автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка энерго-ресурсосберегающих технологий в топливно-энергетическом хозяйстве города на основе современного электропривода

КРЫЛОВ Юрий Алексеевич

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГО-РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ГОРОДА НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Специальность 05 09 03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

003170269

КРЫЛОВ Юрий Алексеевич

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГО-РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ГОРОДА НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Специальность 05 09 03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена на кафедре Автоматизированного электропривода Московского энергетического института (Технического Университета)

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Ильинский Николай Федотович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Юньков Михаил Григорьевич

доктор технических наук, профессор Красовский Александр Борисович

доктор технических наук Лезнов Борис Семенович

Ведущая организация Филиал ОАО Научно-технический

центр электроэнергетики - ВНИИЭ

Защита состоится 20 июня 2008 г в ауд М-611 в 14 час 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212 157 02 при Московском энергетическом институте (Техническом Университете) по адресу 11250, Москва, ул Красноказарменная^ 13

Отзывы на автореферат (в двух экз заверенные печатью) просим направлять по адресу 111250, ул Красноказарменная, д 14, Ученый совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (ТУ)

Автореферат разослан с-иа. Я_2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 157 02 к т н,доцент

Цырук С А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Предметом диссертации являются насущные проблемы ЖКХ, непосредственно относящиеся к жизнеобеспечению населения города и его производственной сферы - обеспечение водой и теплом Теплоснабжение такой северной страны как Россия, 80% территории которой находится в холодной климатической зоне, относится к числу важнейших приоритетов государственной экономической и энергетической политики, и повышение его надежности, качества и экономичности является безальтернативной задачей Любые сбои в обеспечении населения теплом негативным образом воздействуют на экономику страны и создают социальную напряженность

Тема энергоэффективности и энергосбережения в настоящее время постоянно обсуждается в мировом энергетическом сообществе Для России она особенно актуальна ввиду высокой удельной энергоемкости экономики, основными причинами которой являются климатические условия и сложившаяся структура производств «Энергетическая стратегия России до 2020 года» оценивает потенциал энергосбережения в жилищно-коммунальном комплексе как 26% от имеющегося в стране, а ее стратегическими целями, относящимися к данной работе, являются

- надежное снабжение теплом и водой предприятий экономики и населения страны,

- повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития отрасли на базе новых современных технологий,

- снижение вредных выбросов от энергоисточников в окружающую среДУ

Мировой опыт последних 15-20 лет показывает, что наряду с множеством путей энергосбережения в тепло-водоснабжении, одним из эффективных решений является сокращение потерь мощности, потребляемой многочисленными насосными и вентиляторными установками, оснащенными асинхронным электроприводом Исключение дросселирования механическими устройствами не только экономит электроэнергию, но и обеспечивает многие важные технологические возможности

В водопроводно-канализационном хозяйстве в настоящее время успешно решаются задачи ресурсо- и энергосбережения Здесь уже давно используются мощные регулируемые электроприводы, обеспечивающие рациональную организацию технологического процесса и экономию электроэнергии

Иначе до недавнего времени обстояло дело в топливно-энергетическом хозяйстве и в системе доставки воды потребителям Характерная для России система централизованного тепло-водоснабжения охватывает 72% всего объема производства тепла, а жилой фонд в большинстве крупных городов обслуживается ею на 95% В этой отрасли широко использовались энергетически неэффективные способы управления технологическими переменными (напором и расходом воды и пр) при простейших нерегулируемых электроприводах До недавнего времени вопросам ресурсо- и энергосбережения в тепловодоснабже-нии населения должного внимания не уделялось, наблюдалось отставание в

производстве энергосберегающего оборудования и, в частности, силовой электроники Это обусловливало недостаточные темпы реализации энергосберегающих мероприятий при производстве, транспортировке и распределении тепловой энергии и холодной воды

С середины 90-х годов прошлого века стала очевидна необходимость проведения исследований и разработок, направленных на реконструкцию многочисленных электроприводов, работающих в теплоэнергетическом комплексе

- на тепловых электростанциях, на ЦТП и других объектах Нужно было переходить от теоретически очевидных представлений о пользе регулируемого электропривода в сравнении с нерегулируемым к решению множества разноплановых задач, объединенных общей идеей энерго-ресурсосбережения и повышения технического и технологического уровня оборудования и осуществляемых им процессов

К этим задачам, которыми в течение последних 14-ти лет занимался автор, относилось совершенствование электроприводов дутьевых вентиляторов и дымососов котлов, сетевых, рециркуляционных и подпиточных насосов тепло-станций, повысительных насосов центральных тепловых пунктов Современный регулируемый электропривод позволяет решить актуальную задачу перехода к автоматическому регулированию тепловодяного баланса теплостанции и показателей отпускаемого теплоносителя в зависимости от погодных условий и теплопотребления населением города

Регулируемый электропривод позволяет по новому решать актуальные задачи повышения эффективности использования топлива и снижения количества вредных выбросов в атмосферу, зависящих от соотношения воздух-газ, подаваемых в горелки

Для широко применяемых многогорелочных водогрейных котлов, тепло-производительность которых до недавнего времени регулировалось только количеством включенных горелок, применение группового регулируемого электропривода дутьевых вентиляторов потенциально обеспечивало новое качество

- непрерывное регулирование с расширением диапазона в сторону уменьшения тепловой мощности Благодаря этому возможно решение актуальной задачи избытка тепловой мощности и перегрева теплосетей в летний период, что одновременно обеспечивает экономию газа и электроэнергии

Некоторые проблемы приобретали актуальность в процессе освоения новой техники Одна из них - надежность тепло-водоснабжения и безостановоч-ность работы теплостанции при внедрении частотно-регулируемого электропривода ответственных механизмов, или - в более общей форме - проблема устойчивости технологического процесса непрерывных производств в условиях кратковременных нарушений электропитания

Переход от единичных к массовым внедрениям энергосберегающих технологий в системах, подающих холодную и горячую воду и тепловую энергию непосредственно жителям, сделал необходимым обоснование его фактической эффективности посредством экспериментально-статистического анализа на примере больших городских массивов, обобщение опыта единичных внедре-

ний, разработку и организацию серийного производства комплектного объектно-ориентированного регулируемого электропривода, используемого на ЦТП

Решению отмеченных проблем посвящены исследования и разработки, обобщенные в диссертации и определяющие ее актуальность

В диссертации представлены также проблемы, не нашедшие до настоящего времени исчерпывающих решений, но представляющие значительный интерес в контексте общей большой проблемы энерго-ресурсосбережения в ЖКХ больших городов средствами электропривода Это совершенствование воздушного отопления общественных зданий посредством использования второго канала - регулирования расхода воздуха электроприводом вентилятора, экономия воды и тепла посредством нового электропривода в системах горячего водоснабжения, совмещение функций насосов пожарных и холодного водоснабжения и т п

Работа опирается на достижения отечественной школы электроэнергетики и электропривода ( Шакарян Ю Г, Лабунец И А , Мамиконянц Л Г, Они-щенко Г Б , Юньков М Г ) по внедрению мощного регулируемого электропривода на котлоагрегатах энергоблоков и других ответственных объектах

Предпосылкой внедрения энергосберегающих технологий в жилищно-коммунальное хозяйство города явились техническое обоснование и разработка направлений по применению регулируемого электропривода насосов, выполненные Ильинским Н Ф , Лезновым Б С , Чистяковым Н Н, а также создание в МЭИ в начале 90-х годов демонстрационных версий нового электропривода в системах водоснабжения корпусов МЭИ и соседних зданий (Кудрявцев А.В , Сарач Б М) Развитием этих работ послужило создание серий отечественных преобразователей частоты, не уступающих современным зарубежным образцам (Остриров В Н, Козаченко В Ф) Побудительным мотивом служило поощрение мероприятий по энерго-и ресурсосбережению, исходившее от руководства отраслью г Москвы

Практическая часть работы выполнена на теплоэнергетических объектах Московской объединенной энергетической компании

Цель работы -энерго-ресурсосбережение в топливно-энергетическом хозяйстве города посредством внедрения современного регулируемого электропривода механизмов, осуществляющих технологические процессы производства, транспортировки и распределения тепловой энергии и доставки воды потребителям, и повышение на этой основе технического уровня энергетического оборудования и надежности тепло-водоснабжения потребителей города Для достижения этой цели решаются следующие задачи 1 Анализ основных электроприводов системы тепло-водоснабжения с оценкой возможного эффекта энерго-ресурсосбережения, степени ответственности и технологической потребности в регулировании Обоснование для каждой группы механизмов целесообразности перехода к регулированию частоты вращения и, соответственно, технологических показателей, связанных с ней Разработка технических требований к регулируемым электроприводам различных категорий ответственности по критериям энергосбережения, надежности и бесперебойности тепло-водоснабжения

2 Создание и внедрение автоматизированных систем управления тепловыми процессами на основе современного регулируемого электропривода с целью улучшения технологии, экономии топлива и повышения экономических и экологических показателей при выработке тепловой энергии

3 Исследование ответственных частотно-регулируемых электроприводов, обслуживающих непрерывные производства, в условиях кратковременных нарушений электропитания и разработка мероприятий по минимизации влияния этого фактора на технологию Экспериментальные исследования опытного образца на сетевом насосе в опытно-промышленной эксплуатации

4 Развитие и практическая реализация при массовом внедрении идеи комплектного объектно-ориентированного энергосберегающего регулируемого электропривода с целью минимизации индивидуальных проектных решений, организации серийного производства оборудования, сокращения затрат на сервисное обслуживание Модернизация алгоритмов управления энергосберегающих частотно-регулируемых электроприводов на ЦТП и разработка организационно-технических мероприятий при массовом внедрении

5 Постановка задач для развития перспективных направлений энерго- и ресурсосбережения в коммунальном хозяйстве

Методы исследований. В работе использованы базовые положения теории автоматического управления, автоматизированного электропривода и электрических машин, силовой электроники, математической статистики, моделирования

Стационарные и медленные процессы на тепловых станциях исследовались посредством длительных наблюдений и экспериментов без ущерба комфортности населения

Быстротекущие процессы изучались посредством физического моделирования, использованием результатов математического моделирования, исследовались экспериментально с применением современных средств измерения и регистрации

Оценка эффективности энергосберегающих мероприятий на ЦТП при их массовом внедрении осуществлялась посредством статистического анализа на примере крупных городских районов

Все новые алгоритмы и структуры управления отлаживались на промышленных объектах или опытно-промышленных образцах в производственных условиях теплоэнергетического комплекса Москвы Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждалась сопоставлением теоретических и экспериментальных результатов

Научные положения, выносимые на защиту

1 Развита, обоснована и доведена до практической реализации концепция энерго-ресурсосбережения в топливно-энергетическом комплексе большого города средствами современного регулируемого электропривода Определены и сформулированы технические требования к электроприводам агрегатов, обслуживающих генераторы тепловой энергии, магистральные и распределительные сети, тепловые пункты - узлы подготовки и доставки тепловой энергии и воды непосредственно потребителю в части их функциональных возможностей и эксплуатационной надежности, и

эксплуатационной надежности, и обеспечения бесперебойного тепло-водоснабжения

2 Разработаны принципы использования электроприводов и алгоритмы управления при переходе от традиционно используемого ручного регулирования качества сгорания газа в топке котлов на автоматическое в целях экономии газа и улучшения экологической ситуации за счет уменьшения вредных выбросов в атмосферу, состоящие в обеспечении требуемого соотношения «воздух-газ» с учетом физических характеристик дутьевого воздуха, условий формирования общего факела и состава дымовых газов

3 Теоретически и экспериментально исследована проблема избыточности тепловой мощности летнего режима в тепловых сетях при использовании много горелочных водогрейных котлов (до 16 горелок) и обоснована эффективность перехода к регулируемому групповому электроприводу дутьевых вентиляторов в сочетании с соответствующим изменением расхода газа, что позволило расширить диапазон изменения тепловой мощности котлов в сторону уменьшения и перейти от дискретного к непрерывному регулированию.

4 Предложен способ оптимального по критериям качества сгорания топлива регулирования характеристик отпускаемой станцией тепловой энергии, состоящий в параллельной работе нерегулируемых котлов (базовая тепловая мощность) с регулируемым котлом, тепловая мощность которого изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха и теплопотребления Разработан алгоритм управления электроприводом дутьевых вентиляторов и дымососа, позволяющий реализовать способ за счет одновременного управления подачей воздуха и газа в горелки и регулирования разрежения в топке котла

5 Выявлены причины негативных явлений, сопутствующих применению энергосберегающего высоковольтного частотно-регулируемого асинхронного электропривода ответственных механизмов тегглостанций, состоящие в несоответствии уставок времени аварийных защит и возможностей преобразователей частоты по перезапуску в условиях кратковременного нарушения электропитания, и приводящие к остановке всех работающих котлов и прекращению циркуляции теплоносителя в районе теплосетей (сетевые насосы), групп котлов (циркуляционные насосы) или отдельных котлов (дутьевые вентиляторы и дымососы) Определены пути преодоления негативных явлений, в частности, за счет использования нового вентильно-индукторного электропривода с секционированным электропитанием

6 Теоретически и экспериментально обосновано усовершенствование алгоритма управления частотно-регулируемым электроприводом массовых насосов холодного водоснабжения ЦГП, состоящее в изменении уставки на напор, развиваемый насосом, в функции общего расхода, что обеспечивает дополнительную экономию электроэнергии и воды до 10 % без снижения комфортности водоснабжения

7 Статистическим анализом эффективности и обобщением опыта внедрения регулируемого электропривода насосов на ЦТП обоснована техническая политика перехода к массовому внедрению энерго-ресурсосберегающих решений - использование комплектных объектно-ориентированных частотно-

регулируемых электроприводов насосов совместно со станциями группового управления и встроенными системами связи и диспетчеризации

Практическая ценность работы и реализация результатов. Основные научные результаты диссертации использованы при модернизации объектов теплоэнергетического хозяйства Московской объединенной энергетической компании и могут быть применимы во всех крупных городах России ввиду принципиального сходства централизованных систем тепло-водоснабжения

Разработанные алгоритмы управления котлоагрегатом, оснащенным регулируемым электроприводом дутьевых вентиляторов и дымососов, внедрены при личном участии автора на 21-м котле в шести районах тепловых станций и сетей Москвы Строгино, Рублево, Матвеевская, Кунцево, Крылатское, Отрадное Осуществлено поэтапное наращивание функциональных возможностей -регулирование режима горения, тепловой мощности, температуры сетевой воды. Это обеспечивает замену ручного управления на автоматическое, экономию газа до 2% (в летний период до 4,8%) и электроэнергии до 30%, улучшает экологическую ситуацию за счет уменьшения вредных выбросов в атмосферу, исключает перегрев теплосети в летний период или преднамеренный останов котлов, позволяет всесезонно автоматически регулировать температуру теплоносителя в зависимости от погодных условий

Основные принципы регулирования, апробированные на локальных системах управления, использованы в комплексных системах автоматического управления, внедряемых другими организациями при реконструкциях тепло-станций

Рекомендации по совершенствованию схемных решений и алгоритмов управления, минимизирующих влияние кратковременных нарушений электропитания на работоспособность теплостанций с уже эксплуатируемыми высоковольтными регулируемыми электроприводами, использованы на десяти районных теплостанциях Москвы Они использовались также при разработке введенных в эксплуатацию в 2007г электроприводов сетевых насосов, дымососов и дутьевых вентиляторов РТС «Жулебино» Ввиду общности проблемы качества электроснабжения эти рекомендации могут быть полезны и для других непрерывных производств

Принцип электропитания ответственных регулируемых электроприводов одновременно от двух вводов подтвержден опытно-промышленной эксплуатацией вентильно-индукторного электропривода, внедренного на сетевом насосе районной теплостанции «Коломенская», и использован на дутьевом вентиляторе и дымососе котла РТС «Жулебино»

Статистической оценкой ресурсо- и энергосбережения в системах тепло-водоснабжения крупных городских массивов подтверждена эффективность реализованной идеи использования комплектного объектно-ориентированного регулируемого электропривода на центральных тепловых пунктах экономия электроэнергии - 36%, воды - 12%, тепла - 6% Разработанные принципы применены при организации серийного производства преобразователей частоты и станций группового управления на этапе массового внедрения энергосберегающих технологий при модернизации нескольких тысяч центральных тепло-

вых пунктов Москвы С использованием полученных в диссертации научных результатов разработана Программа внедрения энергосберегающих технологий в топливно-энергетическом хозяйстве г Москвы

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на V Международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2007 (Санкт-Петербург, 2007г), ежегодных научно-практических семинарах кафедры Автоматизированного электропривода Московского энергетического института (2005-2007 гг.), конференциях и выставках энергосберегающего оборудования «Москва-энергоэффективный город» (2001г, 2002г), научно-техническом совете Департамента топливно-энергетического хозяйства (ДепТЭХ) г Москвы по вопросам эффективности энергосбережения и технологической целесообразности применения высоковольтного частотно-регулируемого электропривода механизмов теплостанций (2004 г), научно-технических советах Управления топливно-энергетического хозяйства (УТЕХ) г Москвы по вопросам энергосбережения (2002г, 2003г ), научно-технических советах Московской объединенной энергетической компании по вопросам обобщения имеющегося опыта внедрения энергосберегающих технологий на ЦТП и определения объема модернизации при массовом внедрении (2005г) и по результатам опытно-промышленной эксплуатации вентильно-индукторного электропривода сетевого насоса (2007г), научно-техническом совете ГУП «Мостеплоэнерго» по вопросу бесперебойной работы теплостанций при нарушении электропитания (2004г), технических совещаниях по проблемам массового внедрения энергосберегающих технологий в ГУП «Мосгортепло» (2005г), технических совещаниях по выполнению постановления Правительства Москвы № 672-ПП «О городской программе по энергосбережению на 2004-2008 гг и на перспективу до 2010 года» в районах тепловых станций и сетей ТСиС г Москвы (2000-2007гг)

Публикации Результаты работы изложены в 14-ти научно-технических статьях, защищены 10-ю патентами Российской Федерации

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, списка литературы из 168 наименований и приложений Ее содержание изложено на 290 страницах, проиллюстрировано 76 рисунками и 19 таблицами В приложениях приведены документы, регламентирующие технологический процесс производства тепловой энергии и подачи потребителям воды и тепла, примеры схемных реализаций разработанных систем регулирования, экспериментально-статистическая оценка эффективности технических мероприятий и акты внедрения

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается краткая характеристика состояния системы тепло-водоснабжения городов, обосновывается актуальность исследований, направленных на ресурсо-и энергосбережение и повышение надежности и качества функционирования этой подотрасли жилищно-коммунального хозяйства, формулируются цель, задачи работы и основные научные положения, выносимые на защиту

В первой главе «Энергетическое оборудование города, связанное с электроприводом» определяется место топливно-энергетического хозяйства в ЖКХ города как по его значимости, так и доле потребляемых энергоресурсов в общей структуре энергетического баланса На примере энергетического комплекса Москвы рассматриваются особенности централизованной системы тепло-водоснабжения, характерной для всех городов России

Анализом назначения объектов энергетики в технологической цепи выработки, транспортировки и распределения тепловой энергии и подачи потребителям воды прослеживается взаимосвязь всех производств для соблюдения баланса «выработка-потребление» в зависимости от времени года, погодных условий и тепло-водоразбора потребителем, и показана необходимость комплексного подхода к решению задач энергосбережения и повышения надежности тепло-водоснабжения

Требования к качеству отопления (температура в помещениях), горячей воды (напор, температура) и холодной воды (напор) строго нормируются Эти требования обеспечивают тепловые станции с водогрейными котлами, магистральные трубопроводы с транспортируемым теплоносителем, центральные тепловые пункты (ЦТП), подающие тепловую энергию и воду с определенными характеристиками непосредственно потребителю

В главе рассматриваются все основные объекты централизованной системы в их взаимосвязи Городской район тепло-водоснабжения включает, как правило, одну теплостанцию, магистральные трубопроводы и разветвленную сеть ЦТП На всех участках от выработки тепла до распределения тепловой энергии и воды используется электропривод различных по назначению механизмов Независимо от типа конкретных устройств, технология выработки тепловой энергии, передачи ее на расстояние, промежуточного преобразования и др одинакова для любой централизованной системы

Анализируются основные электроприводы, обслуживающие процесс выработки тепловой энергии и непосредственно участвующие в нем, с позиций соответствия их характеристик технологическим задачам, необходимости регулирования и ожидаемого эффекта ресурсо-и энергосбережения На рис 1 показана схема крупной тепловой станции, состоящей из трех очередей, каждая из которых включает два котла Основными электроприводами, связанными с транспортировкой теплоносителя и обеспечением тепловодяного баланса станции, являются сетевые насосы СН, рециркуляционные РН, насосы подпитки и исходной холодной воды

НопорнаО •прубопсоЬод

Электроприводы дутьевых вентиляторов и дымососов котлов имеют прямое отношение к выработке тепловой энергии от количественного соотношения воздух-газ в горелках и разрежения в топке котла зависит качество сгорания топлива, КПД котла и количество вредных выбросов в атмосферу, от количества воздуха и газа зависит тепловая мощность горелок, а от количества включенных горелок и их режима - текущая мощность котла

На центральных тепловых пунктах энергия первичного теплоносителя преобразуется в подаваемую потребителю энергию отопления и горячей воды, а напор холодной воды городского водопровода повышается до требуемого в зависимости от этажности застройки Основными электроприводами, участвующими в этих процессах, являются электроприводы повысительных насосов холодного водоснабжения, циркуляционных насосов горячего водоснабжения и насосов отопления

На основании анализа технологических условий и требований для каждого устройства, используемого в технологическом процессе производства тепла и доставки потребителю тепловой энергии и воды, обоснована целесообразность или необходимость перехода к регулируемому электроприводу

Акцентируется внимание на том, что использование регулируемого электропривода в силу его специфики может снижать надежность тепло-водоснабжения В связи с этим предлагается условное деление всех электроприводов, эксплуатируемых на объектах теплоэнергетики, по категориям ответственности [ 1 ], которые необходимо учитывать при разработке технических требований к применяемому оборудованию и проведению модернизации производств

Предлагаемая классификация учитывает масштаб нарушения теплоснабжения и его последствия в зависимости от продолжительности неработоспособного состояния электропривода Под масштабом нарушени тепло-водоснабжения в первую очередь понимается количество жилых помещений и жителей, недополучивших эту услугу (дом, квартал, городской район), и дли-

тельность дискомфорта Также учитывается возможность развития аварии, вызванная фактом останова электропривода При этом принимается, что все другие системы, в том числе аварийная защита, функционируют исправно Определяющими являются требования безостановочности непрерывного производства и допустимое время, отводимое на восстановление технологического режима Классификация по степени ответственности дана в табл 1

Таблица 1

Категории ответственности электроприводов теплосети из условий безостановочной работы

Категория ответственности Электропривод Возможные последствия останова

I категория Сетевые насосы Останов всей теплосети с прекращением циркуляции теплоносителя в масштабе городского района

II категория Рециркуляционные насосы, дутьевые вентиляторы, дымососы Останов отдельных котлов, прекращение теплоснабжения

III категория Подпиточные насосы, насосы исходной воды, При длительном останове необходима подпитка сырой водой При кратковременном (до ЗОсек) -последствий не имеет

Насосы холодной и горячей воды и насосы отопления центральных тепловых пунктов Длительный останов - нарушение теп-ловодоснабжения микрорайона Кратковременный (до 30с)- незначительное снижение комфортности населения

В главе рассматривается методология выявления и решения проблем и формируются задачи диссертации по совершенствованию технологии и получению эффекта энерго-ресурсосбережения на всех участках при выработке, транспортировке и доставке тепловой энергии и холодной воды

Во второй главе «Регулируемый электропривод в агрегатах, производящих тепловую энергию» исследуется роль электропривода в процессах регулирования тепловодяного баланса теплостанции и горения газа в котлоагрегатах и на базе новой техники разрабатываются алгоритмы автоматического управления взамен ручного регулирования

На рис 2 показана функциональная схема теплостанции с водогрейными котлами с нанесенными основными показателями, отражающими состояние технологического режима Основными характеристиками тепловодяного баланса являются т\с, дтс, Нтс и Т°м>Р, ()„,р, НЛр - температура, расход и напор в напорном и обратном трубопроводах теплостанции, На, <2„, - расход и напор сетевых насосов, - £<2, - расход через каждый котел и суммарный через котлы, - расходы линий рециркуляции и перепуска, Т\, -температура теплоносителя после котлов и на их входе.

К выходным показателям теплостанции относятся Т° ж, Нтс, (2тс, а возвращаемая тепловая энергия характеризуется Т\6р, Нобр и <20бр В выходных по казателях регулированию подлежат Т° тс и Нтс, а расход теплоносителя, оп-

ределяемый потребителем (центральные тепловые пункты как промежуточное звено), должен обеспечиваться теплостанцией.

обратный трубопровод Рис 2 Функциональная технологическая схема теплостанции

Регулирование осуществлялось количеством работающих котлов и включенных горелок в каждом котле и задвижками на напоре сетевых насосов Возможности регулирования были ограничены конструктивными особенностями агрегатов и величиной установленной мощности, что не позволяло обеспечить требуемые режимы теплосети

Применением регулируемого электропривода дутьевых вентиляторов и дымососов решены задачи регулирования тепловой мощности котлов и температуры теплоносителя, а также качества сгорания топлива Исследована проблема летнего периода теплоснабжения, заключающаяся в избытке тепловой мощности котлоагрегатов [2] и связанная с резким сокращением требуемой энергии, используемой только на горячее водоснабжение, а также с величиной единичной мощности котлоагрегатов и их регулировочной способностью Даже при нижнем пределе тепловой мощности возможен перегрев теплосети, что ведет к энергетическим потерям и невозможности работы части оборудования по температурному режиму К примеру, установлено, что в теплосети РТС «Матвеевская» (Москва) в летний период требуется 7 Гкал/ч, в то время как минимальная мощность одного котла 19 Гкал/ч

Выявленное несоответствие обусловлено конструктивным исполнением котлов, предусматривающим дискретное регулирование количеством включенных горелок, а для котлов ПТВМ и ограничение их минимального количества -четыре растопочные горелки Анализ существующих способов решения про-

блемы летнего режима показал их непрактичность и снижение качества теплоснабжения Реально эффективной и, к сожалению, широко применяемой является работа с нарушением правил эксплуатации при включении двух-трех растопочных горелок

Указанная проблема решена посредством группового регулируемого электропривода дутьевых вентиляторов горелок, позволяющего расширить диапазон и обеспечить дополнительные возможности — плавное регулирование тепловой мощности [2]

Реализация предложенного способа [15] потребовала исследований режимов горения топлива [3] Характерной особенностью многогорелочных котлов является формирование общего факела в топке котла, как показано на рис 3 Качество сгорания топлива определяется соотношением «воздух-газ» и разрежением в топке, которые и требуют регулирования Достаточно представительным показателем горения (энергетическим и экологическим) является состав уходящих дымовых газов, который до недавнего времени контролировался периодически переносными приборами из-за отсутствия стационарных

Воздух га?

Рис 3 Условный разрез топки котла Вид сверху

Экспериментальными исследованиями доказано, что из условия устойчивого горения факела применяемых горелок типа ГГРУ возможно снижать их тепловую мощность в два раза снижением напора дутьевого воздуха с 160-180 до 40 мм в ст и давления газа с 0,2-0,3 до 0,05 кГ/см2 Существующие ограничения, связанные с уставками аварийных защит, определяют нижний предел регулирования 60 мм в ст и 0,1 кГ/см2по воздуху и газу соответственно с уменьшением минимальной тепловой мощности до 60% от конструктивно обусловленной

Особое внимание уделено контролю качества горения газа, пригодному для нужд автоматического регулирования Предложено использование кисло-родомеров, удовлетворяющих требованиям стационарной установки и непрерывной работы Поиск наиболее представительной точки отбора пробы определил место установки датчика (в конструкции котла не предусматривалось) -над верхними конвективами по центру сечения котла

На основании проведенных исследований сформулированы требования к системе автоматического регулирования в части алгоритма управления, точно-

сти и диапазона регулируемых параметров Эти требования относятся ко всему мощностному ряду котлов типа ПТВМ

1 Для соблюдения требуемого соотношения воздух-газ необходима ориентация на режимную карту котла как в части соотношения температуры дутьевого воздуха и давления газа перед котлом, так и порядка включения-отключения пар горелок (симметрия факела)

2 Ввиду зависимости качества горения от множества побочных факторов - влажность воздуха и другие погодные условия, несовершенство режимной карты (усредненная экспериментально-расчетная) необходима коррекция режима горения по содержанию кислорода в уходящих газах

3 Наиболее достоверные результаты замера содержания кислорода в уходящих газах при изменении тепловой мощности котла (количество включенных горелок) обеспечиваются при расположении датчика кислорода в геометрическом центре котла над верхними конвективами

Экспериментальными исследованиями обоснована возможность отказа от ручного регулирования режима котла с его заменой на автоматическое Это позволило создать всесезонный котел-регулятор , способный самостоятельно (летний период) или в параллель с другими котлами (отопительный сезон) обеспечивать регулирование основного показателя продукции теплостанции -температуры сетевой воды в зависимости от погодных условий и теплопотреб-ления

Рис 4 Структурная схема АСР температуры сетевой воды

Разработанный алгоритм управления поясняется структурной схемой рис 4 Она состоит из двух контуров регулирования внутреннего - режима горения с программной системой 1 и регулирующим клапаном 2 давления газа перед всеми горелками, и внешнего - температуры сетевой воды с программной системой 3, групповым частотно-регулируемым электроприводом дутьевых вентиляторов 4 и 5 и блоком горелок с газовыми кранами 6

Задание на температуру теплоносителя формируется прграммно по температурному графику в зависимости от температуры наружного воздуха Т\„Р и отрабатывается воздействием на частоту вращения дутьевых вентиляторов В зависимости от величины давления дутьевого воздуха Рйуте и его температуры 7Л™„ изменяется давление газа Рг перед горелками с учетом состояния горелок (количество включенных и их номер) и с коррекцией по содержанию Ог в дымовых газах Для перехода к другому диапазону непрерывного регулирования тепловой мощности автоматически включаются - отключаются дутьевые вентиляторы и газовые краны горелок Алгоритм управления учитывает все ограничения и защиты, а также содержит функцию «советчика» оператора с рекомендацией на включение-отключение параллельно работающих котлов или их горелок при исчерпании возможностей котла-регулятора [16]

Качество регулирования Т°пс прослеживается по рис 5, полученному как результат обработки суточных диаграмм 25-26 марта РТС «Рублево» В работе находились три котла типа ПТВМ-50, в том числе котел-регулятор №1

"Гнар |Т°тс

. Т°тс

+2 5 О

2 5

Время суток

-. -,-,-1-1-1_I-1-I-,-,-,-1-,-

8 12 16 20 24 4 6 8

Рис 5 Регулирование температуры теплосети Т°тс в зависимости от температуры наружного воздуха Т°тр

Система автоматического регулирования изменяла температуру Т"„с согласно температурному графику с точностью ±0,3°С (при ручном - ±3°С) В 1 час 50 мин оператором были отключены две горелки котла №2 (не регулируемого), что привело к снижению температуры сетевой воды на 4°С Котел-регулятор №1 отработал это возмущающее воздействие и восстановил температуру к 2 час 10 мин

Применение регулируемого электропривода дутьевых вентиляторов позволило расширить диапазон и перейти к непрерывно-дискретному регулиро-

ванию тепловой мощности и автоматическому регулированию основного показателя теплостанции - температуры сетевой воды

Циркуляция теплоносителя в контуре «источник тепловой энергии-потребитель» обеспечивается сетевыми насосами и характеризуется индивидуальными для каждой теплосети напорами и расходами Исследованием установлено, что в районных теплосетях Москвы превышение напора сетевых насосов составляет 2-2,5 раза [4] При ранее используемом асинхронном электроприводе и регулировании задвижками неизбежные потери электроэнергии достигают 40%, а некоторые технологические режимы, связанные с минимальным теплопотреблением, при таком регулировании не обеспечиваются Эти проблемы решены применением регулируемого электропривода сетевых насосов, обеспечивающего требуемый напор при изменяющемся теплопотреблении

Для соблюдения условий эксплуатации основного оборудования и регулирования выходных показателей необходимо обеспечение тепловодяного баланса теплостанции рециркуляционными насосами (температура воды на входе котлов Г0«), насосами подпитки, восполняющими потери теплоносителя и стабилизирующими напор в обратном трубопроводе Н,,г.Р, и изменение расхода воды в линии перепуска Традиционно применяемое дросселирование потока жидкости с помощью регулирующих клапанов заменено регулируемым электроприводом насосов, а для линии перепуска показана возможность ее модернизации с включением в ее состав регулируемого насоса и обеспечением значительного энергосбережения [17]

Объединение локальных систем с регулируемыми электроприводами вентиляторов, дымососов и насосов позволило создать систему автоматического регулирования всех основных показателей теплостанции Взаимосвязь отдельных объектов регулирования описывается системой уравнений [5]

где ЕЯ^ - суммарный напор на преодоление гидросопротивлений котлов и параллельной им линии перепуска, (2сот1 и £>тп1р - постоянная составляющая расхода замкнутого контура теплосети и зависящая от потребителя, 2, -номинальный расход через один котел

(1) (2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8) (9)

Для выполнения задач тепло-водоснабжения на теплостанции регулируются следующие показатели т" ш, Нпс, Нс6р, Т"ш, £>к1 (или И<2к) Для разработки алгоритмов автоматического управления предложено представление объекта регулирования с разбивкой на контуры (рис 6) по количеству регулируемых ве-

Рис 6 Структурная схема управления выходными показателями теплостанции

Анализ технологического процесса и применяемого ручного регулирования выходных показателей и тепловодяного баланса показал, что объект регулирования является устойчивым с быстро затухающими колебаниями и существенно нелинейным Главными возмущающими факторами являются погодные условия, в достаточной мере отражаемые температурой наружного воздуха, и переменное по времени суток потребление горячей воды Характеристик прямого измерения состояния объекта в пределах теплостанции не существует

Разработанный алгоритм автоматического управления [5] основан на опыте многолетней эксплуатации, заключающемся в упреждаюгце-одновременном изменении задания на температуру сетевой воды Т°** тс по температурному графику, индивидуальному для каждой теплосети, обеспечении требуемого потребителем Qmc путем включения необходимого количества сетевых насосов и котлов Одновременно с отработкой внешних возмущающих воздействий Т\ар и 0,ш требуется стабилизация выходных показателей других контуров регулирования Нтс Г0«, и Н1я-р, возмущающими воздействиями для

которых являются перекрестные связи между контурами

Исходя из сформулированных требований к динамическим процессам регулирования - отработка управляющих и возмущающих воздействий без перерегулирования, колебательности или быстром их затухании с окончанием переходного процесса за время, удобное для визуального контроля (не более 5 мин), выведены основные принципы построения алгоритма и схем управления. Рекомендовано поконтурное астатическое регулирование с формированием задания по эмпирическому температурному графику теплосети При этом отсутствует необходимость в строгом синтезе регуляторов с учетом перекрестных взаимосвязей ввиду достаточности ориентации на наибольшую постоянную времени объекта в каждом контуре регулирования

Предлагаемые алгоритмы апробированы на практике в ряде проектов модернизации тепловых станций Как перспективное развитие направления рассматривается возможность дополнительного применения способа фаззи-управления, иммитирующего человеческое мышление

Особое внимание уделено оценке эффективности разработанной системы регулирования путем натурных измерений затрат энергоресурсрв, объемов выработки тепловой энергии и их сопоставления с требуемым технологическим режимом Подтверждена среднегодовая экономия газа и электроэнергии на уровне 2 и 15% соответственно

Разработанные системы автоматического управления, включая регулирование режима горения газа в топке котла, тепловой мощности котла и температуры сетевой воды, в период1995-2004 гг внедрены на 21 котле типа ПТВМ и шести теплостанциях тепловых сетей «Матвеевская», «Рублево», «Отрадное», «Кунцево», «Строгино», «Красный Строитель» Совокупность систем, позволяющая осуществлять автоматическое регулирование тепло-водяного баланса станции, используется во внедряемых комплексных системах управления теп-лостанциями при их реконструкции

В третьей главе «Обеспечение безостановочной работы котлоагрегатов и теплосети в условиях кратковременных нарушений электропитания» выявлена проблема снижения надежности тепло-водоснабжения при использовании частотно-регулируемого электропривода ответственных механизмов (табл 1) и показаны пути ее решения

Внедрение регулируемого электропривода из соображений энергосбережения и технологической необходимости без учета особенностей устройств может, как показывает практика, отрицательно влиять на безостановочность

работы непрерывного производства. Прежде всего это относится к работе частотно-регулируемого электропривода в условиях неизбежных кратковременных нарушений электропитания и приводит к ухудшению ситуации в сравнении с ранее используемым нерегулируемым электроприводом [7,12].

На рис. 7 показано количество остановов с разбивкой по годам для тепло-станций, оснащенных регулируемым электроприводом сетевых насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов в том или ином сочетании. Ярко выраженный всплеск количества остановов для каждой станции в каком-либо году связан со временем ввода в эксплуатацию частотно-регулируемых электроприводов.

Рис. 7. Остановы теплостанций, оснащенных высоковольтными частотно-регулируемыми электроприводами.

Количество просадок и отключений питания на энергоо&ьект в год

6,00

1 ... 5.00

1 4.00

в 3,00

1 а [ 2,00

1 1 ' - 1,00

;>г 0,00

20-30 30-40 0-10 10-20

нарушения электропитания М

40-50

Величина просадки питающего напряжения (в % от номинального)

Рис.8. Распределение кратковременных нарушений электропитания по времени и глубине просадки напряжения в высоковольтной сети энергопотребигеля в Москве

Проведенный мониторинг электропитания высоковольтной сети электроснабжения РТС «Переделкино» выявил общую картину нарушений. На рис. 8 в трех координатных осях представлено их распределение по количеству, дли-

тельности и глубине просадки напряжений по двум вводам за 1 год Наиболее характерными являются просадка 20% и длительность от 0,2 до 0,6 с, а полное отсутствие напряжения зафиксировано по одному разу на каждом вводе Средняя частота нарушений составляет 2 раза в месяц, зафиксирован случай одновременного нарушения по двум вводам.

Сопоставление результатов мониторинга с имеющейся статистикой нарушений в электросетях Европы и США (ЕРМ, США) показывает их качественную и количественную схожесть Неизбежность нарушений электропитания, причиной которых нередко является сам потребитель (короткие замыкания и др), позволяет причислить рассматриваемое явление к «непреодолимым обстоятельствам» Поэтому сделан вывод, что проблемы безостановочной работы непрерывных производств необходимо решать средствами самого регулируемого электропривода

Разработаны технические требования [1] к регулируемым электроприводам ответственных механизмов теплостанций, отражающие технологические особенности работы котлоагрегатов и теплосети и регламентируемые уставки аварийных защит Основные аварийные защиты предотвращают

- паровой взрыв котла и возникновение гидроудара во всей тепловой магистрали путем прекращения подачи газа в горелки при снижении расхода воды через котлы ниже допустимого значения Практически устанавливаемая выдержка времени составляет 4-7 с,

- взрыв газа в котле путем прекращения его подачи при снижении давления дутьевого воздуха в горелках или недостаточности разрежения в топке Выдержка времени устанавливается 3-4 с.

Исходя из технологических задач и указанных защит, в табл 2 приведены требования к функциональным возможностям основных регулируемых электроприводов теплостанций. Обязательной для всех функцией является подхват вращающегося электродвигателя при восстановлении электропитания

Таблица 2

Требования к ответственным регулируемым электроприводам теплостанции

Характеристика, обязательные функции управления

Наименование электропривода Допустимое время восстановления регулируемого параметра, с Перезапуск через останов Подхват вращающегося двигателя Перевод электропитания с ПЧ на сеть Перевод электропитания с сети на ПЧ

Сетевые насосы 4-10 + + - -

Насосы рециркуляции 4-10 + + - -

Тягодутьеые агрегаты котлов КВГМ 3-4 - + - -

Дутьевые вентиляторы котлов ПТВМ 3-4 - + + +

Процессы при кратковременном нарушении электропитания с оценкой абсолютных значений временных интервалов, приближенных к реальным, показаны на рис 9 На оси времени указаны события в порядке их следования и примерный характер изменения частоты вращения электропривода применительно к сетевому насосу В момент времени 11 нарушается электропитание, что приводит к снижению частоты вращения двигателя с начального значения оонач и расхода воды через котлы В момент 13 расход прекращается полностью в связи со срабатыванием обратного клапана на напоре насоса, а несколько раньше в момент \2 начинается отсчет времени 1авар аварийной защиты котлов Если расход воды не восстанавливается до уровня уставки минимального расхода, все работающие котлы одновременно выключаются (1авар одинаковы для всех котлов) После перерыва 1пер в момент времени 14 электропитание восстанавливается, например, благодаря срабатыванию секционного АВР

При питании электродвигателя от сети при практикующемся самозалуске (подача напряжения на еще вращающийся электродвигатель) с момента и

Рис 9 Характер процесса в теплосети при кратковременном нарушении электропитания и автоматическом перезапуске сетевого насоса

начинается его разгон (штриховая линия на рис 9), по окончании которого 0-разг с) расход воды восстанавливается Общее время (:восст составляет

^восст — ^пер ^разг с 5 ( Ю)

где 1раз1-с-время разгона электропривода с остаточной частоты вращения «осте ПРИ его питании от электросети

Очевидно, что условием безостановочной работы котлов является соблюдение неравенства

^восст ^авар (11)

Процесс подхвата вращающегося двигателя при питании от ПЧ отличается от описанного самозапуска при питании от сети В интервале времени 14 -15 происходит восстановление готовности преобразователя к пуску, обозначенное на рис 9 временем синхронизации 1сш,хр В случае успешного самозапуска (успех неоднозначен) в момент 15 начинается разгон с темпом, определяемым пе-

регрузочной способностью преобразователя частоты, а для высоковольтных -практически током, не превышающим номинального значения. Суммарное время восстановления режима в отличие от (10) содержит дополнительную составляющую и большее по величине время разгона tpa3r.n4:

^восст — tiiep t-синхр 1-разг.пч • 0 — )

Кроме того, за время tCKHXp частота вращения электропривода продолжает снижаться до величины coOCT.n4 , что еще более усугубляет проблему восстановления режима из-за увеличения необходимого времени разгона.

Выполнению условия (11) могут способствовать: наименьшее, по возможности, снижение частоты вращения за время отсутствия электропитания, что зависит от длительности перерыва электропитания, статического момента на валу и инерционных масс электропривода; сокращение времени синхронизации, что уменьшает дальнейшее снижение частоты вращения до начала момента разгона; достаточный темп разгона для восстановления частоты вращения до предшествующего событию значения.

Значительное место в работе уделено задаче экспериментального определения возможностей и границ самозапуска применительно к конкретным электроприводам для конкретных технологических режимов. Экспериментальные исследования проведены в условиях теплосетей РТС «Переделкино» на электроприводах насосов 630 кВт, 6 кВ, дымососов 250 кВт, 6 кВ и дутьевых вентиляторов 320 кВт, 6 кВ с преобразователями частоты Power Flex 7000 фирмы «Allen Bradley».

Рис.10. Процесс успешного самозапуска, обеспечивающий восстановление технологического режима совместно с быстродействующим АВР

На момент исследований функция «пуск в лет» при нарушении электропитания не выполнялась, что приводило к остановам теплостанции. В процессе дополнительной наладки с использованием рекомендаций фирмы «Rockwell Automation» удалось добиться исполнения функции «пуск в лет» при перерыве

электропитания до 1,5 с На рис 10 показан процесс самозапуска, удовлетворяющий условию безостановочной работы теплостанции Время перерыва электропитания составляет 0,32 с, что может обеспечиваться применением бестродействующего АВР, а время восстановления частоты вращения 5,5 с находится в пределах уставок аварийных защит Очевидно, что такой процесс самозапуска сам по себе способен решать проблему быстротечных нарушений электропитания длительностью 20-300 мс, но для всей гаммы нарушений условие (11) без дополнительных мероприятий выполняться не может

Результатом экспериментальных исследований высоковольтных приводов Ро\уегР1ех 7000 являются рекомендации для каждого вида нарушения электропитания, сведенные в табл 3

Таблица 3

Рекомендации по обеспечению бесперебойной работы электроприводов сетевых насосов преобразователем типа Ро\гегР1ех 7000 при различных нарушениях электропитания

№ п/п

Вид нарушения электропитания

Рекомендуемые мероприятия

Что необходимо для реализации

Быстротечные 40-200 мс перерывы электропитания

Оптимальная настройка параметров самозапуска

1 Тщательная наладка каждого электропривода

2 Обеспечение задержки срабатывания АВР на время не менее 0,2 с_

Перерыв электропитания более 0,2 с

1 Оптимальная настройка параметров самозапуска

2 Организация собственного быстродействующего АВР со временем включения не более 0,3 с с момента пропадания напряжения

1 Тщательная наладка каждого электропривода

2 Решение вопроса по согласованию селективности АВР

3 Поектные решения с формированием дополнительных секций электроснабжения с АВР для каждого электропривода

Снижение напряжения до 30%

Обеспечение напряжения на ПЧ на уровне 6,7 кВ

Повышение напряжения на ПЧ путем переключения анцапф трансформатора, комплектного с ПЧ

Предложен новый алгоритм управления низковольтными регулируемы ми электроприводами (рециркуляционные насосы, дутьевые вентиляторы кот лов ПТВМ), реализованный на низковольтных ПЧ типа «Универсал» (разработ ка НТЦ «Цикл+», МЭИ) Его отличительные особенности (рис 11) состоят том, что в момент пропадания напряжения электропитания (^з) начинаете принудительное гашение остаточного поля электродвигателя токами, не пре вышающими допустимый ток разгона, с инвертированием энергии в звено по стоянного тока (^г), после чего инвертор принудительно закрывается для со хранения заряда емкости звена постоянного тока О?-^) При восстановлени напряжения сети осуществляется заряд этой емкости до номинальной ве личины и двухступенчатый разгон - сначала мягкий пуск с увеличение напряжения от нуля частотой 50 Гц, далее частотный Преимущество алгоритм — минимальное время восстановления технологического режима

Регулируемый электропривод рециркуляционных насосов с разработанным алгоритмом внедрен на нескольких теплостанциях г Москвы «Рублево», «Матвеевская» и «Красный Строитель» и является перспективным для ПЧ со скалярным управлением Алгоритм с принудительным гашением поля и двухступенчатым разгоном использован при решении проблемы бесперебойной работы дутьевых вентиляторов с групповым электроприводом с переводом их электропитания с сети на ПЧ для многогорелочных котлов типа ПТВМ, технологические требования к которым еще выше

В процессе исследования проблемы выдвинута [18] и развита идея одновременного электропитания ответственных электроприводов от двух или более вводов, совпадение моментов нарушений по которым маловероятно Использование двух независимых вводов возможно при изменении структуры преобразователя частоты с добавлением звена постоянного тока Ввиду отсутствия паузы в переключении питания инвертора с одного выпрямителя на другой нет необходимости в изменении алгоритмов управления и использовании сложной функции «пуск в лет»

Рис 11 Насос рециркуляции Переходной процесс подхвата вращающегося двигателя при перерыве электропитания 0,4 с

Такое предложение вполне приемлемо для низковольтных электроприводов, не имеющих, как правило, силовых разделительных трансформаторов, но реализация данного предложения в мощных высоковольтных регулируемых электроприводах представляет определенную сложность

Второй путь решения проблемы - применение нового типа регулируемого электропривода, позволяющего потреблять электрическую мощность от независимых источников, преобразуя и суммируя ее на валу механизма Для реализации данного принципа регулирования рассматривается вариант применения вентильно-индукторного электропривода с независимым возбуждением (ВИП), предложенного и спроектированного в МЭИ

Разработаны технические требования к ВИП при их использовании на те плостанциях, табл 4.

Таблица 4

Технические требования к секционированному электроприводу с одновременным электропитанием от независимых вводов и возможные способы их реализации

№ п/п Технические требования Чем обеспечивается

1 Электропитание от разных вводов 1 Секционированный электродвигатель с электромагнитной независимостью секций 2 Посекционно-раздельный источник переменной частоты, 3 Выравнивание нагрузок секций

2 Возможность работы секций в длительном режиме в любом сочетании или индивидуально с обеспечением их суммарной номинальной мощностью на валу 1 Индивидуальная (безмастерская) система управления, 2 Электромагнитная независимость секци электродвигателя

3 Сохранение частоты вращения при кратковременном нарушении электропитания по одному вводу с безударным автоматическим включением секций в работу 1 Двухкратная перегрузочная способность по току, 2 Синхронизация включаемых секций с уже работающими, 3 Индивидуальная (безмастерская) система управления

4 Высокая эксплуатационная надежность Резервирование узлов, являющихся общими для всего электропривода питание обмотки возбуждения от всех преобразователей, управление по датчику положения ротора в сочетании с бездатчиковой системо управления

5 Встраиваемость в существующие или разрабатываемые многоуровневые АСУ ТП Реализация промышленных протоколов связи с внешними управляющими или информационными системами

Разработанные технические требования реализованы в комплектном вен тильно-индукторном электроприводе 630 кВт, 0 4 кВ, 1500 об/мин, промыш ленные испытания которого проведены в условиях районной тепловой станци «Коломенская» на сетевом насосе №2 [6,12,13]

Тммгапмкв* ГЬрмпры м ипш

1

ВВОД 1 ВВОД 2

операторская станция

Температура обметок и подшипников

Сигнал поражения ротора

ПЧ ПЧ СЩ СЩ ПЧ ПЧ сигналы удавления АСУ ТП

Двигатель ВИД

давление расход

НАСОС

напорный трубопровод

Ф>

Рис 12 Структурная схема системы автоматического регулирования давления воды напорном трубопроводе теплосети

Новый электропривод потребовал решения ряда вопросов, связанных не только с конструкцией собственно электродвигателя, но и с его применением в промышленных условиях [19,20]. На рис. 12 показана схема соединения электродвигателя с источником питания. Каждая секция двигателя питается от своего преобразователя частоты, причем привод работоспособен при включении четырех, трех, двух и даже одной секции при соответствующем ограничении мощности на валу. Имеется возможность расположения электрооборудования, относящегося к ВИЛ, в непосредственной близости к электродвигателю, как показано на рис 13.

Рис.13. Электропривод сетевого насоса ВИП-630 на РТС «Коломенская»

Исследования показали, что регулировочные свойства нового электропривода не отличаются от частотно-регулируемого, выполняющего аналогичные функции. Поэтому основное внимание уделено режиму нарушения электропитания.

На осциллограммах рис. 14 показан переходный процесс при имитаций нарушения электропитания по одному вводу. Регистрировались следующие величины: а - наличие напряжения исотг на вводе, на котором производится от^ ключение; б - ток фазы ¡) одной из двух секций электродвигателя, лишаемых питания; в - ток фазы ¡2 одной из двух секций электродвигателя, на которые нарушения электропитания нет; г - частота вращения п (вычисляемая); д - регулируемое давление Р в напорном трубопроводе теплостанции. |

п, об/мин, 1600 1500 1400 1300

0.5 О_

Ю 15 ||

*

I 1 о

II 15

20

Рис.14. Переходные процессы ВИП-630 ,

при нарушении электропитания в условиях промышленной эксплуатации '

Нарушение электропитания в интервале времени ^ -приводит к отсутствий тока ¡1 и практически двукратному возрастанию тока ¡2, то есть секции, остав^ шиеся в работе, взяли на себя нагрузку отключенных. Частота вращения снижа]

ется на 2,2%, что ведет к снижению регулируемого давления на 4% С момента восстановления напряжения 12 до происходит синхронизация работающих и ранее отключенных секций, а далее следует восстановление предшествующего режима Данный процесс коренным образом отличается от аналогичного с частотно-регулируемым электроприводом, реализующим функцию «пуск в лет», а секционированный вентильно-индукторный электропривод принципиально решает проблему безостановочной работы непрерывных производств [6].

ВИП, не являясь альтернативой ЧРП, имеет отличительные свойства, указанные в табл 5, которые следует учитывать на стадии проектирования

Предложения по решению проблемы безостановочной работы ответственных электроприводов при кратковременных нарушениях электропитания использованы на десяти теплостанциях Новые вентильно-индукторные электроприводы с одновременным питанием от двух вводов внедрены на трех агрегатах теплостанций «Коломенская» и «Жулебино» с перспективой расширения внедрения

Таблица 5

Потребительские свойства регулируемых электроприводов ответственных механизмов применительно к теплостанциям

Тип регулируемого электропривода Обеспечение бесперебойной работы при нарушениях электропитания (да-нет) Возможность переключения электродвигателя на сеть (да-нет) Возможность поочередного включения электроприводов в группе (да-нет) Возможность размещения на существующих производственных площадях (да-нет) Сравнительная стоимость модернизации (больше-меньше)

Высоковольтный ЧРП нет да да нет больше

Секционированный ВИП да нет нет да меньше

Четвертая глава «Регулируемый электропривод объектов подготовки и доставки тепловой энергии и воды» посвящена проблеме ресурсо-и энергосбережения на центральных тепловых пунктах, приближенных к непосредственному потребителю этих услуг ЖКХ

Проанализирован характер водопотребления с выделением доли расхода, связанной со свободным истечением из кранов и прямыми утечками, которую возможно сократить посредством регулируемого электропривода Сопоставлением фактического напора воды, подаваемого на дома, и ее расходом установлено, что перерасход воды однозначно связан с превышением напора

Установлены границы целесообразности применения регулируемого электропривода повысительных насосов холодной воды Основным из всех факторов, определяющих качество водоснабжения, является требуемый напор в диктующей точке Н0 т трЛ , который по отношению к геодезической отметке

ЦТП для контура холодной воды должен быть равен

Н, + Н„ + Д Нг№ + Нгидр, (13)

и напор подаваемой воды Н на выходе ЦТП

Я = Нгор + Ннас, (14)

где Н3 - напор на преодоление статического сопротивления водяного столба зависящий от этажности застройки, Яя - напор, необходимый и достаточны для формирования струи воды у потребителя в диктующей точке, д Нж - на пор, учитывающий возможную разницу геодезических отметок ЦТП и домов Нгидр - напор на преодоление гидросопротивлений всех участков водопровода включая домовые сети, и зависящий от величины расхода, Нгор - напор город ского водопровода, Ннас - напор, развиваемый насосом согласно паспортно напорно-расходной характеристике

Если в (13) переменной составляющей является только Нгидр, зависящ от расхода воды 2, то в (14) обе составляющие переменные, причем Ннас зави сит от расхода 2, определяемого потребителями данного ЦТП, а Нгор в обще случае зависит от расхода всей городской системы водопровода, но может ме няться непредсказуемо Насосная установка выбирается из условия обеспече ния максимального расхода 2 шах в пиковые часы и напора, вытекающего и (13) и (14)

Ннас = Я, + Я„ + Д Я,,„ + д Нгидр - Нгор (15)

Из (13-15) вытекает, что при нерегулируемом электроприводе насосо неизбежно превышение напора над требуемым Применение регулируемог электропривода насосов холодной воды наиболее эффективно при значитель ных превышениях давлений подаваемой воды, но целесообразно всегда ввид переменности водопотребления в течение суток и превышения давления в го родском водопроводе над минимально гарантированным Исключением являет ся ситуация, когда нет необходимости в самом повысительном насосе

Таблица 6

Целесообразность регулирования электроприводов насосов ЦТП

№ п/п Наименование электропривода Целесообразность регулирования частоты вращения Эффект регулирования

1 Насосы холодной воды Необходима независимо от схемы соединения 1 Экономия электроэнергии, воды и тепловой энергии 2 Повышение качества водоснабжения

2 Циркуляционные насосы горячей воды Целесообразно в перспективе Экономия электроэнергии,воды и тепловой энергии

3 Насосы отопления при независимой схеме Не целесообразно

4 Насосы смешения при зависимой схеме отопления Целесообразно 1 Экономия электроэнергии и тепловой энергии 2 Повышение комфортности отопления

5 Пожарные насосы Не целесообразно

Рассмотрены все электроприводы ЦТП с точки зрения технологической целесообразности регулирования и энергосбережения, что отражено в табл 6 Наибольший эффект обеспечивается регулируемым электроприводом насосов холодной воды, от которых зависит напор и расход как холодной, так и горячей воды [8, 9]

Систематизирован и обобщен опыт единичных внедрений регулируемого электропривода насосов на ЦТП, показавший как основные направления энергосбережения, послужившие основой широкого внедрения (демонстрационные насосы в корпусах МЭИ), так и ошибочные (параметрическое регулирование) и многозатратные [10] Путем сравнительного анализа эксплуатационных свойств преобразователей частоты зарубежного производства и появившихся отечественных устранено предубеждение в полном преимуществе первых

Таблица 7

Технические требования к функциональным возможностям регулируемого электропривода насосов холодной воды

№п/п Технологическое требование Функция комплектного электропривода

1 Обеспечение требуемого напора в диктующей точке Регулирование давления воды в обратном трубопроводе горячего водоснабжения или напорном насоса холодной воды изменением частоты вращения и включением дополнительного насоса

2 Бесперебойность водоснабжения 1 Автоматический перезапуск регулируемого насоса при кратковременном нарушении электропитания 2 Автоматический перезапуск насоса с несколькими попытками при определении аварии насоса с выбором исправного в группе 3 Автоматическое переключение насоса на сетевое электропитание при неисправности ПЧ (при допустимости напора)

3 Равномерность выработки ресурса насосами в группе Готовность к включению без предварительного про-ворота вала вручную 1 Автоматическая смена работающего насоса через 5-7 суток 2 Автоматическое изменение статуса насосов «основной-дополнительный-резервный»

4 Удобство эксплуатации и сервисного обслуживания 1 Единый пост управления 2 Диагностика и сигнализация о неисправностях 3 Возможность анализа событий по банку ошибок и архиву данных

5 Возможность локального управления группой насосов при отсутствии внешней системы управления на ЦТП Исполнение всех предыдущих функций данного столбца

6 Интеграция в существующую или планируемую АСУ 1 Возможность сетевого обмена информацией по стандартным протоколам 2 Наличие устройств для проводной связи с устаревшими существующими АСУ

7 Сопряжение с существующими или создаваемыми в перспективе централизованными системами диспетчеризации 1 Достаточность информации о состоянии оборудования и технологических характеристиках 2 Возможность сетевого обмена по стандартным протоколам

Развита идея о необходимости «комплектного объектно ориентированного регулируемого электропривода», пригодного для целей мае сового внедрения на объектах со схожей технологией На основании опыт внедрения и эксплуатации сформулированы технические требования [1,10,11] направленные на обеспечение бесперебойности и комфортности тепловодо снабжения с максимальным эффектом ресурсо- и энергосбережения (табл 7 Эти требования и алгоритмы управления группой насосов использованы пр разработке комплектного электропривода «Универсал», созданного в Москов ском энергетическом институте Использование этого электропривода [21,22 позволило перейти от проектно-формируемых технических решений к проект ной привязке комплекта оборудования на объекте модернизации (рис 15)

Значительное место уделено разработке организационно-технических ме роприятий при массовом внедрении энергосберегающих технологий [19], по служивших основой для разработки долгосрочных программ технического пе ревооружения ЖКХ В их числе отмечаются определение необходимого и дос таточного объема модернизации, разработка методики предпроектного обсле дования и критериев выбора первоочередных объектов, преодоление ведомст венных разногласий в вопросах финансовой выгоды, преодоление технически конфликтов внедряемых и общих систем управления; использование единог технического подхода и идентичного оборудования, организация серийног производства и др

Рис 15 Установка комплектного регулируемого электропривода насосов холодной воды на ЦТП

Особое внимание уделено экспериментально-статистическому анализ эффективности модернизации, проводимому как обоснование программы мае совых внедрений [8] Анализ проводится для ЦТП районов Москвы «Строги но», «Рублево», «Кунцево», и «Фили-Давыдково» На рис 16 дано количес венное распределение модернизированных ЦТП Района «Строгино» по эконо мии электроэнергии и воды Оценка еще большего массива объектов дает уточ ненную среднюю оценку годовой экономии электроэнергии на 36% и воды н 10-12%

Количество ЦТП

18 16 14 10 8 6 4 2

Количество ЦТП

8 7 6 5 4 3 2 1

10 15 20 25 30 35 40 45 Экономия

э/э %

2 4 6 8 10 12 14 16 18 Экономия ео()ы, %

Рис 16 Распределение ЦТП по экономии электроэнергии и воды

Обоснован и разработан новый алгоритм управления насосами систем водоснабжения зданий [14,23] При существующем способе расчета напора насоса при его выборе составляющая Надр принимается постоянной из условия компенсации падения напора в гидросистеме при максимальном водоразборе, причем ее рекомендуемая величина составляет 10-15 мвст Экспериментальный суточный график изменения показателей (Нж и Ндт - напор на дома холодной воды и в диктующей точке), приведенный на рис 17, показывает, что при Нхвс = сот( Ндт превышает Ноттре6 в течение суток за исключением утреннего и вечернего максимумов Q

Н, мвст О, м3/ч

Рис 17 Суточный график показателей водоснабжения при регулировании частоты вращения насоса ХВС с обеспечением заданной величины давления на выходе насоса ХВС

Суть нового способа в управлении заданием на развиваемый насосом напор таким образом, чтобы давление Ндт во всем диапазоне расходов оставалось постоянным [23,24] Для вывода закона управления разработана простей-

шая математическая модель на основе представления гидравлическои систем водоснабжения зданий (рис 18) в виде эквивалентной электрической схем (рис 19)

1г8ч

/7-1

/С 2 1

0Д

Чн с* Ой

»02

01

Рис 18 Структура гидравлической системы Рис 19 Эквивалентная электрическая схема

Согласно принятым допущениям Е0 соответствует напору Н0 = Нмсг + Нтс противодавление на этаже - Ек, общий расход ()0 представляется общим токо 10, а расход на этажах - токами 1к Независимое изменение расхода на этажа представлено изменяемыми проводимостями gk Для этой схемы справедлив уравнения

_к=о к к .

V „I.--й

п £

= &к-иаЬ>Ч'Ч =

(16)

*=о

Исследование модели позволило получить зависимость между задание на напор Н0 и расходом Q

Нъ = пк + ДЯцТ + а£), (17)

где п — число этажей, к — высота этажа, м, А//дт - заданный запас напора диктующей точке, м в ст, а - коэффициент, определяемый как

Я06и-ий-ДЯд

&

(18)

где Яобщ - уставка напора при базовом (максимальном) расходе, м в ст, 2баз - максимальный (или близкий к максимальному) расход, м3/час

Экспериментальная проверка разработанного алгоритма [14] в той ж системе водоснабжения, для которой снят суточный график (рис 20), показал что отклонение давления в диктующей точке не превышает 1 м в ст в течени всего времени суток независимо от водоразбора (рис 20) Оценка дополнител ной экономии электроэнергии и воды, напрямую связанной с давлением, позв ляет говорить о 10% и 5% соответственно

Н, м вст

Время, ч

Рис 20 Суточный график показателей водоснабжения при регулировании частоты вращения насоса ХВС с коррекцией по расходу

В заключении главы приведены результаты внедрения исследований, которые использованы при организации серийного выпуска комплектного электропривода (более 1000 шт в год), удовлетворяющие требованиям тепло-водоснабжения, и модернизации с его применением 2000 шт ЦТП (на конец 2007г) при реализации Программы энерго-ресурсосбережения ОАО «МОЭК»

В пятой главе «Перспективные направления и средства их реализации при модернизации объектов коммунального хозяйства» показаны области ЖКХ и отдельные системы, эффективность модернизации которых не столь очевидна на текущий момент, но перспективна для исследований

В отношении маломощных электроприводов циркуляционных насосов горячего водоснабжения существует неоднозначное мнение о целесообразности применения ЧРП В связи с повышением требований к качеству горячего водоснабжения появляется и востребованность их регулирования, тем более, что в этой зоне имеется значительный эффект энергосбережения Ситуацию можно изменить применением альтернативного и более дешевого вентильно-индукторного электропривода, наиболее интенсивные разработки которого ведутся в Московском энергетическом институте и ЮРГТУ (Новочеркасск) Практическим результатом, позволяющим впервые говорить о возможности применения ВИП в коммунальном хозяйстве, является первое опытно-промышленное испытание нового электропривода мощностью 15 кВт и номинальной частотой вращения 3000 об/мин на ЦТП, разработанного в Московском энергетическом институте

Простота конструкции собственно электродвигателя и коммутатора при использовании стоек «транзистор-диод» могут обеспечить конкурентоспособ-

ность и реализацию главного достоинства ВИЛ - в 1,5-2 раза меньшую себе стоимость в сравнении с ПЧ-АД при налаженном серийном производстве

В главе определено направление исследований и объем задач с поэтап ным планом их решения и создания комплектного ВИП для насосов ЦТП

Констатируется, что система внутреннего пожаротушения зданий зачас тую оказывается неработоспособной С одной стороны, она максимально объе динена с повседневно работающей системой питьевого водоснабжения, но другой - находится в редко востребованной системе холодного резерва Нека чественное обслуживание, сложности проверки работоспособности оборудова ния, вандализм и низкая организация по уровням ответственности со времене делают ее непригодной к эксплуатации

С учетом требований СНиП и известных мнений о необходимости объе динения систем водоснабжения и пожаротушения разработан вариант испол зования для обеих систем постоянно работающего насоса холодного во доена -жения, но при наличии регулируемого электропривода и соблюдении дополни тельных условий при выборе насоса

Развита идея использования второго канала регулирования при воздуш ном отоплении зданий Предпосылками энергосбережения этим способом я ляются результаты обследования типовой школы и первый опыт применения ней регулируемого электропривода вентилятора, полученные на кафедре АЭ МЭИ

Суть способа - переменный режим вентиляции для соблюдения норм п температуре в помещении и качеству внутреннего воздуха и для обеспечен энергосбережения Затраты энергии на отопление имеют две составляющи электрическую, потребляемую вентилятором, и тепловую, отдаваемую калор фером. Тепловая энергия зависит от объема подаваемого воздуха, которы можно условно разделить на необходимый и достаточный для нужд вентиляци Ув и избыточный Уизб, подаваемый по тем или иным причинам в помещени извне Физические характеристики воздуха - теплоемкость и плотность, еле, > ет принимать как объективную реальность, обозначаемую К Полная теплов энергия, отдаваемая калорифером

& = К [Ув*(Таот-Т"нар) + Уизб*(Т"от-Т°Щ'?)], (19)

где Т°от, Т°нар - температура воздуха, подаваемого на отопление и наружног В конечном итоге вся тепловая энергия, подаваемая в помещение, расх дуется на прогрев конструкций помещения и уносится с воздухом во вне. Пе вое слагаемое является полезно потребленной энергией, а второе - прямые е потери Очевидно, что энергосбережение подразумевает минимизацию ил полную ликвидацию второго слагаемого путем регулирования полного пото воздуха, продуваемого через калорифер Показано, что второй канал регулир вания способствует решению нескольких задач качества отопления и энерг сбережения

Рассмотренные новые области применения современного регулируемог электропривода в целях энерго-ресурсосбережения и повышения качества си тем тепло-водоснабжения должны быть предметом будущих исследований

В заключении подведены основные итоги диссертационной работы Исследование особенностей и возможностей современного регулируемого электропривода применительно к агрегатам тепло-энергетического комплекса открыло новые пути существенного повышения технического и технологического уровня оборудования и позволило экономить значительные ресурсы на всех этапах выработки, транспортировки и распределения тепловой энергии и подачи потребителям воды

1 С использованием регулируемых электроприводов осуществлена замена ручного регулирования качества сгорания газа в топке котлов на автоматическое, что дает экономию газа 2% (в летний период до 4,8%) и электроэнергии до 30%, улучшает экологическую ситуацию за счет уменьшения вредных выбросов в атмосферу, исключает перегрев теплосети в летний период или вынужденный останов котлов

Групповой регулируемый электропривод дутьевых вентиляторов позволил создать всесезонньгй котел-регулятор, который самостоятельно или параллельно с другими котлами регулирует температуру теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха с отклонением, не превышающим ±0,3°С.

Разработанные системы автоматического управления в период 1995-2004 гг внедрены на 21 котле типа ПТВМ и шести теплостанциях тепловых сетей «Матвеевская», «Рублево», «Отрадное», «Кунцево», «Строгино», «Красный Строитель» и используются во внедряемых комплексных системах управления другими теплостанциями при их поэтапной реконструкции

2 Выявлены причины негативных явлений, сопутствующих применению энергосберегающего частотно-регулируемого асинхронного электропривода ответственных механизмов теплостанций и разработан комплекс мероприятий, обеспечивающих безостановочную работу теплостанций в условиях кратковременного нарушения электропитания и использованный на десяти теплостанциях с высоковольтным частотно-регулируемым электроприводом

С целью радикального решения проблемы бесперебойной работы регулируемых электроприводов ответственных агрегатов сформулирован принцип их построения с одновременным использованием нескольких независимых вводов электропитания Принцип реализован в новом мощном вентильно-индукторном электроприводе с независимым возбуждением с секционированными статор-ными обмотками

Экспериментальные исследования и опытно-промышленная эксплуатация нового электропривода 630 кВт, 1500 об/мин с электропитанием от двух вводов подтвердили неизменность технологических характеристик и нормальную работу котлов при нарушении электропитания по одному вводу Новые вентиль-но-индукторные электроприводы с одновременным питанием от двух вводов внедрены на трех механизмах теплостанций «Коломенская» и «Жулебино» с перспективой расширения внедрения

3 Теоретически и экспериментально обосновано усовершенствование алгоритма управления частотно-регулируемым электроприводом массовых насосов холодного водоснабжения ЦТП, состоящее в изменении уставки на напор,

развиваемый насосом, в функции общего расхода, что обеспечивает дополн тельную экономию электроэнергии и воды до 10 % без снижения комфортност водоснабжения.

Развита и подтверждена на практике идея необходимости объекта ориентированного комплектного электропривода насосов в системах вод снабжения зданий, разработаны технические требования к регулируемым эле троприводам насосов центральных тепловых пунктов Идея реализована пр организации серийного производства отечественного комплектного электр привода «Универсал» и выполнении Программы ОАО «МОЭК» на 2005-201 гг по массовому внедрению энергосберегающих технологий на центральны тепловых пунктах

Статистическая оценка эффективности внедрений регулируемого эле тропривода насосов на ЦТП больших городских районов Москвы показала, чт экономия электроэнергии составляет в среднем 36%, холодной и горячей вод - 12%

Все основные результаты диссертации, состоящие в специфике использовани современного регулируемого электропривода в новой области - в теплоэнерг тическом хозяйстве и демонстрирующие эффект энерго-ресурсосбережения повышения технического и технологического уровня оборудования, обеспеч вающего город теплом и водой, внедрены на предприятиях МОЭК в Москв Они могут быть полезны для других больших городов, имеющих похожу структуру тепло-энергетического хозяйства

В диссертации рассмотрены также другие направления ресурсо-и энерг сбережения в коммунальном хозяйстве города с применением регулируемог электропривода - совершенствование воздушного отопления зданий, модерн зация схем горячего водоснабжения с использованием вентильно-индукторног электропривода, повышение готовности систем внутреннего пожаротушени путем совмещения функций холодного водоснабжения и пожаротушения

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Технические требовани к регулируемым электроприводам жилищно-коммунального хозяйства Промышленная энергетика. 2007. №7.

2. Вайнер И.Г., Крылов Ю.А., Паньшин A.C. Регулирование теплово мощности котлоагрегатов типа ПВТМ И Промышленная энергетика. 200 №4.

3. Паньшин A.C., Крылов Ю.А. Система автоматического регулир вания режима горения газа в котлах типа ПТВМ // Промышленная энерг тика. 2000. №6.

4. Вайнер И.Г., Крылов Ю.А., Ремезов А.Н. Режимы работы сетевы насосов теплостанций при оснащении их регулируемыми электроприв дами // Электрические станции. 2008. №1.

5. Крылов Ю.А. Тепловая станция как объект автоматического ре лирования // Промышленная энергетика. 2008. №3.

6. Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Результаты промышленных испытаний мощного вентильно-индукторного электропривода ответственных механизмов непрерывных производств // Электричество. 2007. №6.

7. Секционированный вентильно-нндукторный электропривод как средство обеспечения бесперебойной работы непрерывных производств. / Крылов Ю.А., Докукин А.Л., Григорьев С.Г. // Электро. 2008. №1.

8. Паньшин A.C., Крылов Ю.А. Комплекс энергосберегающих мероприятий по модернизации центральных тепловых пунктов // Промышленная энергетика. 2001. № 3.

9. Ильинский Н.Ф., Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Опыт и перспективы модернизации электроприводов в системах жизнеобеспечения большого города // Электричество. 2007. №7.

10. Крылов Ю.А. Опыт внедрения регулируемого электропривода в ЖКХ крупного города II Электро. 2007. №4.

11. Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Особенности массового внедрения энергосберегающих технологий на центральных тепловых пунктах Москвы // Электрические станции. 2007. №10.

12 Сорокин А В , Крылов Ю А, Григорьев С Г Проблема безостановочной работы непрерывных производств и опыт ее решения на базе нового вентильно-индукторного электропривода // Труды V Международной (16-й Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2007 С-Пб 2007

13 Новое направление в приводе - мощный многосекционный вентиль-но-индукторный электропривод с векторным управлением / В Остриров, В Ко-заченко, Ю Крылов и др //Электронные компоненты 2006 №1

14 Усовершенствованный энергосберегающий способ управления насосом в системе водоснабжения зданий /ЕВ Бычкова, Н Ф Ильинский, А В Сорокин, Ю А Крылов // Труды V Международной (16-й Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2007 С -Пб 2007

15 Пат 18757 / Устройство для регулирования тепловой мощности водогрейного котла Вайнер И Г , Крылов Ю А, Паньшин А С //ИБ 2001 №19

16 Пат 42115 / Устройство регулирования температуры сетевой воды района тепловых сетей Вайнер И Г, Крылов Ю А, Паньшин А С // ИБ 2004 №2

17 Пат 21461 / Устройство для регулирования температуры воды перед котлами и расхода воды через котлы Крылов Ю А, Вайнер И Г, Синицын С А //ИБ 2002 №2

18 Пат 32333 / Устройство регулирования частоты напряжения питания электродвигателей переменного тока Станкевич С Н, Крылов Ю.А // ИБ 2003 №25

19 Пат 66131 / Устройство управления индукторным электроприводом механизма непрерывного действия Крылов Ю А идр //ИБ 2007 №24

20 Пат 66129 / Электропривод для непрерывных процессов Крылов Ю А и др // ИБ 2007 №24

21 Пат 66141 / Преобразователь частоты Крылов Ю А и др //ИБ 200

22 Пат 64447 / Автоматический регулятор приводов переменного ток КрыловЮА идр //ИБ 2007 №18

23 Способ управления электродвигателем насоса водоснабжения / Крь лов Ю А Ильинский Н Ф и др // Заявка № 2007123467 от 22 06 2007

24 Пат 67594 / Устройство управления электродвигателем насоса вод снабжения Крылов Ю А и др // ИБ 2007 №30

Подписано в печать 0£ С'$ Г Зак % Тир /СО Пл ^ Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул, д 13

Введение ^

Глава 1. Энергетическое оборудование города, связанное с электроприводом.

1.1. Системы жизнеобеспечения города

1.2. Электроприводы на тепловых станциях

1.3. Электроприводы на центральных тепловых пунктах

1.4. Классификация электроприводов по условию надежности тепло-водоснабжения

1.5. Задачи диссертации и методика исследований

Глава 2. Регулируемый электропривод в агрегатах, производящих тепловую энергию

2.1. Технологический процесс производства тепловой энергии как многосвязный объект регулирования

2.2. Основные принципы построения систем управления процессами и подсистемы, в которых необходимо регулирование

2.3. Исследование теплового режима теплосети в летний период и проблемы регулирования тепловой мощности котла

2.4. Особенности горения газа в многогорелочном котле и предпосылки автоматического регулирования

2.5. Разработка алгоритма автоматического регулирования режима горения в котлах ПТВМ и температуры теплоносителя

2.6. Экспериментальные исследования и оценка эффективности разработанных систем автоматического регулирования

2.7. Внедрение результатов исследований 102 Выводы

Глава 3. Обеспечение безостановочной работы котлоагрегатов и теплосети в условиях кратковременных нарушений электропитани

3.1. Особенности и проблемы регулируемых электроприводов ответственных механизмов

3.2. Разработка технических требований к ответственным электроприводам

3.3. Условия восстановления технологического режима водогрейных котлов при кратковременном нарушении электропитания

3.4. Экспериментальные исследования автоматического самозапуска частотно-регулируемого электропривода в реальных условиях 133 теплосети

3.5. Разработка технических требований на мощный регулируемый вентильно-индукторный электропривод

3.6. Экспериментальное исследование вентильно-индукторного электропривода в промышленных условиях

Выводы

Глава 4. Регулируемый электропривод объектов подготовки и доставки тепловой энергии и воды

4.1. Проблемы энергосбережения и классификация электроприводов центральных тепловых пунктов

4.2. Разработка технических требований к комплектным объектно-ориентированным электроприводам

4.3. Разработка организационно-технических мероприятий и критериев выбора оборудования при массовом внедрении энергосберегающих технологий на ЦТП

4.4. Результаты массового внедрения и статистическая оценка его эффективности на центральных тепловых пунктах г. Москвы

4.5. Обоснование целесообразности усовершенствованного алгоритма управления насосами систем водоснабжения зданий

4.6. Новый алгоритм управления насосом ХВС, учитывающий неравномерность суточного расхода воды

4.7. Внедрение результатов исследований 226 Выводы

Глава 5. Перспективные направления модернизации объектов коммунального хозяйства и средства их реализации

5.1. Вентильно-индукторный электропривод как альтернатива частотно-регулируемому для применения на центральных тепловых пунктах

5.2. О целесообразности совмещения функций насосов холодной воды и пожарных насосов

5.3. Перспективное направление энергосбережения - регулируемый электропривод в системах воздушного отопления зданий

Жилищно-коммунальная сфера определяет качество и уровень жизни каждого горожанина. Город нуждается в общественном транспорте, дорогах, уличном освещении, рабочих местах, торговом обеспечении и еще множестве того, что делает жизнь населения комфортной. Жизнь современного горожанина немыслима без электричества, воды и отопления, то есть без эффективной работы основных систем жизнеобеспечения — электроснабжения, водопровод-но-канализационного и топливно-энергетического хозяйства.

Две последние из указанных подотраслей ЖКХ тесно связаны с электроприводом устройств и механизмов, обеспечивающих работу тепловых станций и транспортировку питьевой, горячей, технической воды и теплоносителя (перегретой воды).

Водопроводно-канализационное хозяйство, отличающееся своей спецификой, благодаря которой и выделено в самостоятельную подотрасль, включает водозаборы, водоприготовительные установки, промежуточные повысительные станции и канализационные объекты. В этой подотрасли в настоящее время успешно решаются задачи ресурсо- и энергосбережения. Здесь уже давно используются мощные регулируемые электроприводы, обеспечивающие рациональную организацию технологического процесса и экономию электроэнергии.

Иначе до недавнего времени обстояло дело в топливно-энергетическом хозяйстве и в системе доставки воды потребителям. Здесь широко использовались энергетически неэффективные способы управления технологическими переменными (напором и расходом воды и пр.) при простейших нерегулируемых электроприводах.

Предметом диссертации являются проблемы ЖКХ, непосредственно относящиеся к жизнеобеспечению населения города и его производственной сферы - обеспечение водой и теплом.

Теплоснабжение такой северной страны как Россия, 80% территории которой находится в холодной климатической зоне, относится к числу важнейших приоритетов государственной экономической и энергетической политики [1], и повышение его надежности, качества и экономичности является безальтернативной задачей. Любые сбои в обеспечении населения теплом негативным образом воздействуют на экономику страны и создают социальную напряженность. Стратегическими целями на период до 2020 г., относящимися к данной работе, являются [1]:

- надежное снабжение теплом и водой предприятий экономики и населения страны;

- повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития отрасли на базе новых современных технологий;

- снижение вредных выбросов от энергоисточников в окружающую среДУ

Тема энергоэффективности и энергосбережения в настоящее время постоянно обсуждается в мировом энергетическом сообществе. Для России она особенно актуальна ввиду высокой удельной энергоемкости экономики, основными причинами которой являются климатические условия и сложившаяся структура производств. Учитывая это обстоятельство, «Энергетическая стратегия» оценивает существующий потенциал энергосбережения в 40-45% текущего потребления (360-430 млн.т.у.т.), который распределяется как:

- 33% - в ТЭК (в т.ч. треть в электроэнергетике и теплоснабжении);

- 32% - в промышленности;

-26% - в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Свыше 45% всей вырабатываемой тепловой энергии в России используется на отопление и горячее водоснабжение. Характерная для России система централизованного тепловодоснабжения охватывает 72% всего объема производства тепла [1], а жилой фонд в большинстве крупных городов обслуживается ею на 95% (в Москве-96% [2, 3]).

Централизованная система тепловодоснабжения имеет как преимущества, так и недостатки. Многие зарубежные государства, например, Германия и Дания, в которых доля централизации составляет 60%, используя ее преимущества достигли значительных успехов в энергосбережении. В России до недавнего времени тепловодоснабжению населения, а особенно вопросам ресурсо- и энергосбережения, должного внимания не уделялось, наблюдалось отставание в производстве энергосберегающего оборудования и, в частности, силовой электроники. Это обусловливало недостаточные темпы реализации энергосберегающих мероприятий при производстве, транспортировке и распределении тепловой энергии и холодной воды.

Мировой опыт последних 15-20 лет показывает, что наряду с множеством путей энергосбережения, одним из эффективных решений является сокращение потерь мощности, потребляемой многочисленными насосными и вентиляторными установками, оснащенными асинхронным электроприводом. Исключение дросселирования механическими устройствами не только экономит электроэнергию, но и обеспечивает многие важные технологические возможности.

По зарубежным источникам информации [4] только за один 2002 г в странах ЕС общее количество проданных преобразователей частоты составило 1,8 млн. единиц на сумму 1 млрд. евро, причем в Германии продано 42% от продаж во всех странах ЕС. Наиболее характерный мощностной ряд 10-30 кВт для поставки тепловой энергии и воды непосредственно в дома оценивается в 115 тыс. единиц.

Приоритетными соображениями приобретения и использования регулируемых электроприводов являются возможности управления технологическими процессами, а приоритет энергосбережения, как и в России, низок из-за недостаточной очевидности экономических выгод [5].Острота необходимости энергосбережения для производителя продукции сглаживается включением стоимости энергоресурсов в конечную стоимость продукта [4].

Все увеличивающиеся масштабы внедрения частотно-регулируемого электропривода в мире сопровождались техническими и экономическими дискуссиями, показывающими все новые его преимущества. Например, его применение в технологических процессах сжигания топлива вносит вклад в предотвращение парникового эффекта. Так, к 2015 г ожидается снижение выбросов углекислого газа на 19 млн. т., а ожидаемая экономия электроэнергии составит 39-43 трил. Вт*час/год [4, 6].

Работы Шакаряна Ю.Г., Лабунца И.А., Мамиконянца Л.Г., Онищенко Г.Б., Юнькова М.Г. [30-43] и др. по внедрению мощного регулируемого электропривода на котлоагрегатах энергоблоков и повысительных станциях в электроэнергетике показали перспективность его применения для водогрейных котлов и сетевых насосов тепловых станций.

Появлению на отечественном рынке современной преобразовательной техники и постепенному возрастанию спроса на нее в массовых применениях способствовало теоретическое обоснование ее необходимости (Ильинский Н.Ф.[7-16], Лезнов Б.С.[17-22], Чистяков Н.Щ23-25] и др.), создание в МЭИ первых конкурентоспособных современных отечественных преобразователей частоты с инвертором на силовых транзисторах (Кудрявцев A.B., Остри-ров В.Н., Козаченко В.Ф. [26,100,113,114] и др.) и демонстрационных версий нового электропривода в системах водоснабжения корпусов МЭИ и соседних зданий [26,27,28]. Зарубежный опыт, убедительные технико-экономические обоснования и натурные образцы в сочетании с исходящим от руководства отрасли поощрением мероприятий по энерго- и ресурсосбережению [29] явились побудительным мотивом внедрения регулируемого электропривода на насосных станциях ЦТП.

С середины 90-х годов прошлого века стала очевидна необходимость проведения исследований, направленных на реконструкцию многочисленных электроприводов, работающих в теплоэнергетическом комплексе - на тепловых станциях, на ЦТП и других объектах. Нужно было переходить от теоретически очевидных представлений о пользе регулируемого электропривода в сравнении с нерегулируемым к решению множества разноплановых задач, объединенных общей идеей энерго-ресурсосбережения и повышения технического и технологического уровня оборудования и осуществляемых им процессов.

Работая в теплоэнергетическом комплексе, автор обнаружил, что процесс горения топлива, определяемый соотношением воздух-газ и ранее регулируемый вручную только количеством газа, с помощью регулируемого электропривода дутьевых вентиляторов и дымососов мог бы дополнительно регулироваться изменением подачи воздуха с коррекцией по содержанию кислорода в дымовых газах. Этим могла решаться актуальная задача повышения эффективности использования топлива и снижения количества вредных выбросов в атмосферу, а также расширения диапазона тепловых мощностей котлоагрегатов.

Регулирование напоров и расходов теплоносителя посредством использования регулируемого электропривода могло дать возможность минимизации вмешательства оперативного персонала в регулирование тепловодяного баланса станции и ее продукта - теплоносителя с характеристиками в зависимости от погодных условий. Автоматическая система управления потенциально позволяла улучшить условия труда и снизить аварийность. Массовый переход к регулируемому электроприводу насосов в системах, подающих холодную и горячую воду и тепловую энергию отопления непосредственно жителям, и решение множества проблем, связанных с этим переходом, обещают повышение комфортности и надежности тепловодоснабжения с обеспечением значительного эффекта энерго- и ресурсосбережения.

Решению отмеченных проблем посвящены исследования и разработки, обобщенные в диссертации и определяющие ее актуальность.

В диссертации представлены также проблемы, не нашедшие до настоящего времени исчерпывающих решений, но представляющие значительный интерес в контексте общей большой проблемы энерго-ресурсосбережения в ЖКХ больших городов средствами электропривода. Предложенное в МЭИ направление по совершенствованию воздушного отопления общественных зданий посредством второго канала регулирования — расхода воздуха, эффективность которого подтверждена натурными экспериментами [45], развито автором до постановки задачи минимизации воздухообмена в здании согласно нормам СНиП в зависимости от внутреннего распорядка в здании.

Существующее мнение о нецелесообразности применения частотного регулирования электроприводов малой мощности из-за возрастания удельной стоимости может быть изменено применением регулируемого вентильно-индукторного электропривода, разрабатываемого в Московском энергетическом институте [46, 47]. Автором показана зона его применения - система горячего водоснабжения, и намечены этапы освоения серийного производства, что обеспечит его конкурентоспособность.

В развитие идеи совмещения функций пожарных насосов и насосов холодного водоснабжения [48, 49], реализация которой повышает надежность средств пожаротушения, автор показывает на конкретных примерах перспективность такого решения с минимальным снижением энергоэффективности за счет применения частотно-регулируемого электропривода.

Непосредственное участие в решении указанных и многих других проблем в области энерго-ресурсосбережения и совершенствования электрооборудования теплоэнергетического комплекса позволили автору сформулировать цель и задачи настоящей работы.

Цель работы - энерго-ресурсосбережение в топливно-энергетическом хозяйстве города посредством внедрения современного регулируемого электропривода механизмов, осуществляющих технологические процессы производства, транспортировки и распределения тепловой энергии и доставки воды потребителям, и повышение на этой основе технического уровня энергетического оборудования и надежности тепло-водоснабжения потребителей города.

Для достижения этой цели решаются следующие задачи.

1. Анализ основных электроприводов системы тепло-водоснабжения с оценкой возможного эффекта энерго-ресурсосбережения, степени ответственности и технологической потребности в регулировании. Обоснование для каждой группы механизмов целесообразности перехода к регулированию частоты вращения и, соответственно, технологических показателей, связанных с ней.

Разработка технических требований к регулируемым электроприводам различных категорий ответственности по критериям энергосбережения, надежности и бесперебойности тепловодоснабжения.

2. Создание и внедрение автоматизированных систем управления тепловыми процессами на основе современного регулируемого электропривода с целью улучшения технологии, экономии топлива и повышения экономических и экологических показателей при выработке тепловой энергии.

3. Исследование ответственных частотно-регулируемых электроприводов, обслуживающих непрерывные производства, в условиях кратковременных нарушений электропитания и разработка мероприятий по минимизации влияния этого фактора на технологию. Экспериментальные исследования опытного образца на сетевом насосе в опытно-промышленной эксплуатации.

4. Развитие и, практическая реализация при массовом внедрении идеи комплектного объектно-ориентированного энергосберегающего регулируемого электропривода с целью минимизации индивидуальных проектных решений, организации серийного производства оборудования, сокращения затрат на сервисное обслуживание. Модернизация алгоритмов управления энергосберегающих частотно-регулируемых электроприводов на ЦТП и разработка организационно-технических мероприятий при массовом внедрении.

5. Постановка задач для развития перспективных направлений энерго- и ресурсосбережения в коммунальном хозяйстве.

Методы исследований

В работе использованы базовые положения теории автоматического управления, автоматизированного электропривода и электрических машин, силовой электроники, математической статистики, моделирования.

Стационарные и медленные процессы на тепловых станциях исследовались посредством длительных наблюдений и экспериментов без ущерба комфортности населения.

Быстротекущие процессы изучались посредством физического моделирования, использованием результатов математического моделирования, исследовались экспериментально с применением современных средств измерения и регистрации.

Оценка эффективности энергосберегающих мероприятий на ЦТП при их массовом внедрении осуществлялась посредством статистического анализа на примере крупных городских районов.

Все новые алгоритмы и структуры управления отлаживались на промышленных объектах или опытно-промышленных образцах в производственных условиях теплоэнергетического комплекса Москвы. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждалась сопоставлением теоретических и экспериментальных результатов.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Развита, обоснована и доведена до практической реализации концепция энерго-ресурсосбережения в топливно-энергетическом комплексе большого города средствами современного регулируемого электропривода. Определены и сформулированы технические требования к электроприводам агрегатов, обслуживающих генераторы тепловой энергии, магистральные и распределительные сети, тепловые пункты - узлы подготовки и доставки тепловой энергии и воды непосредственно потребителю в части их функциональных возможностей и эксплуатационной надежности, и обеспечения бесперебойного тепло-водоснабжения.

2. Разработаны принципы использования электроприводов и алгоритмы управления при переходе от традиционно используемого ручного регулирования качества сгорания газа в топке котлов на автоматическое в целях экономии газа и улучшения экологической ситуации за счет уменьшения вредных выбросов в атмосферу, состоящие в обеспечении требуемого соотношения «воздух-газ» с учетом физических характеристик дутьевого воздуха, условий формирования общего факела и состава дымовых газов.

3. Теоретически и экспериментально исследована проблема избыточности тепловой мощности летнего режима в тепловых сетях при использовании мно-гогорелочных водогрейных котлов (до 16 горелок) и обоснована эффективность перехода к регулируемому групповому электроприводу дутьевых вентиляторов в сочетании с соответствующим изменением расхода газа, что позволило расширить диапазон изменения тепловой мощности котлов в сторону уменьшения и перейти от дискретного к непрерывному регулированию.

4. Предложен способ оптимального по критериям качества сгорания топлива регулирования характеристик отпускаемой станцией тепловой энергии, состоящий в параллельной работе нерегулируемых котлов (базовая тепловая мощность) с регулируемым котлом, тепловая мощность которого изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха и теплопотребления. Разработан алгоритм управления электроприводом дутьевых вентиляторов и дымососа, позволяющий реализовать способ за счет одновременного управления подачей воздуха и газа в горелки и регулирования разрежения в топке котла.

5. Выявлены причины негативных явлений, сопутствующих применению энергосберегающего высоковольтного частотно-регулируемого асинхронного электропривода ответственных механизмов теплостанций, состоящие в несоответствии уставок времени аварийных защит и возможностей преобразователей частоты по перезапуску в условиях кратковременного нарушения электропитания, и приводящие к остановке всех работающих котлов и прекращению циркуляции теплоносителя в районе теплосетей (сетевые насосы), групп котлов (циркуляционные насосы) или отдельных котлов (дутьевые вентиляторы и дымососы). Определены пути преодоления негативных явлений, в частности, за счет использования нового вентильно-индукторного электропривода с секционированным электропитанием.

6. Теоретически и экспериментально обосновано усовершенствование алгоритма управления частотно-регулируемым электроприводом массовых насосов холодного водоснабжения ЦТП, состоящее в изменении уставки на напор, развиваемый насосом, в функции общего расхода, что обеспечивает дополнительную экономию электроэнергии и воды до 10 % без снижения комфортности водоснабжения.

7. Статистическим анализом эффективности и обобщением опыта внедрения регулируемого электропривода насосов на ЦТП обоснована техническая политика перехода к массовому внедрению энерго-ресурсосберегающих решений — использование комплектных объектно-ориентированных частотно-регулируемых электроприводов насосов совместно со станциями группового управления и встроенными системами связи и диспетчеризации.

Практическая ценность работы и реализация результатов

Основные научные результаты диссертации использованы при модернизации объектов теплоэнергетического хозяйства Московской объединенной энергетической компании и могут быть применимы во всех крупных городах России ввиду принципиального сходства централизованных систем тепло-водоснабжения.

Разработанные алгоритмы управления котлоагрегатом, оснащенным регулируемым электроприводом дутьевых вентиляторов и дымососов, внедрены при личном участии автора на 21-м котле в шести районах тепловых станций и сетей Москвы: Строгино, Рублево, Матвеевская, Кунцево, Крылатское, Отрадное. Осуществлено поэтапное наращивание функциональных возможностей -регулирование режима горения, тепловой мощности, температуры сетевой воды. Это обеспечивает замену ручного управления на автоматическое; экономию газа до 2% (в летний период до 4,8%) и электроэнергии до 30%; улучшает экологическую ситуацию за счет уменьшения вредных выбросов в атмосферу; исключает перегрев теплосети в летний период или преднамеренный останов котлов, позволяет всесезонно автоматически регулировать температуру теплоносителя в зависимости от погодных условий.

Основные принципы регулирования, апробированные на локальных системах управления, использованы в комплексных системах автоматического управления, внедряемых другими организациями при реконструкциях тепло-станций.

Рекомендации по совершенствованию схемных решений и алгоритмов управления, минимизирующих влияние кратковременных нарушений электропитания на работоспособность теплостанций с уже эксплуатируемыми высоковольтными регулируемыми электроприводами, использованы на десяти районных теплостанциях Москвы. Они использовались также при разработке введенных в эксплуатацию в 2007 г. электроприводов сетевых насосов, дымососов и дутьевых вентиляторов РТС «Жулебино». Ввиду общности проблемы качества электроснабжения эти рекомендации могут быть полезны и для других непрерывных производств.

Принцип электропитания ответственных регулируемых электроприводов одновременно от двух вводов подтвержден опытно-промышленной эксплуатацией вентильно-индукторного электропривода, внедренного на сетевом насосе районной теплостанции «Коломенская», и использован на дутьевом вентиляторе и дымососе котла РТС «Жулебино».

Статистической оценкой ресурсо- и энергосбережения в системах тепло-водоснабжения крупных городских массивов подтверждена эффективность реализованной идеи использования комплектного объектно-ориентированного регулируемого электропривода на центральных тепловых пунктах: экономия электроэнергии - 36%, воды — 12%, тепла — 6%. Разработанные принципы применены при организации серийного производства преобразователей частоты и станций группового управления на этапе массового внедрения энергосберегающих технологий при модернизации нескольких тысяч центральных тепловых пунктов Москвы. С использованием полученных в диссертации научных результатов разработана Программа внедрения энергосберегающих технологий в топливно-энергетическом хозяйстве г. Москвы.

Апробация работы

1. V Международная (16 Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу АЭП-2007. Санкт-Петербург, 2007г.

2. Ежегодные научно-практические семинары кафедры Автоматизированного электропривода Московского энергетического института, 2005-2007 гг.

3. Москва-энергоэффективный город. Конференция и выставка энергосберегающего оборудования, 2001г, 2002г.

4. Научно-технический совет Департамента топливно-энергетического хозяйства (ДепТЭХ) г. Москвы по вопросам эффективности энергосбережения и технологической целесообразности применения высоковольтного частотно-регулируемого электропривода механизмов теплостанций, 2004 г.

5. Нучно-технический совет Управления топливно-энергетического хозяйства (УТЕХ) г.Москвы по вопросам энергосбережения, 2002г, 2003г. г

6. Научно-технический совет Московской объединенной энергетической компании по вопросам обобщения имеющегося опыта внедрения энергосберегающих технологий на ЦТП и определения объема модернизации при массовом внедрении, 2005г.

7. Научно-технический совет Московской объединенной энергетической компании по результатам опытно-промышленной эксплуатации вентильно-индукторного электропривода сетевого насоса, 2007г.

8. Научно-технический совет ГУЛ «Мостеплоэнерго» по вопросу бесперебойной работы теплостанций при нарушении электропитания, 2004г.

9. Техническое совещание по проблемам массового внедрения энергосберегающих технологий в ГУЛ «Мосгортепло», 2005г.

10. Технические совещания по выполнению постановления Правительства Москвы № 672-1Ш «О городской программе по энергосбережению на 20042008 гг и на перспективу до 2010 года» в районах тепловых станций и сетей ТСиС г.Москвы, 2000-2007гг.

Все основные результаты диссертации, состоящие в специфике использования современного регулируемого электропривода в новой области — в теплоэнергетическом хозяйстве и демонстрирующие эффект энергоресурсосбережения и повышения технического и технологического уровня оборудования, обеспечивающего город теплом и водой, внедрены на предприятиях МОЭК в Москве. Они могут быть полезны для других больших городов, имеющих похожую структуру тепло-энергетического хозяйства.

В диссертации рассмотрены также другие направления ресурсо-и энергосбережения в коммунальном хозяйстве города с применением регулируемого электропривода - совершенствование воздушного отопления зданий, модернизация схем горячего водоснабжения с использованием вентильно-индукторного электропривода, повышение готовности систем внутреннего пожаротушения путем совмещения функций холодного водоснабжения и пожаротушения.

Заключение

Исследование особенностей и возможностей современного регулируемого электропривода применительно к агрегатам теплоэнергетического комплекса открыло новые пути существенного повышения технического и технологического уровня оборудования и позволило экономить значительные ресурсы на всех этапах выработки, транспортировки и распределения тепловой энергии и подачи потребителям воды.

1. С использованием регулируемых электроприводов осуществлена замена ручного регулирования качества сгорания газа в топке котлов на автоматическое, что дает экономию газа 2% (в летний период до 4,8%) и электроэнергии до 30%; улучшает экологическую ситуацию за счет уменьшения вредных выбросов в атмосферу; исключает перегрев теплосети в летний период или вынужденный останов котлов.

Групповой регулируемый электропривод дутьевых вентиляторов позволил создать всесезонный котел-регулятор, который самостоятельно или параллельно с другими котлами регулирует температуру теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха с отклонением, не превышающим ±0,3°С.

Разработанные системы автоматического управления в период 1995-2004 гг внедрены на 21 котле типа ПТВМ и шести теплостанциях тепловых сетей «Матвеевская», «Рублево», «Отрадное», «Кунцево», «Строгино», «Красный Строитель» и используются во внедряемых комплексных системах управления другими теплостанциями при их поэтапной реконструкции.

2. Выявлены причины негативных явлений, сопутствующих применению энергосберегающего частотно-регулируемого асинхронного электропривода ответственных механизмов теплостанций и разработан комплекс мероприятий, обеспечивающих безостановочную работу теплостанций в условиях кратковременного нарушения электропитания и использованный на десяти теплостанциях с высоковольтным ЧРП.

С целью радикального решения проблемы бесперебойной работы регулируемых электроприводов ответственных агрегатов сформулирован принцип их построения с одновременным использованием нескольких независимых вводов электропитания. Принцип реализован в новом мощном вентильно-индукторном электроприводе с независимым возбуждением с секционированными статор-ными обмотками.

Экспериментальные исследования и опытно-промышленная эксплуатация нового электропривода 630 кВт, 1500 об/мин с электропитанием от двух вводов подтвердили неизменность технологических характеристик и нормальную работу котлов при нарушении электропитания по одному вводу. Новые вентиль-но-индукторные электроприводы с одновременным питанием от двух вводов внедрены на трех механизмах теплостанций «Коломенская» и «Жулебино» с перспективой расширения внедрения.

3. Теоретически и экспериментально обосновано усовершенствование алгоритма управления частотно-регулируемым электроприводом массовых насосов холодного водоснабжения ЦТП, состоящее в изменении уставки на напор, развиваемый насосом, в функции общего расхода, что обеспечивает дополнительную экономию электроэнергии и воды до 10 % без снижения комфортности водоснабжения.

Развита и подтверждена на практике идея необходимости объектно-ориентированного комплектного электропривода насосов в системах водоснабжения зданий, разработаны технические требования к регулируемым электроприводам насосов центральных тепловых пунктов. Идея реализована при организации серийного производства отечественного комплектного электропривода «Универсал» и выполнении Программы ОАО «МОЭК» на 2005-2010 гг. по массовому внедрению энергосберегающих технологий на центральных тепловых пунктах.

Статистическая оценка эффективности внедрений регулируемого электропривода насосов на ЦТП больших городских районов Москвы показала, что экономия электроэнергии составляет в среднем 36%, холодной и горячей воды - 12%.

1. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года / Утверждена Правительством Российской Федерации от 28 августа 2003 года. № 1234-Р.

2. Постановление Правительства Москвы от 01.06.2004 года № 365-1111 «Об основных направлениях развития системы теплоэлектроснабжения г. Москвы на период до 2020 года».

3. Хаванов П.А., Беккер B.JI. Пути повышения эффективности тепло-и энергоснабжения Москвы // Энергосбережение. 2006. № 3.

4. Almeida А.Т., Ferreira F.J.T.E., Both D. Technical and economical considerations in the application of variable-speed drives with electric motor systems // IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 41. Issue 1. Jan.-Feb. 2005.

5. Energy Efficiency Improvements in Electric Motors and Drives / A.de Almeida (ed.). Springer, 1997.

6. Национальный доклад о теплоснабжении Российской Федерации // Новости теплоснабжения. 2001. № 4.

7. Ilinski N. Frequency Converters in Water Supply Systems for Energy Saving // Energy Engineering. 2000. Vol. 97. № 5.

8. Ильинский Н.Ф. Энергосбережение в центробежных машинах средствами электропривода // Вестник МЭИ. 1995. № 1.

9. Ильинский Н.Ф. Энергосберегающий электропривод насосов // Электротехника. 1995. №7.

10. Ильинский Н.Ф. Энергосберегающий электропривод насосов и вентиляторов // Тезисы докладов научно-технического семинара «Энергосберегающий электропривод насосов и вентиляторов». М.: МЭИ. 1995.

11. Ильинский Н.Ф. Современные подходы к энергосбережению средствами электропривода в промышленности и коммунальном хозяйстве // Энергоменеджер. Ежеквартальный бюллетень. Вып. 5. Зима 1997.

12. Ильинский Н.Ф. Сопоставление энергопотребления асинхронного электропривода центробежных машин при частотном и параметрическом регулировании // Вестник МЭИ. 1995. № 6.

13. Ильинский Н.Ф. Регулируемый электропривод. Энерго- и ресурсосбережение // Приводная техника. 1997. № 3.

14. Ильинский Н.Ф. Перспективы развития регулируемого электропривода // Электричество. 2003. № 3.

15. Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод и энерго- и ресурсосбережение: Учебно-практическое издание. М.: Издательский центр «Академия», 2007.

16. Ильинский Н.Ф., Шакарян Ю.Г. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода. М.: Минтопэнерго РФ, 1997.

17. Лезнов Б.С. Экономия электроэнергии в насосных установках. М.: Энергоатомиздат, 1991.

18. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый электропривод в насосных и воздуходувных установках. М.: Энергоатомиздат, 2006.

19. Лезнов Б.С. Методические рекомендации по приближенному расчету эффективности применения регулируемого электропривода в насосных установках систем водоснабжения. М.: ВИЭСХ, 1980.

20. Лезнов Б.С. Определение эффективности применения центробежных насосов с регулируемой частотой вращения // Сб. Эксплуатация водопроводных сетей и сооружений на них. М.: МДНТП, 1980.

21. Лезнов Б.С., Гинзбург. Я.Н. Экономия энергии в водном хозяйстве // Водоснабжение и санитарная техника. 1983. № 4.

22. Лезнов Б.С. Экономичное регулирование режимов работы канализационных насосных станций // Ред. журн. Водоснабжение и санитарная техника. М.: Деп. в ВНИИС. 1993. №4651.

23. Чистяков H.H. Перспективы применения регулируемого электропривода во внутренних системах водоснабжения жилых микрорайонов // Электротехника. 1995. № 7.

24. Чистяков H.H. Перспективы применения регулируемого электропривода во внутренних системах водоснабжения жилых микрорайонов // Тезисы докладов научно-технического семинара «Энергосберегающий электропривод насосов и вентиляторов». М.: МЭИ, 1995.

25. Чистяков H.H. Повышение эффективности работы систем горячего водоснабжения//М.: Стройиздат, 1988.

26. Преобразователь частоты для регулируемого электропривода широкого применения / A.B. Кудрявцев, Д.Д. Богаченко, А.Н. Ладыгин и др. // Электротехника. 1994. № 7.

27. Зинченко В.М., Сарач Б.М. Опыт применения энергосберегающего электропривода на насосной станции МЭИ // Электротехника. 1995. № 7.

28. Хромых И.Б., Сарач Б.М. Оценочный энергоаудит систем холодного водоснабжения зданий в МО «Лефортово» // Труды МЭИ. 2000. № 676.

29. Материалы Первого международного симпозиума «Энергетика крупных городов» в рамках XVI конференции «Москва — энергоэффективный город». 14-16 ноября 2001 г.

30. Виницкий Ю.Д., Мамиконянц Л.Г., Шакарян Ю.Г. Вопросы применения регулируемых электроприводов и тиристорных пуско-остановочных устройств для повышения экономичности и управляемости тепловых электростанций // Электрические станции. 1994. № 9.

31. Мамиконянц Л.Г., Шакарян Ю.Г. Научно-технический прогресс в области отечественного основного электрооборудования // Электрические станции. 2000. № 12.

32. Мамиконянц Л.Г. Научные исследования и разработки основа развития и совершенствования отечественной электроэнергетики // Энергетик. 2005. № 9.f

33. Вопросы создания и применения мощных регулируемых электроприводов механизмов собственных нужд электростанций / И.Я. Довганюк, С.Г. За-бровский, П.С. Кабанов и др. // Электричество. 1983. № 7.

34. Электромашинно-вентильные комплексы — повышение надежности и экономичности генерирования и потребления электроэнергии / K.M. Антипов, И.А. Лабунец, Г.Б. Лазарев и др. // Электрические станции. 2005. № 2.

35. Онищенко Г.Б., Юньков М.Г. Электропривод турбомеханизмов. М.: Энергия, 1972.

36. Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1986.

37. Онищенко Г.Б., Локтева И.Л. Асинхронные вентильные каскады и двигатели двойного питания. М.: Энергия, 1979.

38. Онищенко Г.Б. Регулируемый электропривод главных циркуляционных насосов III блока Белоярской АЭС // Электрические станции. 1982. № 6.

39. Регулируемый электропривод циркуляционных насосов атомных электростанций / Г.Б. Онищенко, В.М. Пономарев, Е.Ю. Анищев и др. // Электропривод. 1976. № 4 (48).

40. Сарач Б.М., Хромых И.Е. Экономия энергоресурсов в системах воздушного отопления средствами электропривода // Вестник МЭИ. 2000. № 2.

41. Ильинский Н.Ф. Вентильно-индукторные машины в современном электроприводе // Научно-технический семинар «Вентильно-индукторный электропривод проблемы развития и перспективы применения». Тезисы докладов. М.: МЭИ, 1996.

42. Ильинский Н.Ф. Вентильно-индукторный электропривод перед выходом на широкий рынок // Приводная техника. 1998. № 3.

43. Разработка рекомендаций по применению регулируемого привода для хозяйственно-пожарных насосов // Научно-техн. отчет, ТОО «ТВА», руководитель работ Чистяков H.H. М., 1995.

44. Паньшин A.C. Разработка комплекса ресурсосберегающих мероприятий в системе энергосбережения городского хозяйства: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 2004.

45. Энергоэффективные технологии в ЖКХ // Министерство промышленности, науки и технологии. 2002. Вып. № 1 (4).

46. Садовский С.И. О некоторых аспектах энергосбережения // Промышленная энергетика. 1999. № 12.

47. Кащеев В.П., Липовских В.М. Проблемы развития централизованного теплоснабжения в г. Москве и пути их решения. // XVI конференция «Москва -энергоэффективный город», г. Москва. 14-16 ноября 2001 г.

48. Семенов В.Г. Обзор состояния теплоснабжения в регионах России // Новости теплоснабжения. 2001. № 9.

49. Плачков И.В. Особенности построения и развития энергосистем крупных городов. Доклад на региональном Европейском энергетическом форуме «Киев-2000» // Новости теплоснабжения. 2001. № 1.

50. Ливчак В.И. Теплоснабжение жилых микрорайонов города на современном этапе // Энергосбережение. 2005. № 1.

51. Байдаков С.Л., Рогалев Н.Д. О комплексном территориальном подходе к повышению энергетической эффективности коммунального хозяйства города // Энергосбережение. 2002. № 2.

52. Дегтев Г.В. Территориальные аспекты энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве крупного города // Новости теплоснабжения. 2002. №2.

53. Концепция развития теплоснабжения в России, включая коммунальную энергетику, на среднесрочную перспективу / Под ред.чл-корр. РАН Клименко A.B. // Принята Департаментом Госэнергонадзора РФ. М., 2002.

54. Грачев Н.Е. Подготовка к зиме идет полным ходом // Энергия столицы. Газета Московской объединенной энергетической компании. 2007. № 6.

55. Ремезов А.Н., Сорокин A.B. Некоторые аспекты применения частотно-регулируемого электропривода на теплоснабжающих предприятиях ЖКХ // Приводная техника. 2007. № 3.

56. Тарасов Д.В., Сорокин A.B., Лазарев Г.Б Экономические и экологические аспекты внедрения регулируемого привода на теплоснабжающих предприятиях города//Электрические станции. 2006. № 12.

57. Сахарнов Ю.В. Регулируемый электропривод эффективное энергосберегающее оборудование // Вопросы регулирования ТЭК. Регионы и Федерация. 2001. № 1.

58. Энергосбережение в насосных установках / Б.С. Лезнов, В.Б. Чебанов, Я.Н. Гинзбург и др. // Промышленная энергетика. 1999. № 7.

59. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции. 2-е изд. М.: Издательство МЭИ, 2000.

60. Вайнер И.Г., Крылов Ю.А., Ремезов А.Н. Режимы работы сетевых насосов теплостанций, при оснащении их регулируемыми электроприводами // Электрические станции. 2008. № 1.

61. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзинып Э.Я. Производственные и отопительные котельные. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1984.

62. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 8-е изд. М.: Издательский дом МЭИ, 2006.

63. Крылов Ю.А. Тепловая станция как объект автоматического регулирования // Промышленная энергетика. 2008. № 3.

64. Пат. РФ 21461. Устройство для регулирования температуры воды перед котлами и расхода воды через котлы / Ю.А. Крылов, И.Г. Вайнер, С.А. Си-ницын // ИБ.2002. № 2.

65. Вайнер И.Г., Крылов Ю.А., Паньшин A.C. Регулирование тепловой мощности котлоагрегатов типа ПТВМ // Промышленная энергетика. 2001. № 4.

66. Пат. РФ 42115. Устройство для регулирования температуры сетевой воды района тепловых сетей / И.Г. Вайнер, Ю.А. Крылов, A.C. Паньшин // ИБ. 2004. № 2.

67. Терехов В.М. Фаззи-логика в электротехнике // Электричество. 2000.

68. Терехов В.М., Барышников A.C. Стабилизация движения тихоходных электроприводов на основе Fuzzy-логики // Электричество. 1996. № 8.

69. Косчинский C.JI. Автоматизация процессов управления многорежимными импульсными системами электрического и электромеханического преобразования энергии: Автореферат дисс. . докт. техн. наук. Орел, 2006.

70. Пат. РФ 18757. Устройство для регулирования тепловой мощности водогрейного котла / И.Г. Вайнер, Ю.А. Крылов, A.C. Паныпин // ИБ.2001.№ 9

71. Режимно-наладочные испытания котла ПТВМ-50 №1 с частотно-регулируемым приводом / Технический отчет № 19-6-02, Ремонтно-наладочное предприятие «Теплоэнергоремонт», М., 2002.

72. Равич М.Б. Газ и его применение в народном хозяйстве. М.: Недра,1974.

73. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. М.: Энергия, 1973.

74. Энергоэкологическая оптимизация сжигания топлива в котлах и печах регулированием соотношения топливо-воздух / О.Н. Новиков, Д.Г. Артамонов, A.JI. Шкаровский и др. // Промышленная энергетика. 2000. № 5.

75. Беликов С.Е., Котлер В.Р. Сравнительные экологические характеристики промышленно-отопительных котлов с инжекционными и напорными горелками // Промышленная энергетика. 1999. № 5.

76. Паньшин A.C., Крылов Ю.А. Система автоматического регулирования режима горения газа в котлах типа ПТВМ // Промышленная энергетика. 2000. №6.

77. Трембовля В.И., Фингер Е.Д. и др. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1991.

78. Юрченко В.В. Теплотехнические испытания котлов, работающих на газовом топливе. М.: Недра, 1987.

79. Ильинский Н.Ф., Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Опыт и перспективы модернизации электроприводов в системах жизнеобеспечения большого города // Электричество. 2007. № 7.

80. Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Технические требования к регулируемым электроприводам жилищно-коммунального хозяйства // Промышленная энергетика. 2007. № 7.

81. Тарасов Д.В. Требования к частотно-регулируемы электроприводам насосов и вентиляторов при аварийных режимах в системе электроснабжения котельных // Электрические станции. 2006. № 1.

82. Ильинский Н.Ф., Горнов А.О., Рожанковский Ю.В. Энергосбережение в электроприводе. М.: Высш. шк., 1989.

83. Электромагнитные и электромеханические процессы в электроприводе при параллельной работе преобразователей частоты на асинхронный двигатель / Д.В. Беляев, A.M. Вейнгер, Г.Б. Лазарев и др. // Электротехника. 2007. №5.

84. Шипилло В.П. Влияние тиристорного электропривода на питающую сеть. // Сб. Электротехническая промышленность. Электропривод, вып. 1. 1970.

85. Бахнов Л.В., Левитан И.И. Влияние мощных управляемых выпрямителей на питающую сеть // Электричество. 1979. № 9.

86. Лазарев Г.Б. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных схем // Новости электротехники. 2005. № 2 (32).

87. Лазарев Г.Б. Электромагнитная совместимость высоковольтных преобразователей частоты с системами электроснабжения и электродвигателями собственных нужд тепловых электростанций // Электротехника. 2004. № 10.

88. Частотно-регулируемые электроприводы собственных нужд ТЭЦ-26 Мосэнерго / Г.Б. Лазарев, А.Н. Новаковский, Б.В. Ломакин, A.B. Захаренков // Электрические станции. 2004. № 3.

89. Беляев Д.В., Вейнгер A.M. Мощный регулируемый электропривод переменного тока и питающая сеть // Труды V Международной (16-й Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2007, С.-Пб. 2007.

90. Остриров В.Н. Создание гаммы электронных преобразователей для электропривода на современной электронной базе. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МЭИ, 2004.

91. Пат. РФ 32333. Устройство регулирования частоты напряжения питания электродвигателей переменного тока / С.Н. Станкевич, Ю.А. Крылов // ИБ. 2003. № 25.

92. Lawrenzon P.J., Stephenson J.M. et. al. Variable-speed Switched Reluctance Motors // IEEE Pros. vol. 127. Pt. В N4. June 1980.

93. Ильинский Н.Ф. Вентильно-индукторный электропривод — проблемы и перспективы развития // Доклады научно-практического семинара «Вентильно-индукторный электропривод». М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

94. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / Б.А. Ивоботенко, В.П. Рубцов, Л.А. Садовский и др. М.: Энергия, 1972.

95. Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного электропривода // Электричество. 1977. № 8.

96. Проектирование вентильно-индукторных машин общепромышленного назначения / Н.Ф. Ильинский, Й. Штайнбрунн, Ю.И. Прудникова и др. // Вестник МЭИ. 2004. № 1.

97. Вентильно-индукторный электропривод — перспективы применения / Т.А. Ахунов, JI.H. Макаров, М.Г. Бычков, Н.Ф. Ильинский // Приводная техника. 2001. №2.

98. Пат. РФ 2277284. Бесконтактная индукторная вентильная машина с электромагнитным возбуждением / A.B. Демьяненко, И.А. Жердев, В.Ф. Коза-ченко, A.M. Русаков // ИБ. 2006. № 15.

99. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением / В.Ф. Козаченко, A.C. Анучин, A.A. Жарков, A.B. Дроздов // Компоненты и технологии. 2004. № 8.

100. Электропривод на базе вентильных индукторных машин с электромагнитным возбуждением / В.Ф. Козаченко, Д.В. Корпусов, В.Н. Остриров, A.M. Русаков // Электронные компоненты. 2005. № 6.

101. Новое направление в приводе мощный многосекционный вентильно-индукторный электропривод с векторным управлением / В. Остриров, В Козаченко, Ю. Крылов и др. // Электронные компоненты. 2006. №1.

102. Остриров В.Н., Козаченко В.Ф., Русаков A.M. Новое направление в приводе мощный многосекционный вентильно-индукторный электропривод с векторным управлением // Доклады научно-практического семинара «Вентиль-но-индукторный электропривод». МЭИ. 2007.

103. Пат. РФ 66131. Устройство управления индукторным электроприводом механизма непрерывного действия / Ю.А. Крылов и др. // ИБ. 2007. № 24.

104. Пат. РФ 66129. Электропривод для непрерывных процессов / Крылов Ю.А. и др. // ИБ. 2007. № 24.

105. Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Результаты промышленных испытаний мощного вентильно-индукторного электропривода ответственных механизмов непрерывных производств // Электричество. 2007. № 6.

106. Ремезов А.Н. МОЭК готова поделиться опытом с коллегами из регионов // Энергия столицы. Газета Московской объединенной энергетической компании. 2007. № 10.

107. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.

108. Повышение эффективности работы систем горячего водоснабжения / H.H. Чистяков, М.М. Грудзинский, В.И. Ливчак, Е.И. Прохоров. М.: Стройиз-дат, 1980.

109. Ильин В.К. Предпосылки к внедрению регулируемого электропривода на центральных тепловых пунктах Москвы // Электротехника. 1995. № 7.

110. Сарач Б.М., Хромых И.Е. Энергосберегающие насосные станции // Промышленная энергетика. 1997. № 8.

111. Дегтев В.Г. Модернизация электроприводов насосных станций в московском районе «Лефортово» с целью энерго- и ресурсосбережения // Приводная техника. 1997. № 3.

112. Energy Business & Technology Sourcebook // Proceedings of the 19-th World Engineering Congress. USA: Atlanta. Georgia, 1996.

113. Паньшин A.C., Крылов Ю.А. Комплекс энергосберегающих мероприятий по модернизации центральных тепловых пунктов // Промышленная энергетика. 2001. № 3.

114. Крылов Ю.А. Опыт внедрения регулируемого электропривода в ЖКХ крупного города // Электро. 2007. № 4.

115. Компьютерная программа «Оценка экономической эффективности частотно-регулируемого электропривода насосов» / Ю.И. Прудникова, В.Н. Кузнецова, С.И. Жарников, М.Г. Бычков // Труды МЭИ. 2000. № 676.

116. Ремезов А.Н., Сорокин A.B., Крылов Ю.А. Особенности массового внедрения энергосберегающих технологий на центральных тепловых пунктах Москвы // Электрические станции. 2007. № 10.

117. Пат. РФ 67594. Устройство управления электродвигателем насоса водоснабжения / Крылов Ю.А. и др. // ИБ. 2007. № 30.

118. Остриров В.Н. Современные отечественные преобразователи для управления электродвигателем // Электронные компоненты. 2004. № 7.

119. Пат. РФ 66141. Преобразователь частоты / Крылов Ю.А. и др. // ИБ. 2007. № 24.

120. Пат. РФ 64447. Автоматический регулятор приводов переменного тока / Крылов Ю.А. и др. // ИБ. 2007. № 18.

121. Беспалов В.Я., Макаров JI.H. Основные направления совершенствования конструкций и технологии производства низковольтных асинхронных двигателей // Приводная техника. 2007. № 5.

122. Макаров JI.H. Разработка и освоение производства высокоэффективной конкурентоспособной серии асинхронных машин: Дисс. . докт. техн. наук. М., 2006.

123. Elektronic Control of Switched Reluctance Machines / Edited by TJ.E Miller. Oxford: Newnes, 2001.

124. R. Krishnan Switched Reluctance Motor Drives. CRC Press, 2001.

125. Кузнецов В.А., Кузьмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели. М.: Издательство МЭИ. 2003.

126. Бычков М.Г. Алгоритмы и системы управления вентильно-индукторного электропривода // Доклады научно-практического семинара «Вентильно-индукторный электропривод». М.: МЭИ, 2007.

127. Ильинский Н.Ф., Докукин A.JL, Кузьмичев В.А. Тепловые модели вентильно-индукторного электродвигателя // Электричество. 2005. № 8.

128. Вентильно-индукторный электропривод — перспективы применения / Т.А. Ахунов, JI.H. Макаров, Н.Ф. Ильинский, М.Г. Бычков // Материалы 2-й Международной конференции «Состояние, разработка и перспективы применения ВИП». М.: Интерэлектро, 2001.

129. Темирев А.П. Опыт разработки вентильно-индукторных электроприводов ПКП «Ирис» // Доклады научно-практического семинара «Вентильно-индукторный электропривод». М.: МЭИ, 2007.

130. Вентильно-индукторный электропривод для общепромышленного применения / O.E. Лозицкий, В.А. Луговец, И.А. Квятковский, A.B. Моря //

131. Труды V Международной (16-й Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2007. С.-Пб. 2007.

132. Ильинский Н.Ф. Моделирование в технике. М.: Издательство МЭИ.2004.

133. Красовский А.Б. Имитационные модели в теории и практике вентильно-индукторного электропривода: Автореферат дисс. . докт. техн. наук. М., 2004.

134. Кузьмичев В.А. Разработка методического и аппаратного обеспечения испытаний вентильно-индукторного электропривода: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 2003.

135. Нестеров Е.В. Разработка вентильно-индукторных двигателей для легких электрических транспортных средств: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 2006.

136. Докукин A.JI. Тепловые модели вентильно-индукторных двигателей в электроприводе: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 2006.

137. Фукалов Р.В. Разработка универсальной модели бездатчиковой системы управления вентильно-индукторного электропривода: Автореферат дисс. канд. техн. наук. М., 2005.

138. Натурные испытания вентильно-индукторного электропривода насоса в центральном тепловом пункте / Б.М. Сарач, A.C. Паныпин, A.B. Кисельни-кова, Р.В. Фукалов II, Вестник МЭИ. 2003. № 3.

139. Уткин С.Ю. Разработка электронных коммутаторов вентильно-индукторных электроприводов широкого применения: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 2002.

140. Seok-Gyu Oh, Krichnan R. Two-Phase SRM With Flux-Reversal-Free Stator: Concept, Analysis, Design, and Experimental Verification // IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 43. NO. 5. 2007.

141. Design and Development of Low-Cost and High-Efficiency VariableSpeed Drive System With Switched Reluctance Motor / Keunsoo Ha, Cheewoo Lee, Jaehyuck Kim, R. Krishnan, Seok-Gyu // IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 43. NO. 3.2007.

142. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

143. Зиновьев А.Ю. Оптимизация электропривода центробежных машин: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 1998.

144. Богословский В.Н. и др. Отопление и вентиляция: учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1980.

145. Харитонов В.П. Регулируемая вентиляция как малозатратное мероприятие по экономии энергии // Энергосбережение. 2007. № 3.

146. Нефелов C.B. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Стройиздат, 1984.

147. Ливчак И.Ф. О развитии отечественной вентиляции для многоэтажного жилищного строительства // АВОК. 2004. № 2.

148. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

149. Европейские стандарты: EN 15251 критерии качества воздуха, EN13779rev устройство и характеристики систем вентиляции, EN 15242 — воздухообмен, EN 15241 - энергопотребление систем вентиляции.

150. П. Оле Фангер. Качество внутреннего воздуха в XXI веке: влияние на комфорт, производительность и здоровье людей // АВОК. 2003. № 4.

151. ГОСТ 30494-96. Межгосударственный стандарт. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

152. П. Оле Фангер. Качество внутреннего воздуха в зданиях, построенных в холодном климате // АВОК. 2006. № 2.

153. Температурный график тепловых сетей и отопительных систем

154. Температура воды на горячее водоснабжение не должна превышать 60 С К=(Т 1 -ТЗ)/(ТЗ-Т4)=2,2 перегрев: К<2,2; недогрев: К>2,2, где К-коэффициент смешения элеваторного узла

155. Фрагмент режимной карты котла ПТВМ-100 №2 РТС «СТРОГИНО»

156. Изменение давления газа и теплопроизводительности котла в зависимости от температуры дутьевого воздуха

157. Температура дутьевого воздуха, °С Количество включенных горелок4 горелок 6 горелок 8 горелок 10 горелок 12 горелок 14 горелок 16 горелок

158. В с х- управления дут. вент. растолАгорелки N 3 кст- \ ( -т.гла ИЭ.лист в Я1.ЭЛ \ I ^

159. В сх. управления „ дут. вент, растопл горелки N 4 кот- \ ла ЫЗ.лист в р\—4Л\ I

160. В сх. управления дут. вент. растопЛ ¡о ГС ре яки N 9 кот- \ н па N3.лист 0 -V—1вл\|1.

161. В сх. управления дут. вент растогЛ «> горелки N Ю кот- * 15 па N3. лист Ов в"? 88§1 1 1 1 1 1 | |н1 1 1 и1 1 1 111 1 1 !(1 1 1 1 !■1 1 1 ИлТ I1.I I1. Р"

162. В сх Ре»т-цонте Р-130 котла N 3, лист 101. Д1. Ч ки ткм