Аннотация

Полный текст статьи

В работе рассматривается вопрос повышения энергоэффективности заводских электростанций. Проведён обзор литературы, в котором представлены отечественные научные работы. Представлены результаты анализа текущего состояния энергоэффективности электростанций в стране. Выявлено, что одним из основных факторов, снижающих энергоэффективность электростанций, является потребление электроэнергии на собственные нужды. С целью снижения потребления электроэнергии собственными нуждами предложено использование принципа каскадно-частотного регулирования для управления группой насосов. В качестве объекта исследования выбраны питательные насосы заводской электростанции с поперечными связями по питательной воде. Рассмотрен пример работы четырёх питательных насосов на общий коллектор с условием поддержания необходимого расхода воды при заданном давлении сети. Вместо традиционного дросселирования предлагается осуществить регулирование производительности насосов с помощью изменения скорости вращения привода. За счет этого снижается потребление электрической энергии. Отличительной особенностью предлагаемой схемы регулирования является то, что часть насосов, необходимых для поддержания заданного расхода питательной воды, подключаются к одному частотному преобразователю. Регулирование происходит с одинаковой частотой вращения. Для вывода насоса в номинальный режим работы предусмотрен обходной путь, позволяющий подключить электропривод напрямую к сети. Разработана блок-схема выбора оптимального режима работы для группы однотипных насосов. Для заданной характеристики сети получены различные варианты подключения насосов через частотные преобразователи и их результирующие характеристики. Рассмотрена целесообразность работы группы насосов с разной частотой и нагрузкой при работе на общую сеть. Разработаны рекомендации по применению частотно-регулируемых носов с учетом минимальных затрат при заданной производительности.

Ключевые слова

электростанция, повышение эффективности, расход на собственные нужды, дросселирование, регулируемый привод, преобразователь частоты, питательные насосы, экономия мощности

Лыгин Максим Михайлович – аспирант, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0000-0001-8884-4846

1. Способы повышения надёжности ответственных электроприводов заводских электростанций металлургических производств / К.Э. Одинцов, М.Ю. Петушков, Е.Ф. Иванов, А.А. Бочкарёв, М.М. Лыгин // Электротехнические системы и комплексы. 2021. №4(53). С. 28-32. doi: 10.18503/2311-8318-2021-4(53)-28-32

2. Повышение энергетической эффективности заводских электростанций металлургических предприятий / Г.П. Корнилов, О.В. Газизова, И.Р. Абдулвелеев, М.М. Лыгин, А.А. Бочкарёв // Электротехнические системы и комплексы. 2022. №2(55). С. 55-61. doi: 10.18503/2311-8318-2022-2(55)-55-61

3. Опыт внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий в системах электроснабжения металлургического предприятия / Г.П. Корнилов, А.Н. Шеметов, В.В. Шохин, Д.Ю. Усатый, М.М. Лыгин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2022. Т. 22. №1. С. 12-20. doi: 10.14529/power220102

4. Повышение энергоэффективности и ресурсосбережение при капитальном ремонте, модернизации и утилизации двигателей асинхронных электроприводов / Р.Г. Мугалимов, Р.А. Закирова, А.Р. Мугалимова, К.Э. Одинцов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2018. Т. 16. №3. С. 145-159. doi: 10.18503/1995-2732-2018-16-3-145-159

5. Парсункин Б.Н., Полухина Е.И., Петрова О.В. Производственно-экономические показатели для динамической оптимизации энергосберегающего управления электродуговыми технологическими агрегатами // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. №4(52). С. 105-111.

6. Титаренко В.Б., Алейникова Д.В., Устинов С.А. О разработке энергоэффективных методов объёмного регулирования гидравлических приводов // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. №1(236). С. 85-88.

7. Скрипник А.Е., Безруков Р.Е. Оптимизация технологии выработки электроэнергии и теплоты на ТЭС // Научный электронный журнал Меридиан. 2020. №6(40). С. 276-278.

8. Оклей П.И. Внедрение в практику управления эксплуатацией тепловых электростанций инструментальных средств контроля состояния оборудования по старению электроизоляционных материалов // Транспортное дело России. 2015. №4. С. 66-71.

9. Учёт статической устойчивости синхронных генераторов в задаче планирования оптимальных режимов собственных электростанций по реактивной мощности / О.В. Газизова, А.В. Варганова, А.В. Малафеев, Н.Т. Патшин, А.Л. Карякин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2019. Т. 19. №3. С. 23-33. doi: 10.14529/power190303

10. Борисов Г.М. Повышение эффективности работы ТЭС при организации контроля параметров и диагностики эксплуатационного состояния теплоэнергетического оборудования // Энергосбережение и водоподготовка. 2007. №2(46). С. 34-36.

11. Поздников С.Е., Казыева А.И. Применение генетического алгоритма для решения оптимизационных задач в электроэнергетике // Современные технологии: актуальные вопросы, достижения и инновации: сборник статей XII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2017. C. 65-67.

12. Повышение эффективности работы тепловой электростанции / О.Н. Попов, П.Н. Никулин, Р.Ю. Чубаров, А.И. Шпаков // Цифровая трансформация в энергетике: материалы Всероссийской научной конференции. Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, 2020. C. 77-80.

13. Возможности регенерации бросовой теплоты турбогенераторов ТЭЦ в схеме подготовки подпиточной воды теплосети / М.М. Замалеев, В.И. Шарапов, И.А. Марков, К.С. Нарышкина, И.В. Губин // Энергосбережение и водоподготовка. 2020. №1(123). С. 21-23.

14. Varganova A.V., Lygin M.M., Khramshin V.R. Fuel mix optimization of utility boilers of industrial power stations // Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). IEEE, 2018. 8728625. doi: 10.1109/ICIEAM.2018.8728625

15. Повышение эффективности работы электростанций путём организации дополнительных отборов пара от паровых турбин / В.Б. Новосёлов, Ю.М. Бродов, Е.В. Литвинов, В.В. Лебедев, А.Г. Михайлов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20, №1-2. С. 90-99.

16. Варганова А.В., Малафеев А.В. Энергоэффективное распределение тепла в котлоагрегатах промышленных электростанций с применением ЭВМ // Электрические станции. 2017. №11(1036). С. 23-27.

17. Шарапов В.И., Кузьмин А.В. Расчёт энергетической эффективности усовершенствованных схем подогрева исходной воды в системах регенерации паровых турбин ТЭЦ // Труды Академэнерго. 2017. №3. С. 53-65.

18. Житаренко В.М. Диаграммы оптимального распределения нагрузок между котлами ТЭЦ // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2014. №28. С. 118-123.

19. Будаков И.В., Буров В.Д. Определение точки росы за котлом-утилизатором с целью оптимизации температуры уходящих газов // Новое в российской электроэнергетике. 2011. №11. С. 35-45.

20. Повышение надёжности электроприводов тепловой электростанции при внедрении преобразователей частоты // О.И. Осипов, А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, Т.Р. Храмшин // Электротехника. 2017. №1. С. 28-34.

21. Технологическая востребованность и оценка эффективности внедрения частотно-регулируемых электроприводов на объектах тепловой электростанции / В.Н. Медведев, А.С. Карандаев, О.И. Карандаева, Ю.И. Мамлеева, Е.А. Храмшина // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2012. №6. С. 109-114.

22. Бунин А.А., Газизова О.В., Тарасов В.М. Анализ статической устойчивости и энергопотребления синхронных двигателей при их подключении к преобразователям частоты с изменением технологических и электрических параметров режима работы // Электротехнические системы и комплексы. 2016. №4(33). С. 49-60. doi: 10.18503/2311-8318-2016-4(33)-49-60

23. Браславский И.Я., Костылёв А.В., Есаулкова Д.В. Применение нейронного кластерного анализа для формирования закона частотного управления в асинхронном электроприводе // Электротехнические системы и комплексы. 2014. № 3(24). С. 4-9.

24. Татаринов Д.Е., Григорян А.С., Пименова И.А. Обеспечение электромеханической совместимости в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах при регулировании частоты ШИМ // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2016. Т. 16, №1. С. 80-86. doi: 10.14529/power160112

25. Анализ интенсивности отказов частотно-регулируемых электроприводов районных тепловых станций при нарушениях электроснабжения / В.Р. Храмшин, К.Э. Одинцов, А.Р. Губайдуллин, О.И. Карандаева, Ю.Н. Кондрашова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2014. Т. 14, №2. С. 68-79.

26. Оценка ресурса энергосбережения в электроприводе дутьевого вентилятора с двухскоростным асинхронным электродвигателем / А.А. Радионов, А.С. Карандаев, Р.Р. Храмшин, А.Р. Губайдуллин, Е.А. Храмшина // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2014. Т. 14, №3. С. 61-70.

27. The International Energy Efficiency Scorecard. URL: https://www.aceee.org/portal/national-policy/international-scorecard (дата обращения 06.12.2022).

28. Энергетическая стратегия России до 2030 года. URL: https://minenergo.gov.ru/node/15357 (дата обращения 06.12.2022).

29. Распоряжение Правительства РФ №703-р «Об утверждении комплексного плана по повышению энергетической эффективности экономики России». URL: http://government.ru/docs/32368/ (дата обращения 06.12.2022).

30. Акционерное общество «Дальневосточная генерирующая компания». Стандарты раскрытия информации субъектами оптового и розничных рынков электроэнергии. URL: https://www.dvgk.ru/page/326 (дата обращения 06.12.2022).

31. ОАО «Фортум». Информация субъекта рынка электрической энергии. URL: https://www.fortum.ru/informaciya-subekta-rynka-elektricheskoy-energii (дата обращения 06.12.2022).

32. Приказ Федеральной антимонопольной службы от 8 октября 2014 г. №631/14 «Об утверждении форм раскрытия информации субъектами оптового и розничных рынков электрической энергии, не являющимися субъектами естественных монополий». URL:https://fas.gov.ru(дата обращения 06.12.2022).

33. Ciontu M., Bratu C. Program for Efficiency Analaizing for Variable Speed Drive of Pumps // 3rd International Symposium on Electrical and Electronics Engineering (ISEEE). IEEE, 2010. Pp. 298-302. doi: 10.1109/ISEEE.2010.5628496

34. Ahmed A., Moharam B., Rashad E. Power Saving of Multi Pump-Motor Systems Using Variable Speed Drives // 20th International Middle East Power Systems Conference (MEPCON). IEEE, 2018. Pp. 839-844. doi: 10.1109/MEPCON.2018.8635157

35. Hoang A.T., Nguyen T.V., Nguyen B.T. The Novel Design of Feed-water Control System for Thermal Power Plant Using Super-critical Start-up Motor-Boiler Feed-water Pump // PES/IAS PowerAfrica. IEEE, 2020. Pp. 1-5. doi: 10.1109/PowerAfrica49420.2020.9219903

36. Шестаков И.В., Сафин Н.Р. Модернизация системы частотно-регулируемого асинхронного электропривода // Вестник концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2019. №2(29). С. 62-83.

Лыгин М.М. Повышение энергоэффективности электростанций за счёт использования принципа частотно-каскадного регулирования группы приводов питательных насосов // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 1(58). С. 21-30. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-1(58)-21-30