630032, г. Новосибирск, ул. Станционная, 2а,
тел/факс: +7 (383) 240-9006, +7-903-935-6690 email: smt21@bk.ru, www.smt21.ru, карта сайта
О компании Пресс-центр Контакты Карта сайта Прайс-листы

Регулируемый электропривод

Сахарнов Ю.В.,

заместитель председателя ФЭК России, д.э.н.

Полная версия – http://www.mtu-net.ru/vestnikfek/Statiy/huzmiev.htm  

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД - ЭФФЕКТИВНОЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В мировой практике регулируемый электропривод признан одной из наиболее эффективных энергосберегающих и ресурсосберегающих экологически чистых технологий.

Высокая эффективность применения автоматизированного регулируемого электропривода для регулирования параметров и оптимизации работы различных технологических систем с механизмами, особенно с насосными и вентиляционными установками, работающими в переменных режимах, подтверждена многолетним мировым опытом.

Как правило, в большинстве технологических систем энергетики, промышленности, сферы коммунального хозяйства и других отраслей установлены электродвигатели в расчёте на максимальную производительность оборудования, в то время как часы пиковой нагрузки, т.е. время работы оборудования с максимальной производительностью, составляют всего 10-15 процентов общего времени работы оборудования.

При этом в общей структуре потребления электроэнергии в народном хозяйстве России на долю таких электродвигателей приходится около 40 % электроэнергии.

В результате электродвигатели, работающие с постоянной скоростью вращения, потребляют значительно, до 50 %, больше электроэнергии, чем это требуется для обеспечения оптимального технологического процесса.

При этом ежегодно теряются миллиарды киловатт-часов электроэнергии, миллионы кубических метров воды. До недавнего времени эти потери либо не замечали, либо мирились с ними. Сегодня стало необходимым и возможным свести их к минимуму.

Применение регулируемого электропривода позволяет оптимизировать работу электродвигателей, исключить непроизводительное потребление электроэнергии, а в системах теплоснабжения и водоснабжения, помимо этого, обеспечить значительную экономию тепла (до 10 %) и снижение водопотребления (до 20 %).

По оценке специалистов, в целом по стране внедрение регулируемого электропривода в энергетике, промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве и других отраслях может обеспечить ежегодную экономию 35-40 млрд.кВт.час электроэнергии, что эквивалентно годовой выработке - 30 энергоблоков мощностью по 300 Мвт каждый.

Особенно актуальной проблема энергосбережения в целом и массового внедрения регулируемого электропривода, в частности, как одного из средств решения этой проблемы, становится сегодня, когда:

• современное состояние энергетического оборудования в России требует ежегодного списания мощностей в количестве 5-6 млн. кВт из-за его физического старения,

• потребности промышленности и быта требуют всё большего количества киловатт-часов от энергосистемы,

во многих регионах страны всё более осложняется прохождение осенне-зимнего максимума по тепловой и электрической нагрузке,

• получить дополнительное количество киловатт-часов путем строительства и ввода в эксплуатацию новых энергетических мощностей на современном этапе весьма проблематично,

• внедрять энергосберегающее оборудование, в первую очередь, регулируемый электропривод значительно выгоднее (как будет показано ниже, быстрее и в 3 — 4 раза дешевле), нежели вводить новые мощности для получения такого же количества киловатт-часов, экономию которых он обеспечивает.

Непродолжительный (менее 10 лет) отечественный опыт внедрения регулируемого электропривода подтвердил его высокую энергосберегающую и ресурсосберегающую эффективность.

На сегодня эти вопросы достаточно исследованы на практике, обобщены и изложены в многочисленных публикациях.

Результаты этого опыта и проведенных за это время исследований, натурных испытаний и эксплуатационных наблюдений послужили основой для разработки «Инструкций по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода», утвержденной Минтопэнерго РФ в апреле 1997 года и согласованной Главгосэнергонадзором РФ.

Тезис, принятый в основу заголовка настоящей статьи, казалось бы, не вызывает каких-либо сомнений в необходимости и целесообразности широкого внедрения регулируемого электропривода в энергетике, промышленности, коммунальном хозяйстве и других отраслях народного хозяйства России, принимая во внимание, что потребность в них для механизмов, работающих в переменных режимах, исчисляется сотнями тысяч штук.

Тем не менее, массового применения в Российской Федерации регулируемый электропривод до настоящего времени не нашел.

Объемы внедрения высоковольтного (3,3 и 6,0 кВ) регулируемого электропривода, в основном, на объектах энергетики и теплоэнергетики исчисляется десятками единиц. На тепловых станциях и в тепловых сетях, например, АО Мосэнерго за 1 995-200 1 гг. внедрено менее трех десятков таких приводов общей мощностью около 28 тысяч кВт (при единичной мощности от 500 до 4000 кВт), а на объектах энергетики других регионов - считанные единицы.

Менее десятка регулируемых электроприводов единичной мощностью 630 кВт для дымососов, дутьевых вентиляторов и сетевых насосов РТС внедрено и находятся в монтаже на объектах коммунального хозяйства Москвы.

(По опубликованным в печати данным, производители высоковольтных регулируемых приводов только Канады и США в 1996 году продали 400 приводов, а в 1999 году объём продаж превысил 1000).

Объемы внедрения низковольтного (0,4 кВ) регулируемого привода в целом по России за тот же период составил немногим более тысячи единиц при оценочной потребности в таких приводах, составляющей сотни тысяч.

Такие объемы и темпы внедрения нельзя рассматривать даже как начальный этап, скорее, это эпизод, который, тем не менее, объективно подтвердил высокую эффективность применения регулируемого электропривода.

Среди причин, сдерживающих массовое внедрение регулируемого электропривода, следует отметить недостаточную пропаганду и информацию о технико-экономических преимуществах и эксплуатационных качествах этого вида энергосберегающего и ресурсосберегающего оборудования.

Иначе чем можно объяснить то, что отдельные предприятия, безвозмездно получавшие регулируемые электроприводы за счёт региональных и муниципальных бюджетов, годами их не внедряют. Федеральной энергетической комиссии известны случаи бездумного хранения на складах высокоэффективного оборудования регулируемого электропривода на основе импортных преобразователей частоты без попытки их внедрения с 1997 года.

Исходя из этого, следует коротко остановиться на основных принципах и эффективности энергосбережения и ресурсосбережения при применении регулируемого электропривода в основных отраслях народного хозяйства Российской Федерации.

Энергосберегающий эффект от применения регулируемого электропривода можно пояснить на примере работы насосной установки, требующей регулирования её производительности и необходимости поддержания постоянного давления у потребителя. Такие режимы работы характерны, в частности, для большинства технологических систем водоснабжения. Принцип формирования экономии электроэнергии и расхода воды показан на рис. 1, на котором представлены характеристики совместной работы насоса и гидравлической сети.

Рис. 1. Характеристика совместной работы насоса и гидравлической сети

При номинальной расчетной производительности q НОМ насос работает при номинальной частоте вращения f о в точке «а» пересечения характеристики насоса (кривая 1) с гидравлической характеристикой сети (кривая 2) При этом в сети устанавливается номинальное давление, определяемое напором насоса Р НОМ , расход воды у потребителя – q НОМ , мощность, потребляемая насосом и определяемая по мощностной характеристике насоса (кривая 5) – N НОМ .

При снижении водопотребления гидравлическое сопротивление сети повышается, гидравлическая характеристика сети смещается (кривая 3), рабочая точка нерегулируемого насоса переходит в точку « b », соответствующую расходу q 1 , с напором P 1 .

Насос работает с напором, избыточным на величину D Р = P 1 НОМ . Мощность, потребляемая насосом, составляет N 1 .

Ликвидация избыточного напора D Р при работе насоса с регулируемым электроприводом достигается соответствующим снижением частоты вращения до величины f 1 . При этом характеристика насоса смещается до положения (кривая 4), при котором восстанавливается номинальный напор насоса и требуемое давление в сети при изменённой гидравлической характеристике сети (кривая 3).

Насос работает в точке « с » с номинальным напором Р НОМ , с производительностью Q 2 , обеспечивая экономию расхода воды D Q , и потребляет мощность N 2 .

При изменении частоты вращения насоса зависимости напора, расхода и мощности на валу насоса изменяются в соответствии со следующими соотношениями:

Q 1 / Q 2 = ( f о / f 1 ) к ; P 1 / Рном = ( f о / f 1 ) n ; N 1 / N 2 = ( f о / f 1 ) m .

где f - частота вращения насоса,

к, n , m - показатели степени, которые для характеристики лопастного насоса (вентилятора) при совпадении начала координат характеристик насоса и сети составляют к = 1, n = 2, m =3 .

Изменение (снижение) расхода воды и потребляемой мощности (электроэнергии) при работе с регулируемым электроприводом по сравнению с работой без регулирования частоты определяется вышеприведенными соотношениями. То есть, потребляемая мощность снижается пропорционально изменению частоты вращения в третьей степени. Например, при работе с частотой вращения 0,8 от номинальной потребляемая мощность уменьшается вдвое.

Показатели степени, в принципе, могут отличаться в зависимости от конкретных условий работы. В частности, исследования показали, что в водопроводных сетях с противодавлением зависимость потребляемой мощности насоса от частоты вращения еще выше и определяется не 3-й, а большей степенью, достигающей в отдельных случаях значения равного пяти.

Показатели степени можно уточнять в каждом конкретном случае при проведении наладочных работ по методике, отработанной при внедрении регулируемых электроприводов на ЦТП г. Москвы в 1995 году.

На рис. 2 представлены мощностные характеристики нерегулируемого и регулируемого приводов механизма с вентиляторной нагрузкой (насоса, вентилятора), полученные на основании вышеприведенных зависимостей.

 

Рис. 2. Мощностные характеристики привода механизма с вентиляторной нагрузкой

а - нерегулируемого.

б - регулируемого.

В таблице 1 приведены результаты расчётов экономии электроэнергии насосной установкой при загрузке двигателя регулируемого электропривода по гистограмме на рис. 3, характерной для систем водоснабжения.

 

Наименование параметров

Частота вращения n , (усредненная за период времени D T )

S

0,6

n ном

f=30

0,65

n ном f=32,5

0,7

n ном f=35

0, 7 5

n ном f=37,5

0,8

n ном f=40

0,85

n ном

f=42,5

0,9

n ном f=45

0,95

n ном

f=47,5

n ном

 

f=50

D Т

0,01

0,032

0,111

0,18

0,25

0,191

0,11

0,07

0,046

1

n

0,6

0,65

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,95

1

-

n 3

0,216

0,275

0,343

0.42

0,512

0.61

0,729

0,857

1

-

Рнас.f-50

0,8

0,825

0,85

0,875

0,9

0,925

0,95

0,975

1

-

Рнас.fvаг

0,173

0,227

0,292

0,3675

0,46

0,564

0,692

0,835

1

-

Эf=50

0,008

0,0264

0,0944

0,1575

0,225

0,1767

0,1045

0,068

0,046

0,91

Э рп

0,0017

0,0072

0,0324

0,066

0,115

0,1077

0,076

0,0585

0,046

0,51

D Э рп, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43,9

Рис. 3. Загрузка двигателя регулируемого электропривода насосной установки системы водоснабжения

Ресурсосберегающий эффект регулируемого электропривода определяется его регулирующей способностью и возможностью плавных пусков и остановок насосов, вентиляторов и других механизмов.

За счёт этого обеспечивается:

• работа механизмов большую часть времени на пониженных частотах вращения с уменьшением циклических динамических и вибрационных нагрузок на подшипники, уплотнения, крепления, фундаменты механизмов и электродвигателей и соответствующим увеличением их ресурса и межремонтного пробега,

• снижение механических, гидравлических и электродинамических нагрузок при пусках и в переходных режимах до уровня безвредных,

• исключение бросков тока в обмотках электродвигателей при пусках и снижение величины пусковых токов до номинальных значений,

• поддержание оптимального гидравлического режима и исключение возможности возникновения гидравлических ударов в трубопроводных системах и разрывов трубопроводов при пусках и остановках насосов и в других переходных режимах,

• исключение износа трубопроводной арматуры в связи со снятием с них регулирующих функций,

• исключение из работы, а при демонтаже и из конструкции вентиляционных установок, регулирующих заслонок и направляющих аппаратов.

В зарубежной практике экономический эффект от повышения надежности, срока службы и межремонтного ресурса оборудования (насосных и вентиляционных агрегатов, арматуры и коммутационной электротехнической аппаратуры) за счет «щадящих» режимов его работы оценивается выше экономического эффекта от экономии электроэнергии.

По результатам обследования института энергетики США ( EPRI ) 83,7 % пользователей главной причиной применения регулируемого привода назвали «надежность» работы технологической системы, оборудования в целом и «эффективность процесса». Только 7,5 % привлеклись чистой «энергетической эффективностью».

Оборудование регулируемого электропривода для высоковольтных асинхронных электродвигателей (6,0 и 3,3 кВ) до недавнего времени базировалось, как правило, на преобразователях частоты зарубежного производства (ввиду отсутствия отечественного производства), в основном, фирмы Allen Bradley (Канада), удельная стоимость которых на 1 кВт мощности составляла 400 - 800 дол.США.

В последнее время были разработаны мероприятия по снижению их стоимости, в результате чего разработан регулируемый электропривод на основе нового поколения импортного высоковольтного устройства управления двигателями типа Power Flex 7000 мощностью до 5000 кВт. Стоимость затрат на внедрение регулируемого электропривода снижена практически вдвое.

Помимо этого РАО «ЕЭС России» и головной институт АО ВНИИЭ рекомендуют следующее оборудования, освоенное отечественной промышленностью:

- регулируемый электропривод на основе бесконтактного электродвигателя двойного питания мощностью 400-1600 кВт при удельной стоимости 180 - 120 дол. США/кВт, соответственно,

- для механизмов мощностью до 1250 кВт регулируемый электропривод по схеме понижающий трансформатор - низковольтный преобразователь частоты - повышающий трансформатор при удельной стоимости до 160 дол. США/кВт.

Номенклатура регулируемых электроприводов для низковольтных электродвигателей (на напряжение 0,4 кВ) до недавнего времени основывалась на импортных преобразователях частоты производства фирм Allen Bradley , ABB , Danfoss , Emotron , Hitachi , Siemens , Schneider Group , Mitsubishi Electric при удельной стоимости от 110 до 250 дол. США/кВт.

Сегодня появилась возможность ориентироваться на преобразователи частоты, освоенные отечественными производителями. При меньшей удельной стоимости 90-100 дол.США/кВт они не уступают импортным по своим техническим параметрам, эксплуатационным качествам и показателям надёжности.

К такому оборудованию, в частности, можно отнести преобразователи частоты опытного завода института биологического приборостроения РАН (г. Пущино) и фирмы Triol .

Подавляющее большинство современных преобразователей частоты и регулируемых электроприводов на их основе имеют заведомо избыточный для конкретного применения набор пользовательских функций и ориентированы на применение в самых разных областях техники и различных отраслей народного хозяйства.

Электроэнергетика

В области электроэнергетики применение регулируемого электропривода необходимо, в первую очередь, на тепловых электростанциях для питательных насосов, дымососов, дутьевых вентиляторов, сетевых и подпиточных насосов.

Исследования специализированных организаций и опыт эксплуатации регулируемого электропривода показывают, что усреднённое значение коэффициента удельной экономии электроэнергии Кэ, учитывающий вклад 1 кВт установленной мощности регулируемого электропривода, для энергоблоков мощностью 150-300 Мвт составляет порядка Кэ = 1100-1200 кВт.час/год/кВт, что свидетельствует о высокой эффективности регулирования производительности указанных механизмов.

(В мировой практике при коэффициенте Кэ более 800 кВт.час/год/кВт применение регулируемого электропривода всегда считается целесообразным).

Расчёты показывают, что оснащение регулируемым электроприводом всех тепловых энергоблоков единичной мощностью от 150 до 300 МВт, установленная мощность которых в России составляет около 55.000 МВТ, обеспечит, за счёт снижения расхода электроэнергии на собственные нужды, дополнительный отпуск электроэнергии потребителям от 3,9 до 4,8 млрд. кВт.час ежегодно.

Эффективность применения регулируемого электропривода в электроэнергетике не исчерпывается экономией электроэнергии.

Помимо экономии электроэнергии механизмами собственных нужд и, соответственно, дополнительного отпуска электроэнергии потребителям необходимо учитывать следующие основные факторы:

• снижение мощности, потребляемой в часы максимума нагрузок энергосистемы регулируемым электроприводом механизма собственных нужд по сравнению с мощностью, потребляемой нерегулируемой установкой ( D Рмакс),

• экономию топлива, расходуемого в энергосистеме ( D Вгод),

• повышение ресурса и снижение затрат на ремонты основного и вспомогательного оборудования в результате внедрения регулируемого электропривода.

Головным институтом по регулируемому электроприводу - АО ВНИИЭ разработана методика определения народнохозяйственного эффекта от внедрения регулируемого электропривода на основе расчёта годового дохода.

Расчётный годовой доход от применения регулируемого электропривода по этой методике учитывает три составляющие:

• стоимость топлива, сэкономленного в энергосистеме в результате уменьшения электроэнергии на собственные нужды за счёт ввода регулируемого электропривода,

• повышение надёжности работы и ресурса электродвигателей, выключателей, дросселирующей и регулирующей арматуры самих механизмом собственных нужд и соответствующее сокращение затрат на их ремонты и обслуживание,

• экономию средств в энергосистеме за счёт уменьшения амортизационных платежей за вновь вводимое основное оборудование, ввод которого отложен после применения регулируемого электропривода за пределы расчётного периода.

Стоимость сэкономленного топлива определяется по расчётной величине снижения расхода условного топлива в энергосистеме, умноженной на удельную стоимость условного топлива, которая в ценах, сложившихся в 2000 году, составляла 40 дол. США /тут.

Снижение расхода условного топлива в энергосистеме после внедрения регулируемого электропривода определяется по соотношению

D Вгод - S bсред • D Р • D t ,

где bсред - средний прирост расхода условного топлива в энергосистеме на 1 кВт. час за рассматриваемый промежуток времени D t ,

D Р - снижение мощности, потребляемой механизмами собственных нужд с регулируемым электроприводом.

Стоимость сокращения затрат на ремонты и обслуживание определяется экспертным путем. До получения и обобщения достаточно полных статистических данных и разработки на их основе методических инструкций АО ВНИИЭ рекомендует принимать величину снижения этих затрат равной 50% стоимости сэкономленной электроэнергии, что в 1,5-2 раза ниже зарубежных данных, в частности, данных института энергетики США.

Экономия средств за счёт уменьшения амортизационных платежей при отложенном вводе основного оборудования определяется умножением значения D Рмакс на расчётную стоимость 1 кВт и на амортизационный коэффициент (0,125).

Стоимость вытесняемой из пиковой зоны графика электрической нагрузки мощности основного оборудования, ввод которого откладывается за пределы расчётного периода ввода регулируемого электропривода, может быть принята равной 1400 дол. США/кВт.

Остальные составляющие годового дохода такие, например, как:

• уменьшение аварийности и связанного с этим ущерба,

• повышение уровня автоматизации,

• уменьшение затрат на мероприятия, связанные с подавлением вредных выбросов (углекислого газа, азотных и серных окислов и т.п.), которые после ввода регулируемого электропривода на тягодутьевых механизмах могут быть уменьшены, по данным АО ВНИИЭ, на 20-25 %,

• сокращение расхода топлива за счёт эффекта оптимизации его горения после автоматизации этого процесса после ввода регулируемого электропривода на тягодутьевых механизмах.

На сегодня при расчёте по вышеприведенной методике срок окупаемости затрат на внедрение регулируемого электропривода для механизмов собственных нужд энергоблоков тепловых электростанций составляет в зависимости от режимов работы ТЭС от 1,5 до 3 лет.

Тепловые сети.

Первый опыт внедрения регулируемого электропривода в тепловых сетях состоялся на Выхинской насосной станции теплоснабжения (НТС), где в 1995 году на двух насосных агрегатах с асинхронными электродвигателями мощностью по 500 кВт каждый были установлены регулируемые электроприводы на основе частотных преобразователей фирмы " Allen Bradley " (Канада).

Производительность насосной станции выросла с 12.500 м3/ч до 15.000 м3/ч, потребляемая электрическая мощность уменьшилась с 6,3 МВт до 3 МВт (более чем на 50 %), достигнута годовая экономия электроэнергии около 3 млн. кВт.час.

Реализация программы автоматического регулирования частоты вращения насосных агрегатов, по оценке эксплуатации, даёт снижение расхода электроэнергии около 600 тысяч кВт.час.

В дальнейшем регулируемые электроприводы мощностью по 800 кВт были установлены ещё на пяти НПС предприятия «Тепловые сети» Мосэнерго.

Применение регулируемого электропривода на этих насосных станциях, помимо снижения потребляемой мощности и экономии электроэнергии, позволил решить ряд технических проблем:

• обеспечить поддержание заданного давления в обратной магистрали при любых изменениях режима,

• обеспечить безударный пуск и остановку насосных агрегатов,

• осуществить автоматический пуск насосной станции после кратковременного исчезновения напряжения,

• обеспечить поддержание оптимального гидравлического режима в переходные периоды весна-осень,

• повысить надёжность работы насосных агрегатов и арматуры, в результате чего в отопительный период практически прекратился выход оборудования из строя, а межремонтный период работы насосных агрегатов и арматуры увеличился в несколько раз,

• обеспечить возможность включения на переходный период системы защиты от повышения давления в обратной магистрали.

В целом расчёт эффективности и сроков окупаемости регулируемого электропривода в тепловых сетях можно выполнять по методике народнохозяйственного эффекта, рекомендуемого АО ВНИИЭ.

Следует отметить отсутствие в настоящее время методики стоимостной оценки снижения, после ввода регулируемого электропривода, вероятности аварийных ситуаций, связанных с разрывами трубопроводов теплотрасс от гидравлических ударов при нарушениях нормальных режимов работы и недопустимого повышения давления при изменениях режимов.

Практика эксплуатации тепловых сетей показывают, что такие разрывы при работе насосных станций без регулируемого электропривода происходят относительно часто и приводят к большим материальным ущербам, а иногда и к человеческим жертвам.

Например, в январе 1997 года во Владивостоке произошла крупная авария в теплосети. Причина - самопроизвольное закрытие задвижки и резкое повышение давления в обратном трубопроводе горячей воды.

В результате - разрыв трубопровода теплотрассы, размораживание системы отопления жилого района и большой материальный ущерб, многократно превышающий стоимость регулируемых электроприводов, которые гарантированно предотвратили бы эту аварию. Причем договор на поставку регулируемых электроприводов был подписан в 1995 году, но оплачен не был и до сих пор не реализован.

Реализация программы автоматического регулирования производительности НСТ регулируемым электроприводом в составе общей системы автоматического управления, безусловно, оптимизирует режимы теплоснабжения потребителей и приводит к экономии тепла, однако достоверных исследований этого вопроса и специальных натурных испытаний не проводилось и, соответственно, методика оценки экономии тепла не отработана.

Жилищно-коммунальное хозяйство

Особенно эффективно применение регулируемого электропривода в системах холодного (ХВС) и горячего (ГВС) водоснабжения и теплоснабжения коммунальных хозяйств, в частности, на центральных тепловых пунктах (ЦТП), поскольку в этом случае регулируемый электропривод, помимо экономии электроэнергии в размерах до 50 %, обеспечивает также экономию воды до 20 % и тепла до 6-10 %.

Указанные показатели экономии подтверждены натурными исследованиями и эксплуатационными наблюдениями, выполненными в период с 1996 по 2000 годы специализированными организациями,

На основе этих исследований специалистами АО НПП «Энергостройпром» разработаны методические рекомендации и программы расчета эффективности регулируемого электропривода на ЦТП.

На рис. 4, например, приведены результаты электронного расчета экономии электроэнергии и воды на ЦТП-3/2 (Москва, Жулебино), выполненные на основании гистограммы загрузки двигателя насосной установки холодного водоснабжения за период работы около шести месяцев. (Гистограмма снята из процессора частотного преобразователя регулируемого электропривода, который фиксировал выходную частоту преобразователя за этот период с пятиминутным интервалом).

Результаты расчётов практически полностью совпали с результатами натурных замеров, в связи с чем эта методика может быть рекомендована для коммерческого учета экономического эффекта от применения регулируемого электропривода.

Каждая установка холодного и горячего водоснабжения включает в себя, как правило, группу от 2 до 4 насосов. В связи с этим, в целях сокращения затрат на внедрение регулируемого электропривода, в 1997 году была разработана и освоена в производстве станция группового управления (СГУ), конструкция которой защищена Патентом Российской Федерации (Патент № 2073122 от 12.07.96 г.).

Станция группового управления выполняет:

• управление группы электродвигателей от одного преобразователя частоты,

• автоматическое регулирование или поддержание на заданном уровне технологического параметра (давления, температуры, расхода и т.д.) посредством изменения частоты вращения одного из электродвигателей, а также путем автоматического изменения числа работающих нерегулируемых электродвигателей. При этом осуществляется плавный частотный пуск каждого из двигателей и плавное снижение частоты вращения перед остановкой,

• плавные "мягкие" безударные включения, отключения и переключения электродвигателей по заданному алгоритму, обеспечивая "щадящие" переходные режимы без гидравлических ударов и вредных электродинамических и механических нагрузок,

• автоматическую замену режимов работы насосных или вентиляционных установок по времени с целью обеспечения равномерной амортизации технологического и электротехнического оборудования,

• регистрацию и отображение информации о работе оборудования с возможностью подключения к системе компьютерного надзора.

В связи с использованием на группу насосов одного преобразователя частоты, наиболее дорогостоящего элемента регулируемого электропривода, удельная стоимость станции группового управления на 1 кВт установленного насосного оборудования снижена от 1,5 (для двух насосов) до 2,5 (для четырех насосов) раз по сравнению с установкой преобразователей частоты на каждом насосном агрегате.

Ниже , для примера приводятся результаты расчёта экономической эффективности внедрения регулируемого электропривода на основе станций группового управления в системах холодного и горячего водоснабжения городских коммунальных хозяйств Московской области.

Исходные данные:

- среднегодовое водопотребление - около 700 млн м З ;

- стоимость 1 м З воды питьевого качества с учетом водоотведения - 3,5 руб;

(средняя по районам)

- среднегодовое потребление тепла - около 6 млн.Гкал;

- стоимость 1 Гкал тепла - 162 руб;

- установленная мощность электродвигателей - около 180.000 кВт;

- среднегодовое потребление электроэнергии - около 0,52 млрд.кВт.час;

- стоимость 1 кВт. час электроэнергии - 0,5 руб;

Расчетные показатели экономической эффективности (приняты по результатам исследований, натурных испытаний и опыта внедрения и эксплуатации регулируемого электропривода на ЦТП г. Москвы в процентах к среднегодовым показателям):

- сокращение среднегодового потребления электроэнергии - 40;

- снижение водопотребления - 15;

- сокращение потребления тепла - 7,5;

- Экономия электроэнергии, воды и тепла:

- экономия электроэнергии - 208 млн. кВт. час;

- сокращение водопотребления и водоотведения - 105 млн. м 3 ;

- сокращение потребления тепла - 0,45 млн.Гкал;

- Экономия средств:

- на электроснабжение - 104 млн.руб (3,6 млн. USD );

- на водоснабжение и водоотведение - 367,5 млн.руб. ( 12,75 млн. USD );

- на теплоснабжение - 72,9 млн.руб ( 2,5 млн. USD );

- всего - 545 млн.руб. (19 млн. USD ) в год..

- Затраты на регулируемый электропривод - 414 млн.руб (14,4 млн. USD ).

- Расчетная окупаемость затрат - около 9 месяцев.

Расчеты выполнены с учетом тарифных ставок, действующих по состоянию на май 2001 года.

В расчетах не учтены рекомендации по экономическому эффекту от дополнительного ресурсосбережения, получаемому за счет значительного увеличения ресурса работы оборудования и сокращения затрат на его ремонты и эксплуатацию, а также от сокращения затрат на ликвидацию аварий, связанных с разрывами трубопроводов при гидравлических ударах.

Введение коэффициента, учитывающего дополнительное ресурсосбережение, повышает эффективность и снижает сроки окупаемости затрат на внедрение регулируемого электропривода в 1,5 - 2 раза.

Нефтедобывающая промышленность

В последнее время особую актуальность в нефтедобывающей промышленности приобретает проблема совершенствования технологических процессов и повышения надежности и долговечности оборудования нефтедобывающих промыслов с целью снижения на этой основе себестоимости добычи нефти и газа и понижения отпускных цен н a органическое топливо, ка