их амплитудно-частотных характеристик; методика управления качеством электрической энергии, определяющая число и периодичность измерений при автоматизированном управлении качеством электрической энергии.
Обоснован и реализован комплекс технических средств повышения минимизации электропотребления и управления качеством электрической энергии, потребляемой электротехническим комплексом ООО «ПО «Киришинеф- теоргсинтез».
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на семинарах кафедры электротехники и электромеханики СПбГГИ (ТУ), конференции молодых ученых СПбГГИ (ТУ) в 2001 году и Международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими», Новочеркасск, 2001.
Основные результаты диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
Во введении дается общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность, дается краткая характеристика полученных результатов, их научная значимость и практическая ценность.
В главе 1 рассмотрены научно-технические проблемы создания автоматизированной системы управления (АСУ) электроснабжением НПП. Выполнен анализ технологической схемы и электрических нагрузок, структуры СЭС и параметров электроустановок НПП. Сформулированы цель и задачи исследования. В главе 2 на основе анализа режимов электропотребления отдельных составляющих декомпозиции технологического процесса переработки нефти и НПП в целом разработана концепция построения АСУ СЭС и дан алгоритм ее функционирования, предусматривающие приближение фактического электропотребления НПП к энергетически оптимальному. Разработана методика определения удельных энергозатрат по отдельным составляющим декомпозиции технологического процесса. Приведены результаты реализации предложенной концепции применительно к отдельным составляющим процесса переработки нефти. В главе 3 рассмотрены проблемы оценки ЭМС в СЭС НПП при массовом внедрении частотно-регулируемого электропривода переменного тока. Выявлены параметры СЭС и электромеханических комплексов, при которых обеспечиваются нормативные параметры качества электрической энергии. Разработаны схемно-технические решения, обеспечивающие ЭМС в условиях массового внедрения частотно- регулируемого привода на технологических объектах НПП. Обосновано применение ФКУ в составе электротехнических комплексов СЭС НПП. В главе 4 выявлена зависимость амплитудно-частотной характеристики ФКУ с режекторными фильтрами от параметров компонентов, входящих в их состав. Разработана методика проектирования ФКУ, позволяющая определить параметры и характеристики силовых фильтров и учесть на стадии проектирования влияние технологических допусков элементов фильтров на вариацию их амплитудно-частотных характеристик. В главе 5 приведены результаты разработки структуры управления электроснабжением НПП на основе аналитических информационных технологий, предусматривающая выявление значимых факторов влияния, скрытых факторов и закономерностей прогнозирования нестандартных ситуаций. Предложены подсистемы автоматического бесконфликтного управления параметрами электропотребления и качеством электроэнергии.
Заключение содержит обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами.
Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 152 страницах. Содержит 31 рисунок, 12 таблиц, списка литературы из 102 наименований и 3 приложений. Общий объем работы 212 страниц.
Технологическая схема и электрические нагрузки НПП
Обоснованность научных положений базируется на применении известных положений теории электрических цепей, теории электромагнитных процессов в системах электроснабжения и результатах экспериментальных исследований параметров качества электрической энергии в условиях массового применения частотно-регулируемого привода переменного тока.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, а также соответствием полученных результатов данным промышленных экспериментов при внедрении разработок в ООО «ПО «Киришинефте- оргсинтез».
Практическая ценность работы: разработана методика определения удельных затрат электроэнергии на переработку нефти, предусматривающая декомпозицию технологического процесса на следующие составляющие: первичную переработку нефти, каталитический риформинг, гидроочистку, парекс, производство кислоты, производство серы; выявлен гармонический состав и определены параметры, характеризующие несинусоидальность кривой напряжения и тока в элементах СЭС НПП, и предложены схемно-технические решения, обеспечивающие ЭМС электрооборудования нефтепереработки; методика проектирования ФКУ, позволяющая определить параметры и характеристики силовых фильтров и учесть на стадии проектирования влияние технологических допусков элементов фильтров на вариацию их амплитудно-частотных характеристик; методика управления качеством электрической энергии, определяющая число и периодичность измерений при автоматизированном управлении качеством электрической энергии. Обоснован и реализован комплекс технических средств повышения минимизации электропотребления и управления качеством электрической энергии, потребляемой электротехническим комплексом ООО «ПО «Киришинеф- теоргсинтез». Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на семинарах кафедры электротехники и электромеханики СПбГГИ (ТУ), конференции молодых ученых СПбГГИ (ТУ) в 2001 году и Международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими», Новочеркасск, 2001. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 печатных работах. Во введении дается общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность, дается краткая характеристика полученных результатов, их научная значимость и практическая ценность. В главе 1 рассмотрены научно-технические проблемы создания автоматизированной системы управления (АСУ) электроснабжением НПП. Выполнен анализ технологической схемы и электрических нагрузок, структуры СЭС и параметров электроустановок НПП. Сформулированы цель и задачи исследования. В главе 2 на основе анализа режимов электропотребления отдельных составляющих декомпозиции технологического процесса переработки нефти и НПП в целом разработана концепция построения АСУ СЭС и дан алгоритм ее функционирования, предусматривающие приближение фактического электропотребления НПП к энергетически оптимальному. Разработана методика определения удельных энергозатрат по отдельным составляющим декомпозиции технологического процесса. Приведены результаты реализации предложенной концепции применительно к отдельным составляющим процесса переработки нефти. В главе 3 рассмотрены проблемы оценки ЭМС в СЭС НПП при массовом внедрении частотно-регулируемого электропривода переменного тока. Выявлены параметры СЭС и электромеханических комплексов, при которых обеспечиваются нормативные параметры качества электрической энергии. Разработаны схемно-технические решения, обеспечивающие ЭМС в условиях массового внедрения частотно- регулируемого привода на технологических объектах НПП. Обосновано применение ФКУ в составе электротехнических комплексов СЭС НПП. В главе 4 выявлена зависимость амплитудно-частотной характеристики ФКУ с режекторными фильтрами от параметров компонентов, входящих в их состав. Разработана методика проектирования ФКУ, позволяющая определить параметры и характеристики силовых фильтров и учесть на стадии проектирования влияние технологических допусков элементов фильтров на вариацию их амплитудно-частотных характеристик. В главе 5 приведены результаты разработки структуры управления электроснабжением НПП на основе аналитических информационных технологий, предусматривающая выявление значимых факторов влияния, скрытых факторов и закономерностей прогнозирования нестандартных ситуаций. Предложены подсистемы автоматического бесконфликтного управления параметрами электропотребления и качеством электроэнергии. Заключение содержит обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 152 страницах. Содержит 31 рисунок, 12 таблиц, списка литературы из 102 наименований и 3 приложений. Общий объем работы 212 страниц.
Концепция управления режимами электропотребления НПП
На установку производства ЛАБС в качестве реагентов поступают: ЛАБ с установки алкилирования, сера (товарный продукт процесса Клауса), а также едкий натр (МаОН), триэтаноламин и деминерализованная вода. При пуске установки в зону реакции подают серную кислоту, которая, взаимодействуя с ЛАБ образует алкилбензолсульфокислоту (ЛАБСК). Последняя, реагируя с триэтаноламином (ТЭА), образует триэтаноламиновую соль алкилбен- золсульфокислоты (ЛАБС-ТЭА), а реакция ЛАБСК с №ОН позволяет получить алкилбензолсульфонат натрия (ЛАБС-Ыа) — основной реагент в производстве моющих средств. Избыток ЛАБСК выводят с установки как готовый продукт, а серную кислоту при остановке установки присоединяют к продукту установки утилизации кислого гудрона.
Основной нагрузкой блока являются синхронные двигатели компрессоров, асинхронные двигатели ЛАБ/с, насосов, вентиляторов, электроприводных задвижек, электрическое освещение, питающиеся от трансформаторов 6/0,4 кВ с масляным охлаждением и потреблением 50 млн. квт-ч в год.
На основе водного раствора ЛАБС-№ и дополнительных компонентов со стороны в производстве моющих паст и жидкостей завода «Изофлекс» выпускают товарную продукцию — моющие средства с фирменными названиями «Лабкрим» и «Асфодель».
Для производства котельных топлив в парк смешения темных нефтепродуктов с установок АТ-1 и АТ-6 поступает прямогонный мазут, а также атмосферный и вакуумный газойли и прямогонный дистиллят летнего дизельного топлива. Компаундированием различных компонентов в определенных соотношениях получают: мазут топочный М-100, мазут флотский Ф-5, топливо судовое высоковязкое СВС и технологическое топливо экспортное Э-4. Часть топочного мазута по мазутопроводу закачивают в резервуары ГРЭС-19, снабжающей завод электроэнергией, паром и горячей водой.
На битумные установки 19/6 и 19/10 в качестве основного сырья поступает гудрон с АВТ-2 и АВТ-6 и как разбавитель — Ш-й вакуумный погон с АВТ-6. Окислением (кислородом воздуха) гудрона при различных режимах получают 800- 900 тыс.т/год дорожных и строительных битумов. Кроме того, продукцией битумного цеха являются изоляционные и кровельные марки битумов. Дорожные битумы отгружают потребителям в обогреваемых цистернах, специальных бункерных вагонах с паровой рубашкой, а также автотранспортом (в битумовозах). Строительные битумы затаривают в крафт- мешки для доставки потребителям по железной дороге или автотранспортом.
Кровельные битумы отправляют потребителю на стороне и используют в собственном производстве кровельных материалов, входящем в состав завода «Изофлекс». Его товарной продукцией являются кровельные материалы с «фирменными» наименованиями «Изопласт», «Изоэласт», «Мостопласт» и «Кинепласт».
Большая часть сероводорода с установки МЭА-очистки направляется в процесс Клауса, меньшая — на установку утилизации кислого гудрона. На этой установке кислый гудрон сжигают в атмосфере Н28 (сероводорода) при температуре 1000-4100С с образованием 802, который, в свою очередь, окисляют на ванадиевом катализаторе до 803. На базе три оксида серы получают как техническую 92 94%-ную серную кислоту, отправляемую по железной дороге на заводы по производству химических удобрений, так и моногидрат, насыщенный 25-К30% БОз (олеум), возвращаемый на установки «Парекс».
В целях обеспечения бесперебойной и безаварийной работы основного технологического производства завод имеет в своем составе вспомогательные службы: факельное хозяйство; систему оборотного водоснабжения; закрытую канализационную систему, связанную с очистными сооружениями и прудами-накопителями очищенной воды (цех водоснабжения и очистки сточных вод № 13); управление технологическими потоками, а так- 20
же обеспечение технологических цехов паром, горячей водой и воздухом (диспетчерская завода — цех № 14); цех КИПиА № 12; электрообеспечение (электроремонтный цех № 15); ремонтно-механический завод (РМЗ) и др.
Основной нагрузкой блока являются синхронные двигатели, асинхронные двигатели очистных сооружений и БОВ, питающиеся от трансформаторов 6/0,4 кВ с масляным охлаждением и потреблением 90 млн. квт-ч в год.
Годовое электропотребление предприятия составляет 850-900 млн. квт-ч в год. Заявленная мощность составляет 110 MB А. 1Схема электроснабжения и характеристики электроустановок НПП
Обобщенная схема электроснабжения НПП включает в себя не менее двух вводов со стороны энергосистемы, и не менее двух вводов от других независимых систем питания. Структура такой системы приведена на рис. 1.2.
Основным источником электроснабжения предприятия является ГРЭС-19. Электроснабжение завода осуществляется с шин напряжения 6 кВ, ТЭЦ от 16 реактивных сборок кабельными линиями; сети 6 кВ, с изолированной нейтралью. Каждая технологическая установка имеет не менее двух питающих фидеров. Количество фидеров, подключенных к ячейкам генераторного напряжения ГРУ-6 кВ, - 53 шт. Третьим источником питания является подстанция глубокого ввода ПГВ-110/6/6 с двумя трансформаторами мощностью по 63000 кВА каждый. Трансформаторы подключаются к двум секциям шин 110 кВ. ГРЭС-19 посредством двухцепной ЛЭП-110 кВ. Кабельные линии 6 кВ от ТЭЦ к установкам завода проложены по кабельным тоннелям с выходом на проходные кабельные галереи и частично в грунт. Четыре генератора мощностью по 50 МВт каждый подключены к 4-м секциям шин 6 кВ. ГРЭС-19 и работают параллельно. Для компенсации тока замыкания на землю к каждой секции шин ГРЭС-19 подключены компенсационные катушки. Катушки без автоматической настройки. Защита от замыкания на землю главных фидеров выполнено на «сигнал».
Экспериментальные исследования гармонического состава кривых тока и напряжения на шинах 0,4 кВ ТП НПП ООО «Кири- шинефтеоргсинтез»
Уровень напряжения колеблется на НПП в основном в соответствии с суточным графиком нагрузок и его расхождения с нормируемым возникают по вине запаздывания срабатывания регулятора коэффициента трансформации силового трансформатора под нагрузкой (РПН) или неверно выбранного алгоритма переключения.
Рост установленной мощности нелинейных нагрузок НПП обусловил существенное увеличение уровня электромагнитных помех в электрических сетях предприятий и энергосистем. Эти помехи, в зависимости от их характера, интенсивности и продолжительности, а так же провалы напряжения, неблагоприятно влияют на силовые электроустановки, схемы автоматики, телемеханики, связи и релейной защиты, что в ряде случаев приводит к снижению надежности электроснабжения, увеличению потерь электроэнергии, ухудшению качества и уменьшению количества выпускаемой продукции.
Распространение применения микропроцессорной техники для управления технологическим процессом на производстве, в том числе и на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности, предъявляет более жесткие требования к качеству питающего напряжения. Указанные обстоятельства обусловили возникновение проблемы качества электроэнергии или, иначе, электромагнитной совместимости различных видов электрооборудования, включая электрические сети.
Большое внимание, которое уделяется проблеме качества электроэнергии в России и за рубежом в последние 15-20 лет, объясняется в первую очередь значительным экономическим ущербом, возникающим при пониженном качестве электроэнергии. Таким образом, повышение качества электроэнергии является составной частью энерго- и ресурсосберегающей политики, роль и значение которой весьма важны для реализации программы по внедрению энергосберегающих технологий в добывающей и перерабатывающей промышленности. Методические основы проблемы качества электроэнергии разработаны такими учеными как В.А. Веников, Б.С. Константинов, А.К. Шидловский, И.В. Жежеленко, A.A. Яценко и др.
В нефтеперерабатывающей промышленности в качестве наиболее мощных местных источников высших гармоник являются электроприводы с преобразователями частоты с ШИМ. Такие преобразователи в нормальных режимах генерируют в сеть главным образом 5, 7, 11, 13 и т.п. гармонические. При возникновении несимметричных режимов спектр генерируемых гармоник значительно расширяется.
Все это обуславливает необходимость разработки и проведения мероприятий по снижению уровня высших гармоник, нейтрализации провалов и отклонений напряжения в сети предприятия. Важнейшим звеном в этой работе является разработка подсистемы оперативного контроля и управления качеством электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109-97 [20] и интеграция в состав АСУ СЭС и разработка принципов и алгоритмов управления качеством электроэнергии.
Впервые в СССР появился стандарт, нормирующий качество электроэнергии в 1967 г.: ГОСТ 13109-67 "Электрическая энергия. Нормы качества у ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения". В нем были отражены нормы на такие ПКЭ, как отклонение напряжения, коэффициент несинусоидальности, коэффициент п"ои гармонической, коэффициент обратной последовательности, коэффициент нулевой последовательности, отклонение частоты. СССР первым в мировой энергетике поднял вопрос о нормировании качества электроэнергии.
В 1979 г. появляются дополнения ГОСТ 13109-67, а в 1987 г. они утверждаются в ГОСТ 13109-87 "Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения". В ГОСТ 13109-87 также указаны погрешности измерения нормируемых ПКЭ.
В 1998 году принят ГОСТ 13109-97 "Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения", включивший себя изменения норм качества электроэнергии и методики измерения показателей качества электроэнергии.
ГОСТ 13109-97 соответствует стандартам международной энергетической комиссии МЭК 868, МЭК 1000-3-2, МЭК 1000-3-3, МЭК 1000-4-1. В современных условиях, электрическая энергия является для электро- снабжающей организации - предоставляемой продукцией, а для потребителей - приобретаемой, необходимой для технологического процесса или жизнедеятельности продукцией. Как и любая другая продукция, электроэнергия должна отвечать следующим требованиям: отвечать четко определенным потребностям, сфере применения или назначения; удовлетворять ожиданиям потребителей; соответствовать применяемым стандартам и техническим условиям; отвечать требованиям общества; отражать требования, относящиеся к окружающей среде; иметься в наличии по конкурентоспособной цене; быть экономичной с точки зрения затрат на ее производство. Требования общества - это обязательства, вытекающие из законов, регламентов, правил, уставов и т.п. Рассмотрим эти требования: продавец (исполнитель) обязан передать потребителю товар (выполнить работу, оказать услугу), качество которого соответствует договору; если стандартом предусмотрены обязательные требования к качеству товара (работы, услуги), продавец (исполнитель) обязан передать потребителю товар (выполнить работу, оказать услугу), соответствующий этим требованиям; потребитель имеет право на то, чтобы товар (работа, услуга) при обычных условиях его использования... был безопасен для жизни, здоровья потребителя... не причинял вред имуществу потребителя; требования, которые должны обеспечивать безопасность товара (работы, услуги), ... являются обязательными и устанавливаются в порядке, определенном законом;
Амплитудно-частотные характеристики ФКУ при отклонении его параметров
Новые теплообменники секции обеспечивают расчетный теплосъем в летнем режиме при максимальных температурах окружающего воздуха с запасом по производительности, что позволяет снижать расход воздуха подаваемого вентиляторами, уменьшая частоту ращения электродвигателей. Измененное отношение числа труб по ходам оптимизировало процесс конденсации и уменьшило вибрацию за счет устранения гидравлических ударов.
Применение современных вентиляторов, имеющих максимальный кпд в зоне рабочих параметров, позволяет обеспечить расчетный расход воздуха через теплообменные секции при оснащении приводом меньшей мощности. Потребляемая мощность нового привода составляет 54 кВт против 89 кВт у старого.
Вентиляторы типа «Торнадо» также имеют меньшую массу и более высокую степень балансировки, что существенно снижает нагрузку на подшипники электроприводов и увеличивает ресурс их работы. Замена пятнадцати электродвигателей (п=15) типа ВАСО с номинальной мощностью Р=90 кВт на электродвигатели с номинальной мощностью Р=75 кВт дает уменьшение капитальных затрат АК= п(Ц90-Ц75)=15(154548,2-97182)=860493 руб., где Ц90 и Ц75 - соответственно стоимость электродвигателей мощностью 90 кВт и 75 кВт. Годовая экономия потребляемой электроэнергии при комплектации электроприводов вентиляторов электродвигателями ВАСО с Р=75 кВт составит Эп=15(Р9о- Р75)=15(89-54)24-365=4599000 кВт-ч., где Р90 и Р75 - соответственно фактическая загрузка электродвигателей с номинальной мощностью 90 кВт и 75 кВт. При тарифной ставке «Ленэнерго» 1,13 руб/кВтч уменьшение оплаты за электрическую энергию составляет Эц=459900(М,13=5196870 руб., а срок окупаемости N=1597182/5196870=0,28 г. (П4 мес). В настоящее время регулирование работой ABO осуществляется сезонно перестановкой положения жалюзийных решеток и уменьшением частоты вращения электродвигателей вентиляторов для компенсации суточных колебаний температуры наружного воздуха. Стоимостное выражение экономического эффекта от непосредственного снижения потребляемой мощности при использовании системы автоматического регулирования на одном аппарате воздушного охлаждения составляет в среднем 10000 руб в месяц, что для трех аппаратов составит 3=3-12-10000 = 360000 руб. Дополнительным эффектом использования САРТ является возможность более точного поддержания температуры продукта в пределах ±1С вместо диапазона в 10С, зафиксированного по регистрационным листам установки до модернизации. Это позволяет гарантированно вести процесс вблизи верхней границы температур, определенных регламентом. Для определения влияния системы автоматического регулирования и оценки количественных значений были проведены эксперименты по подключению системы автоматического регулирования холодильника конденсатора ХК-23. В результате установлено, что при номинальном режиме работы вентилятора переохлаждение потока орошения составило порядка (18-49) С, что потребовало увеличение расхода пара. Дополнительный подвод тепла для поддержания теплового баланса технологического процесса можно принять равным теплу, необходимому для нагрева потока орошения при перепаде температур At, равном температуре переохлаждения (19С), Q=G-Cp-At, где G = Vp, кг/час; Ср=2568 Дж/(кг-К); Q=38-577.5-2568-19=1.07-109 Дж/час; 1Гкал=4,19-109 Дж; Q=0.255 Гкал/час. В стоимостном выражении при цене Ц=455,5 руб/Гкал эффект составит Э=О-Ц-Е=0,255-455,5-24=2787,66 руб. в сутки. Суммарная прибыль от внедрения САРТ на одном аппарате составляет П=3052487,7+360000=3412487,7 руб/год, что при стоимости оборудования системой одного аппарата порядка 21 тыс. USD позволило окупить затраты в течении Т=651000/3412487,7=0,19года ПЗ месяца. Ежегодная прибыль от экономии пара составляет П=365-2787,66=1017495,9 руб/год. Всего на три колонны годовая прибыль составит П=3-1017495,9=3052487,7 руб/год. С учетом экономии электроэнергии на вентиляторах, не оборудованных САРТ, общая годовая прибыль составит Пг=3412487,7+2227230=5639717,7 руб. 2.4 Минимизация энергозатрат на компаундирование дизельных топлив Основным видом технологического оборудования для компаундирования дизельных топлив являются центробежные насосы, обеспечивающие подачу нефтепродуктов к узлу смешения. При выборе методов и средств управления технологическим оборудованием учтено, что одним из современных средств повышения эффективности технологических процессов является частотно-регулируемый асинхронный электропривод. Основные преимущества его внедрения состоят в следующем:
