автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Улучшение эксплуатационных характеристик дизельной электростанции при работе на изменяющуюся нагрузку

4ИоУ°ои

На правах рукописи

ЗАВАЛИШИН Вячеслав Владимирович

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРИ РАБОТЕ НА ИЗМЕНЯЮЩУЮСЯ НАГРУЗКУ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2010

4839666

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический

университет»

Научный руководитель: доктор технических наук

Степанов Сергей Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ерошенко Геннадий Петрович

кандидат технических наук Вокин Игорь Александрович

Ведущая организация: ООО «Саратовское электроагрегатное

производственное объединение - завод электроагрегатного машиностроения», г. Саратов

Защита состоится «23» декабря 2010 г. в 15 — часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.10 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу:

410054, Саратов, ул. Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет, корп. 1, ауд. 414.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат разослан « ноября 2010 г.

Автореферат размещен на сайте Саратовского государственного технического университета www.sstu.ru « 22 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета г^а-- Ю. Б. Томашевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время электрообеспечение значительных территорий страны (60%) с населением более 20 миллионов человек осуществляется от автономных систем электроснабжения. Это связано со сложностью подключения данных территорий к централизованной системе электроснабжения страны по причине удаленности их от промышленно развитых регионов и разбросанности на значительной территории с тяжелыми климатическими условиями. Условия надежного функционирования автономных систем электроснабжения в этих регионах во многом определяют возможности ведения производственной деятельности и условия быта населения. Кроме того, следует констатировать, что в настоящее время автономные источники электроснабжения становятся все более востребованными и популярными при решении вопросов электроснабжения отдельных потребителей и в районах с централизованной системой электроснабжения.

Одним из основных элементов систем автономного электроснабжения, во многих случаях, является дизельная электростанция (ДЭС). Традиционно ДЭС использовались как резервные и аварийные, поэтому требования к качеству генерируемого напряжения, экономичности, надежности, ресурсу и т.д. были значительно ниже, чем того требует ГОСТ от электрогенерирующих агрегатов, работающих на сеть общего пользования.

Использование ДЭС как основного источника электропитания требует, чтобы генерируемое напряжение полностью соответствовало требованиям по качеству электроэнергии ГОСТ 13109-97. Следует отметить, что для ДЭС, работающих на переменную нагрузку, характерны низкие значения коэффициента загрузки дизеля и электрогенератора и, как следствие, пониженные значения общего КПД, увеличенный расход топлива, сниженный моторесурс, увеличенные эксплуатационные затраты. Разработка нового поколения электротехнических комплексов по генерированию электроэнергии на основе ДЭС потребовала решения ряда научно-технических задач: по улучшению стабильности частоты и напряжения, по улучшению динамических характеристик, по уменьшению расхода топлива, увеличению моторесурса, снижению вредных выбросов и теплового загрязнения атмосферы, а также снижению уровня шума, что и обусловило актуальность проводимой работы.

Целью работы является разработка новых схемно-технических решений автономных ДЭС, обладающих улучшенными технико-экономическими и эксплуатационными характеристиками при работе на изменяющуюся нагрузку.

Объект исследования - автономные электростанции на основе двигателей внутреннего сгорания и силовой преобразовательной техники.

Предмет исследования - режимы работы и способы управления автономной электростанцией в условиях работы на переменную нагрузку.

Основные задачи

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих схемных решений автономных электростанций и установить факторы, ограничивающие возможности улучшения технико-экономических и эксплуатационных характеристик автономной ДЭС при работе на изменяющуюся нагрузку.

2. Разработать схему автономной ДЭС, работающей в режиме: переменная частота вращения выходного вала дизеля - постоянная частота выходного напряжения.

3. Разработать математическую модель автономной системы электроснабжения на основе ДЭС для исследования статических и динамических режимов работы при набросе и сбросе нагрузки.

4. Провести численное моделирование статических и динамических режимов работы при набросе и сбросе нагрузки для стандартного и разработанного вариантов ДЭС. Выявить влияние изменяющейся электрической нагрузки на характер переходных процессов.

5. Провести эксперименты на реальной установке для проверки эффективности предложенных технических решений и адекватности математической модели.

Методы исследования

Поставленные задачи решались путем проведения теоретических и экспериментальных исследований. В диссертации использованы основные положения теоретических основ электротехники и электрических машин, методы современного компьютерного моделирования (программное обеспечение MATLAB 7.0. с пакетом расширения Simulink 6.0, ДИЗЕЛЬ-РК), математических вычислений и обработки результатов (Mathcad 2001, Microsoft Office Excel 2003). Для проведения экспериментальных исследований использовались современные контрольно-измерительные приборы.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Для каждой величины нагрузки ДЭС имеет место минимальный расход топлива при строго определенной частоте вращения вала дизеля, причем с уменьшением нагрузки оптимальные значения расхода топлива будут смещаться в сторону снижения оборотов приводного дизеля от номинальной до холостого хода.

2. В условиях переменной частоты работы дизеля стабилизация частоты и величины выходного напряжения осуществляется путем введения в структуру автономной электростанции преобразователя частоты.

3. Разработанная математическая модель позволяет выявить влияние параметров системы (инерционных постоянных дизеля, его системы управления, электрогенератора, а также параметров фильтров на входе и выходе преобразователя частоты) на статические и динамические характеристики автономной электростанции с преобразователем частоты.

4. Расчетным путем показано, что выбор варианта электроснабжения от автономного источника или от централизованной сети определяется сочетанием двух параметров: мощности нагрузки и расстояния до централизованной сети. При нагрузке 200 кВт зона эффективного применения автономной ДЭС распо-

лагается на расстоянии более 5 км от централизованной сети, а при нагрузке 500 кВт - уже на расстоянии более 4 км.

Достоверность научных результатов, полученных в работе, подтверждается совпадением результатов, полученных расчетно-аналитическими методами, с результатами экспериментов, проведенных на дизель-генераторе.

Научная новизна

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность снижения удельного потребления топлива на 1 кВт-ч вырабатываемой электроэнергии в условиях работы ДЭС на переменную нагрузку.

2. Разработан способ управления ДЭС, обеспечивающий снижение значения удельного расхода топлива и увеличение ресурса установки при эксплуатации в режимах с изменяющейся нагрузкой.

3. Разработан автономный электротехнический комплекс, включающий дизель-генератор, преобразователь частоты, а также информационно-измерительный блок управления и стабилизации параметров генерируемого напряжения, который позволяет генерировать электрическую энергию заданного качества при переменной частоте вращения дизельного двигателя и влиянии возмущающих воздействий.

На предложенный электротехнический комплекс получен патент на полезную модель.

Практическая ценность работы

Предложены рекомендации по построению автономных систем электроснабжения на основе ДЭС с переменной частотой вращения вала дизеля, которые обеспечивают снижение расхода топлива, увеличение ресурса дизельного двигателя, качество генерируемой энергии, стабильность частоты и напряжения, уровень вредных выбросов в атмосферу и теплового загрязнения.

Реализация и внедрение результатов работы

Материалы диссертационной работы приняты для использования в технических проектах, связанных с модернизацией автономных систем электроснабжения, проводимых ООО МПП «Энерготехника» в различных регионах страны. Кроме того, результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры ЭПП СГТУ при чтении дисциплины «Электроэнергетика» и организации дипломного проектирования.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на Международных научно-технических конференциях «Энергоэффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий» (г. Мариуполь, 2008г.), «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (г. Тольятти, 2009 г.), «Актуальные проблемы энергетики АПК» (г. Саратов, 2010 г.), Всероссийских научно-практических конференциях «Инновационные технологии в обучении и производстве» (г. Камышин, 2008 г., 2009 г.), «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (г. Саратов, 2009 г.), конференциях «Разработки молодых ученых в области повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов», приуроченных к 10-й, 11-й, 12-й специа-

лизированным выставкам «Энергетика. Энергоэффективность» (г. Саратов, 2008 г., 2009 г., 2010 г.).

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 123 страницах, содержит 48 рисунков, 3 таблицы. Список использованной литературы включает 107 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и новизна работы, сформулирована цель, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор существующих автономных источников электроэнергии.

Проведен анализ существующих схемных решений автономных электростанций на основе двигателей внутреннего сгорания, определены факторы, ограничивающие возможности улучшения технико-экономических и эксплуатационных характеристик автономных ДЭС в условиях работы на изменяющуюся нагрузку в широких пределах.

Приведена классификация автономных электростанций и определена область рационального применения ДЭС в сочетании с другими возобновляемыми источниками энергии. Проанализированы существующие возможные способы снижения расхода топлива в автономных системах электроснабжения с применением ДЭС.

Многоагрегатные электро-генерирующие комплексы в зависимости от состава модулей могут быть разделены на две группы:

- содержащие ДЭС и автономные источники с возобновляемыми видами энергии;

- состоящие из нескольких ДЭС различной мощности и накопителя энергии (НЭ).

Структурная схема электротехнического комплекса первого типа представлена на рис.1. Источником электрической энергии является совокупность п генераторов Г]с(к = 1,п) с приводами от

4Ш-

ЕЗ-—©-ф-

Микропроцессорный блок управления

1 о.< «В Ль 150 Гц'

Рис. 1. Структурная схема электротехнического комплекса автономного электооснабжения

дизельного двигателя (ДД), ветродвигателя (ВД), гидротурбины (ГТ) и других. С помощью коммутирующих аппаратов Кцс(к = 1,п) и выпрямителей

= 1,п) на общую шину постоянного тока может быть включено необходимое количество генераторов. На выходе установлен инвертор И2, который обеспечивает питание потребителей стабилизированным напряжением 0,4 кВ частотой 50 Гц.

Данный комплекс позволяет уменьшить расход дизельного топлива за счет минимизации времени работы дизельного агрегата. ДЭС работает только при остановке других электрогенераторов.

При наличии нескольких ДЭС (Д1, Дг, Дз) различной мощности, осуществляющих запуск от аккумуляторной батареи (АБ) и накопителя энергии (НЭ), работающих параллельно, потребление топлива можно уменьшить, если количество и мощности одновременно работающих агрегатов оперативно приводить в соответствие с нагрузкой. Иначе говоря, должна решаться задача минимизации функционала:

ф:

п

< I к = 1

к.ном

-Р50±Рнэ,

(1)

где Рк.ном — номинальная мощность к-го электроагрегата; Р^ — мощность электроприемников стандартной частоты; Рнэ - мощность накопителя энергии.

При выполнении автономной электростанции только с одним дизель-генератором, экономия топлива способами, приведенными выше, не возможна, поэтому необходимо искать другие способы и пути достижения поставленной задачи. В заключение главы сформулиро- г, к, в<

ваны задачи исследования, которые ста- [ Д, [--вятся и решаются в диссертационной рабо- т"

Вторая глава посвящена вопросам Рг^" '"' О^ / построения автономной электростанции с переменной частотой вращения дизеля.

В традиционных схемах ДЭС дизельный двигатель работает при постоянной частоте вращения выходного вала. Это требование определяется необходимостью получения выходного напряжения со строго постоянной частотой 50 Гц. В этих условиях невозможно реализовать оптимизацию режимов работы дизеля, обеспечивающих уменьшение расхода топлива и увеличение срока его службы. Кроме того, в автономных электростанциях мощность дизеля соизмерима с мощностью подключаемой нагрузки, поэтому при резких изменениях электрической нагрузки происходит значительное изменение напряжения генератора по величи-

Рис. 2. Схема автономной дизельной электростанции с несколькими ДЭС и накопителем энергии

не и частоте (за пределы, допускаемые ГОСТ 13109-97), которое не может быть быстро восстановлено системами автоматического управления генератора и дизеля.

Работа автономной электростанции с переменной частотой вращения дизеля заключается в том, что при изменении нагрузки, атмосферных условий, а также при износе отдельных узлов и деталей, необходимо соответственно изменять частоту вращения первичного двигателя таким образом, чтобы он работал в области значений минимального расхода топлива. При этом частота генерируемого напряжения будет меняться в широких пределах пропорционально изменению частоты работы дизеля. Стабилизация частоты генерируемого напряжения ДЭС в этом случае обеспечивается преобразователем частоты, введенным в структуру автономной электростанции.

Задачу создания автоматической системы управления частотой вращения дизеля, обеспечивающей минимум расхода топлива во всех режимах работы, возможно решить на основе существующих микропроцессорных систем управления работой дизеля за счет соответствующего изменения специализированного программного обеспечения.

На рис. 3 представлена структурная схема разработанной ДЭС, содержащая дизельный двигатель (Д) с микропроцессорной системой управления, генератор (Г), преобразователь частоты (ПЧ), а также различные датчики.

Система управления дизелем включает в себя микропроцессор, постоянно запоминающее устройство (ПЗУ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), совокупность датчиков и блоки формирования выходных сигналов. Эта система отслеживает данные о состоянии дизеля, рассчитывает необходимую потребность топлива для данной нагрузки и формирует необходимую длительность импульсов,

Для сбора информации о работе дизельного двигателя предусмотрены три типа датчиков. К первому типу относятся: датчики частоты вращения вала дизеля, мощности нагрузки и положения рейки топливного насоса высокого давления. Ко второму типу относятся датчики, осуществляющие коррекцию подачи топлива в зависимости от условий работы дизельного двигателя. Они определяют температуру топлива в топливном баке, температуру всасываемого воздуха, атмосферное давление. К третьему типу относятся блок датчиков предупреждения аварийных режимов дизеля (БАД): датчики температуры и давления масла дизельного двигателя, датчик температуры охлаждающей жидкости дизельного двигателя.

Рис. 3. Структурная схема ДЭС с микропроцессорной системой управления впрыском топлива

подаваемых на электромагниты форсунок.

При изменении нагрузки электропотребления происходит изменение частоты вращения вала дизельного двигателя и, как следствие, напряжения на выходе генератора. На выходе генератора установлен преобразователь частоты, который стабилизирует параметры генерируемой электроэнергии.

Сигналы с датчиков поступают на АЦП, который переводит их в цифровую форму и передает на микропроцессор (МП). По данным с блока датчиков коррекции (БДК) осуществляется корректировка необходимого количества впрыскиваемого топлива и воздуха в дизельный двигатель. По сигналам с датчика мощности, датчика частоты вращения вала дизельного двигателя и генератора, датчика положения рейки топливного насоса высокого давления вычисляется необходимое воздействие на шаговый двигатель (ШД) топливного насоса высокого давления (ТНВД).

ПЗУ хранит информацию о выходной мощности установки, частоте вращения вала дизельного двигателя, положении рейки топливного насоса высокого давления, температуре топлива в топливном баке, температуре всасываемого воздуха, атмосферном давлении, температуре и давлении масла в дизельном двигателе, температуре охлаждающей жидкости в дизельном двигателе, количестве и длительности впрыска топлива в дизельный двигатель, а также программное обеспечение, которое осуществляет опрос всех датчиков, обработку полученных данных и формирование управляющего воздействия.

Микропроцессор осуществляет сравнение данных, поступающих с АЦП, с данными, хранящимися в ПЗУ, производит расчет и выбор режима работы дизельного двигателя, обеспечивающего минимальный расход топлива в зависимости от характера и величины изменения нагрузки.

Удельный расход топлива при разной величине нагрузки и частоты вращения дизеля определяется по комбинированным характеристикам. На рис. 4 в качестве примера представлены комбинированные характеристики дизеля ЯМЗ-238Н.

Г.МШ-----

1,0

0,1

А,

0,6'

0,4

0,2

о_____

°ЮОО 1200 1400 1600 то «.об/мин

Рис. 4. Комбинированные характеристики дизеля ЯМЗ - 238Н

Прямой линией АВ отмечены режимы работы ДЭС при постоянной частоте вращения ротора генератора. Из графика видно, что удельный расход топлива при изменении нагрузки от 15 до 200 кВт изменяется от 450 до 238 г/кВт-ч. Минимум расхода топлива приходится на мощность 140 кВт (точка В) и составляет при этом 216 г/кВт-ч.

Штрихпунктирная линия 0-АгВ) соответствует наиболее экономичным режимам работы дизеля с точки зрения расхода топлива при изменяющейся нагрузке. Графики показывают, что с изменением нагрузки необходимо изменять частоту вращения вала дизеля. Пределы изменения частоты при этом имеют следующие значения: 1000 об/мин при минимальной нагрузке и 2000 об/мин при максимальной.

На основании значений характеристик (рис. 4) построен график зависимости частоты вращения дизеля от величины нагрузки, соответствующей минимальному удельному расходу топлива.

Этот график (рис. 5) состоит из двух участков. В пределах первого участка частота вращения вала дизеля остается постоянной и равной 1000 об/мин. Это - минимально возможная частота вращения вала дизеля по условию устойчивости работы. Нагрузка при этом может изменяться от 15 до 75 кВт. На этом участке обороты дизеля не регулируются. На втором участке осуществляется регулировка оборотов дизеля в зависимости от величины нагрузки. Частота вращения здесь изменяется от 1000 до 2000 об/мин, мощность при этом изменяется в пределах от 75 до 200 кВт. Удельный расход топлива на этом участке составляет 214-230 г/кВт-ч.

Аналитическое выражение для графика частоты вращения дизеля ЯМЗ-23 8Н, соответствующей минимальному удельному расходу топлива при изменении нагрузки на его валу, можно записать в следующем виде:

1720

1360

1180

к п

1

Ш И) из жг „ ,

к »2 ет Л 4, (кВт)

Рис. 5. График зависимости частоты вращения

дизеля ЯМЗ-2Э8Н от величины нагрузки, соответствующей минимальному удельному расходу топлива

бетт

15<Ые <75

1000,

Ь-(к-Ые+х)П, 75<Ие <200'

(2)

где пЁет.п - частота вращения дизельного двигателя при минимальном удельном расходе топлива (об/мин); Ме - мощность нагрузки (кВт); Ь = 1000 - постоян-

ный коэффициент (об/мин); к = — - постоянный коэффициент (кВт'1); х = -1,5;

Л = 0,3363 - постоянные коэффициенты (безразмерная величина).

График минимальных значений удельного расхода топлива дизеля ЯМЭ-238Н в зависимости от величины нагрузки при работе на оптимальных оборотах представлен на рис. 6.

Ке ж/я» (г/кВт*ч)

Рис. 6. График минимального удельного расхода топлива дизеля ЯМЗ-2Э8Н

Аналитическое выражение для представленного графика (рис.6) имеет

вид:

£етш = а ■ (к • Ие + Ь)6 + с • (к • + Ь)5 + с! • (к • + Ь)4 +

+ е-(к-Ке + Ь)3 + ^(к-Ме + Ь)2+т-(к-Ке + Ь)+р где вет;п - наименьший удельный расход топлива (г/кВт-ч); Ие - мощность, вырабатываемая дизельным двигателем (кВт); а = 0,0383, с = -1,2144, (1 = 15,601, е = —103,51, Г = 373,54, т = -694,76, р = 734,29 - постоянные коэффициенты (г/кВт-ч); к = ^ - постоянный коэффициент (кВт"'); Ь = 0,5, - постоянный коэффициент (безразмерная величина).

Получая информацию с датчиков и с измерителя потребляемой мощности, микропроцессор в соответствии с заложенной программой вырабатывает сигнал для форсунок подачи топлива и шагового двигателя ТНВД, тем самым изменяя величину подачи топлива в дизельный двигатель.

В третьей главе рассматриваются вопросы компьютерного моделирования автономной системы электроснабжения на базе ДЭС с преобразователем частоты. Математическая модель создана по модульному принципу из следующих основных элементов (блоков): дизельного двигателя, синхронного генератора с системой возбуждения, преобразователя частоты и четырьмя потребителями. Модель реализована в среде МАТЪАВ с пакетом расширения

11

БипиПпк. Данный программный продукт позволяет осуществлять имитационное моделирование сложных схем с высокой эффективностью, обладая при этом высокой наглядностью. Каждый блок модели описывается системой дифференциальных и алгебраических уравнений, имея при этом простую настройку технических параметров.

С помощью разработанной математической модели (рис.7) проведены исследования статических и динамических режимов работы автономной системы электроснабжения при различном характере и величине нагрузки.

Рис. 7. Имитационная модель автономной системы электроснабжения с ДЭС и оптимальным режимом управления дизелем

Проведенными исследованиями установлено, что существенное влияние на динамику переходных процессов ДЭС оказывают как параметры дизеля и преобразователя частоты, так и величина и характер нагрузки.

На рис. 8 приведены графики переходных процессов частоты вращения дизельного двигателя, напряжения звена постоянного тока, напряжения на нагрузке. В моменты времени 3,5 и 5,5 секунды происходит наброс нагрузки 20% от номинальной мощности генератора, и на 8-й секунде происходит сброс 20% нагрузки. На графике переходного процесса звена постоянного тока происходит провал напряжения по амплитуде на 9,5 %, время переходного процесса составило 0,8 с.

Продолжительность переходного процесса на нагрузке после блока преобразователя частоты составило половину периода, амплитудное значение напряжения изменилось на 2 В. Частота вращения дизельного двигателя снизилась на 4%, время переходного процесса составило 2 с.

Частота вращения дизельного двигателя, о.е.

Наброс 20% нагрузки

Наброс нагрузки 50 кВт

1Л т*

V

С5рос 20% нагрузки

1 нагрузки 1,1

] 1 1 1 г ) 1

3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.! 4.2 4.3 Напряжение на нагрузке, В

Рис. 8. Графики переходных процессов (по оси абсцисс - время в секундах)

Меном - номинальная мощность дизельной электростанции с \ двкгвтепем ЯМЭ-238Н

В четвертой главе рассматриваются вопросы технико-экономической эффективности применения автономной ДЭС с переменной частотой вращения дизеля.

Эффективность разработанной автономной ДЭС характеризуется, прежде всего, расходом топлива на выработку электрической энергии, которая используется для выполнения опре- №>|(Вт деленного технологического м-5 процесса. Используя график суточной нагрузки (рис.9) и комбинированную характеристику дизеля ЯМЗ - 23 8Н (рис.5), был рассчитан расход топлива за сутки для двух режимов работы ДЭС: при постоянной частоте вращения дизеля и переменной.

Расход топлива за определенный промежуток времени вычислялся по выражению:

123456789 1011 12 13 14 16 1617 1в 19 20 2) 22 2324 1.1

Рис.9. График суточной нагрузки

Ст=ве-Т, (4)

где Ст - часовой расход топлива; - удельный расход топлива; Т - время действия нагрузки.

Суточный расход топлива при постоянной частоте вращения генератора вычислялся по выражению (5):

п п

Г °тк = £ ёек'тк' к = 1 ТК к = 1 к

(5)

Результат расчета удельного расхода топлива дизеля ЯМЗ-2Э8Н для графика суточной нагрузки (рис. 9) представлен на рис. 10.

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1,4 Б1- при вращении вала генератора с частотой 1500 об/мин; [3] - ПРМ вращении вала генератора с переменной частотой;

- экономия топлива ''■""■■■I .|И -1-рафик суточной нагрузки Рис. 10. Графики суточной нагрузки и удельного расхода топлива дизель-генератора

Для переменного скоростного режима работы дизеля в зависимости от величины нагрузки, выбор частоты вращения будет осуществляться в соответствии с графиком рис.6, исходя из экономически оптимального режима работы.

Расчет топливной составляющей в себестоимости выработанной электроэнергии ведется по формуле:

Цт- £ (Рк'Отк) Ц-г- I (Рк-£ек'тк)

г _ к = 1___к = 1_

^ЭЛ.ЭН ~ - '

(6)

п

I (Рк-Тк) к = 1

п

2 (Рк'тк) к = 1

где Сэл э„ - себестоимость выработанной электроэнергии (руб/кВт-ч); Цт- цена топлива (руб/г); - удельный расход топлива для к-й нагрузки суточного графика электропотребления (г/кВт-ч); Р^ - потребляемая мощность к-й на-

грузки суточного графика электропотребления (кВт); Т^ - время действия к-й нагрузки на суточном графике электропотребления (ч).

Питание электрической нагрузки может осуществляться от централизованного или автономного источника. Была определена граница экономической целесообразности применения централизованного или автономного электроснабжения нагрузки Ртах, расположенной на некотором расстоянии Ькр от

централизованной сети. Варианты электроснабжения потребителей от автономной ДЭС или централизованной системы сравнивались по равенству приведенных затрат. Расчеты производились с использованием следующего выражения:

. _ (Ен + Ра )К-ст*Ртах ~ (Ен + Ртр )^тр ~ Рщах^-исп^ху +

Ькр- —— >

(Ен+Рл)4Д+Р' ^

8^ин -соз^

т-С,

/

+ Ртах^Тв(Ь-Сэ)+А _ 0/01)__

(Ен+РлММ' "

Рщах— | т.с

(7)

где рл, Ртр- коэффициенты годовых эксплуатационных затрат на ЛЭП и

трансформаторную подстанцию (безразмерная величина); 8 - сечение ЛЭП (мм2); р - удельное сопротивление ЛЭП (Ом-мм2/м); Ртах - максимальная мощность (кВт); ин - номинальное напряжение (кВ); сов^ - коэффициент мощности нагрузки (безразмерная величина); т - время максимальных потерь (ч); Сэ - средняя удельная стоимость 1 кВт-ч в энергосистеме (руб/кВт-ч); Тшах - время использования максимальной мощности (ч); Тв - продолжительность работы станции (ч); Сэ - средняя удельная стоимость 1 кВт-ч в энергосистеме (руб/кВт-ч); КдД - удельные капиталовложения в ЛЭП на 1 км (руб/м);

- удельные капитальные вложения на станции (руб/кВт); Кисп - коэффициент использования (безразмерная величина); - стоимость 1 кВт электроэнергии при покупке разрешенной мощности (руб/кВт); Ь - топливная составляющая стоимости 1 кВт-ч на станции (руб/кВт-ч); ра =0,035-0,05-коэффициент отчисления на амортизацию (безразмерная величина).

На рис. 11 представлен график экономически целесообразной области использования ДЭС по сравнению с подключением к централизованным сетям.

График позволяет наглядно представить зоны предпочтительного применения автономных ДЭС в зависимости от мощности нагрузки и расстояния до централизованной ЛЭП.

\ ч 1 1

Зона зкономическу целесообразного использования ДЭС

-

-- Зона экономически целесообразного подключения потребителей к централизованным электросетям

300 600 900 ¡200 1500 1800 'Su

Рис. 11. График экономически целесообразного применения ДЭС и централизованных электросетей

Для проверки теоретических положений и расчетов, приведенных в работе, были проведены исследования на экспериментальной установке. На рис. 12 представлены экспериментальная установка и оборудование, на котором проводились исследования.

Рис.12. Оборудование установки экспериментального исследования: а - дизель-генератор в кожухе; б - контрольно-измерительные приборы на дизель-генераторе; в - преобразователь частоты КЕВ СОМВ1УЕЯТ г - панель контрольно-измерительных приборов ОМК-25; д - шкаф управления дизель-генератором

Результаты экспериментов подтвердили правильность основных теоретических положений, адекватность разработанной математической модели электротехнического комплекса и реального объекта, а также показали хорошее совпадение данных, полученных экспериментальным путем, с результатами расчета. Результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данных представлены на рис. 13.

Рис. 13. Расчетные и экспериментальные параметры исследованной электростанции с дизельным двигателем Д145Т

Заключение

1. Проведен анализ существующих схемных решений автономных электростанций и установлены факторы, наиболее влияющие на технико-экономические и эксплуатационные характеристики ДЭС при работе на изменяющуюся нагрузку. Необходимость работы ДЭС с постоянной частотой вращения генератора приводит к увеличенному расходу топлива, снижению моторесурса, увеличенному загрязнению атмосферы при работе с малым коэффициентом загрузки. Низкое быстродействие систем стабилизации оборотов дизеля и напряжения генератора приводит к большим по величине (до 10- 20%) и продолжительности по времени (до 2-6 с) провалам и забросам напряжения и частоты при набросах и сбросах нагрузки.

2. Разработана схема автономной ДЭС, состоящая из дизеля, синхронного генератора с системой регулировки напряжения, преобразователя частоты с системой синхронизации и стабилизации выходного напряжения и частоты, информационно-измерительной системы для получения данных о параметрах работы дизеля и параметрах внешней среды, микропроцессорного блока управления дизелем.

3. Разработана имитационная математическая модель автономной системы электроснабжения на основе ДЭС, позволяющая проводить исследования статических и динамических режимов работы при набросе и сбросе нагрузки.

4. Проведено численное моделирование статических и динамических режимов работы при набросе и сбросе нагрузки для стандартного и разработанно-

го вариантов ДЭС. Показано, что в стандартной схеме при набросе нагрузки в 50% провал напряжения достигает 20%, а продолжительность переходного процесса составляет 2,8 с. В схеме ДЭС с преобразователем частоты снижение напряжения составило 3% и длительность переходного процесса не превысила 3 мс.

5. Проведены экспериментальные исследования на реальной установке мощностью 30 кВт для проверки и подтверждения эффективности предложенных технических решений и адекватности математической модели. Средне-квадратическое отклонение экспериментальных данных от расчетных не превысило 3%. Экономия топлива при работе ДЭС с переменной частотой вращения дизеля составила около 12% по сравнению с ДЭС типовой структуры.

6. В зависимости от мощности нагрузки и расстояния ее до централизованной энергосистемы рассчитана граница раздела зон, где экономически выгодно применение автономных ДЭС.

Публикации по теме диссертации В изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ:

1. Завалишин, ВВ. Экономия топлива при генерации электроэнергии дизель-генераторной установкой с переменной частотой вращения дизеля / В.В. Завалишин // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. №3 (46). - С. 128-135.

2. Завалишин, В.В. Дизель-генераторная установка автономного электроснабжения с микропроцессорной системой управления / В.В. Завалишин // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. №3 (47). - С.38-41.

Патент

3. Пат. №97883 РФ МКИ Н 02 в 7/16. Дизель-генераторная установка /

B.В. Завалишин, С.Ф. Степанов, И.И. Артюхов и др. - №2010114877; заявл. 15.04.2010; опубл. 20.09.2010.

В других изданиях:

4. Завалишин, В.В. «Гибридные» комплексы автономного электроснабжения как путь экономии исчерпываемых ресурсов / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2007. - С.93-96.

5. Завалишин, В.В. Повышение эффективности выработки электроэнергии на автономных дизель-генераторных электростанциях / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. Украина, Мариуполь: Изд-во ПДТУ, 2008. - С. 195-197.

6. Завалишин, В.В. Снижение расхода топлива на автономных электростанциях, содержащих несколько дизель-генераторов и накопитель энергии /

C.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2008. - С.25-31.

7. Завалишин, В.В. Актуальность применения многотопливных дизель-генераторных установок в системах электроснабжения / В,В. Завалишин // Инновационные технологии в обучении и производстве: материалы V Всерос. науч.-практ. конф.: в 2 т. Камышин, 2008. Т.1. - С. 173-176.

8. Завалишин, В.В. Дизель-генераторные электростанции с преобразователем частоты в режиме переменной частоты вращения дизеля / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009.

9. Завалишин, В.В. Снижение расхода топлива дизельной электростанцией при переменной частоте вращения вала дизеля энергии / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Энергосбережение в Саратовской области. - 2009. №2 (36). -

10. Завалишин, В.В. Дизельные электростанции с уменьшенным расходом топлива при переменном графике нагрузки / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых: в 2 т. Саратов: СГТУ, 2009. Т.2. - С.221-223.

11. Завалишин, В.В. Работа дизель-генераторной электростанции с преобразователем частоты в режиме переменной частоты вращения дизеля / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: сб. трудов Междунар. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов, аспирантов. Тольятти: ТГУ, 2009. - С.50-54.

12. Завалишин, В.В. Улучшение эксплуатационной характеристики дизель-генераторной установки при выработке электроэнергии / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин, Н.В. Курамина // Инновационные технологии в обучении и производстве: материалы VI Всерос. науч.-практ. конф. Камышин, 2009. - С. 49-55.

13. Завалишин, В.В. Автономные системы электроснабжения с технологией топливосбережения / В.В. Завалишин // Актуальные проблемы энергетики АПК: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Саратов: СГАУ, 2010. - С. 144-148.

- С.32-37.

С.44-45.

ЗАВАЛИШИН Вячеслав Владимирович

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРИ РАБОТЕ НА ИЗМЕНЯЮЩУЮСЯ НАГРУЗКУ

Автореферат Корректор O.A. Панина

Подписано в печать 16.11.10 Формат 60x84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 376 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Отпечатано в Издательстве СГТУ, 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ АВТОНОМНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

1.1. Основные сведения и классификация дизельных электростанций

1.2. Основные режимы работы электростанций малой мощности

1.3. Генераторы автономных дизельных электростанций

1.4. Преобразователи частоты автономных электростанций

1.5. Способы снижения расхода топлива в многоагрегатных автономных электростанциях

1.6. Постановка задачи исследования

Выводы по главе

2. ДИЗЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

2.1. Способы стабилизации выходного напряжения и частоты в структурных схемах автономных дизельных электростанций

2.2. Работа дизельной электростанции с преобразователем частоты при переменной частоте работы дизеля

Выводы по главе

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

3.1. Алгоритм расчета 8ипРо\уег8у81ет5-модели

3.2. Выбор метода интегрирования

3.3. Особенности моделирования схем силовой электроники

3.4. Математические модели исследования системы электроснабжения с дизельной электростанцией

3.5. Исследование динамических режимов наброса и сброса нагрузки в автономных системах электроснабжения 80 Выводы по главе

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

4.1. Технико-экономическая эффективность применения дизельной электростанции с переменной частотой вращения вала дизеля

4.2. Границы экономической целесообразности применения автономного электроснабжения

4.3. Экспериментальные исследования дизельной электростанции с преобразователем частоты

4.3.1. Объекты экспериментального исследования

4.3.2. Методика испытаний и анализ результатов эксперимента 106 Выводы по главе

Развитию альтернативной энергетики сегодня придается важное значение, весь мир ищет и осваивает возобновляемые источники энергии. Но до недавних пор в России, столь богатой топливно-энергетическими ресурсами, тема развития альтернативной энергии не рассматривалась как насущная и злободневная. Однако в последнее время ситуация изменилась: появилось понимание того, что необходимо рационально расходовать природные ресурсы, широко использовать потенциал возобновляемых источников энергии местных видов топлива.

Автономные источники электроэнергии становятся все более популярными при решении вопросов электроснабжения потребителей. Это может быть связано как с невозможностью подключения к централизованной системе электроснабжения (60-70% территории России не охвачены централизованными электросетями), так и с экономическими соображениями.

Среди существующих на сегодняшний день автономных электростанций (ветряные, солнечные, бензиновые, газотурбинные) выделяют дизельные электростанции (ДЭС), как наиболее удобные в эксплуатации и экономичные, имеющие малые массогабаритные показатели.

Создание автономных систем электроснабжения на базе ДЭС приводит к необходимости решения ряда задач. Одна из них обусловлена тем, что существующие ДЭС не позволяют во многих случаях генерировать электроэнергию с параметрами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 13109-97. Кроме того, изменение электрической нагрузки уменьшает продолжительность работы ДЭС в номинальном режиме. Переменный характер нагрузки автономной ДЭС неизбежно приводит к недоиспользованию номинальной мощности электрогенератора, снижению ее КПД, нерациональному расходу топлива.

Целью диссертационной работы является улучшение технико-экономических и эксплуатационных характеристик автономной ДЭС при работе на изменяющуюся нагрузку.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих схемных решений автономных электростанций и выявить факторы, ограничивающие возможности улучшения технико-экономических и эксплуатационных характеристик автономной ДЭС при работе на изменяющуюся нагрузку.

2. Разработать схему автономной ДЭС с преобразователем частоты, работающую в режиме: переменная частота вращения выходного вала дизеля -постоянная частота выходного напряжения.

3. Разработать математическую модель автономной системы электроснабжения на основе ДЭС с преобразователем частоты для исследования статических и динамических режимов работы при набросе и сбросе нагрузки.

4. Провести численное моделирование статических и динамических режимов работы при набросе и сбросе нагрузки для стандартного и разработанного вариантов ДЭС с преобразователем частоты. Выявить влияние изменяющейся электрической нагрузки на характер переходных процессов.

5. Провести эксперименты на реальной установке для проверки эффективности предложенных технических решений и проверки адекватности математической модели.

Поставленные задачи решались путем проведения теоретических и экспериментальных исследований. В работе использованы основные положения теоретических основ электротехники и электрических машин, методы современного компьютерного моделирования (MATLAB 7.0 с пакетом расширения Simulink 6.0, ДИЗЕЛЬ-РК), математических вычислений и обработки результатов (Mathcad 2001, Microsoft Office Excel 2003).

Экспериментальные исследования проводились в организации ООО МПП «Энерготехника». При проведении экспериментальных исследований использовались современные приборы для визуального контроля и записи электрических величин.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается корректным применением положений теоретических основ электротехники, электрических машин и электропривода, апробированных методов компьютерного моделирования электротехнического комплекса и результатами эксплуатационных испытаний.

На защиту выносятся:

1. Для каждой нагрузки ДЭС имеет место минимальный расход топлива при строго определенной частоте вращения вала дизеля, причем с уменьшением нагрузки оптимальные значения расхода топлива будут смещаться в сторону снижения оборотов приводного дизеля от номинального до холостого хода.

2. В условиях переменной частоты работы дизеля стабилизация частоты и величины выходного напряжения решается путем введения в структуру автономной электростанции преобразователя частоты.

3. Разработанная математическая модель позволяет выявить влияние параметров системы (инерционных постоянных дизеля, его системы управления, электрогенератора, а также параметров фильтров на входе и выходе преобразователя частоты) на статические и динамические характеристики автономной электростанции с преобразователем частоты.

4. Расчетным путем показано, что выбор варианта электроснабжения от автономного источника или от централизованной сети определяется сочетанием двух параметров: мощности нагрузки и расстоянием до централизованной сети. При нагрузке 200 кВт зона эффективного применения автономной ДЭС располагается на расстоянии около 5 км от централизованной сети, а при нагрузке 500 кВт - на расстоянии около 4 км.

Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в следующем:

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность снижения удельного потребления топлива на 1 кВт-ч вырабатываемой электроэнергии в условиях работы ДЭС на переменную нагрузку.

2. Разработан способ управления ДЭС, обеспечивающий снижение значения показателя удельного расхода топлива (г/кВт-ч) и увеличение ресурса установки при эксплуатации в режимах с изменяющейся нагрузкой.

3. Разработан автономный электротехнический комплекс, включающий дизель-генератор, преобразователь частоты и информационно -измерительный блок управления и стабилизации параметров генерируемого напряжения, который позволяет генерировать электрическую энергию заданного качества при переменной частоте вращения дизельного двигателя и влиянии внешних и внутренних возмущающих воздействиях.

На предложенный электротехнический комплекс получен патент на полезную модель №97883 «Дизель-генераторная установка» [64].

Практическая ценность работы определяется следующим:

Разработан принцип построения автономной системы электроснабжения электротехнического комплекса на основе ДЭС с переменной частотой вращения вала дизеля, который обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик и технико-экономических показателей: снижение расхода топлива, увеличение ресурса дизельного двигателя, качество генерируемой энергии, стабильность частоты и напряжения, уровень вредных выбросов в атмосферу и теплового загрязнения.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на Международных научно-технических конференциях «Энергоэффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий» (г. Мариуполь, 2008 г.), «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (г. Тольятти, 2009 г.), «Актуальные проблемы энергетики АПК» (г. Саратов, 2010 г.), Всероссийских научно-практических конференциях «Инновационные технологии в обучении и производстве» (г. Камышин, 2008 г., 2009 г.), «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (г. Саратов, 2009 г.), конференциях «Разработки молодых ученых в области повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов», приуроченных к 10-й, 11-й, 12-й специализированным выставкам «Энергетика. Энергоэффективность» (г. Саратов, 2008 г., 2009 г., 2010 г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объём диссертации.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения; содержит 123 страницы, в том числе 48 рисунков и 3 таблицы. Список использованной литературы включает 107 наименований.

Благодарности коллегам по работе и научному руководителю.

Автор выражает благодарность всем преподавателям и сотрудникам кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» СГТУ, а также сотрудникам предприятия ООО МПП «Энерготехника», работавшим вместе с ним над проведением экспериментов. Особую благодарность автор выражает научному руководителю доктору технических наук Степанову Сергею Федоровичу за ценные указания при выполнении данной диссертационной работы.

Выводы по главе 4

1. В качестве показателя экономической эффективности разработанного электротехнического комплекса принят расход топлива на 1 кВт-ч выработанной электроэнергии при работе ДЭС с переменной частотой вращения дизельного двигателя.

2. Предложена методика расчета себестоимости выработанной электроэнергии на ДЭС, которая учитывает только топливную составляющую и приведен расчет расхода топлива ДЭС для типового графика суточной нагрузки.

3. Выявлены диапазоны, где экономически выгодно устанавливать автономные источники электроэнергии в зависимости от длины линии и мощности нагрузки. При нагрузке 200 кВт зона эффективного применения автономной ДЭС располагается на расстоянии более 5 км от централизованной сети, а при нагрузке 500 кВт - уже на расстоянии более 4 км.

4. Экспериментальные исследования показали, что экономия топлива при работе ДЭС с переменной частотой вращения дизеля составляет около 10-12 % по сравнению с ДЭС типовой структуры.

Заключение

1. Предложен принцип построения автономной ДЭС с переменной частотой вращения дизеля, основанный на управлении режимом работы дизельного двигателя в зависимости от нагрузки электропотребления.

2. Разработан способ управления двигателем внутреннего сгорания ДЭС, позволяющий уменьшить удельный расход топлива при производстве электроэнергии на электростанциях малой мощности в режимах работы с низким коэффициентом загрузки.

3. С помощью программного комплекса МАТЬАВ+8тшИпк разработана математическая модель электротехнического комплекса, которая позволяет проводить исследования различных режимов.

4. Проведен теоретический расчет применения ДЭС с переменной частотой вращения дизельного двигателя, который показал, что расход топлива а, следовательно, и себестоимость выработанной электроэнергии меньше по сравнению с ДЭС, выполненной по типовой схеме.

5. Выявлены диапазоны, где экономически выгодно устанавливать автономные источники электроэнергии или целесообразна передача от централизованной энергосистемы в зависимости от длины линии и мощности нагрузки.

6. В ООО МПП «Энерготехника» при непосредственном участии автора на действующей установке проведены экспериментальные исследования. Обработка полученных результатов показала, что экономия топлива при работе ДЭС с переменной частотой вращения дизеля составляет около 10-12 % по сравнению с ДЭС типовой структуры.

1. Антипов, М.А. Дизель-электрический агрегат в гибридной системе с возобновляемыми источниками энергии / М.А. Антипов, В.Н. Белов, А.Б. Михайлин // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2007. С.51-53.

2. Арбузова, Ю.С. Анализ состояния и направлений развития дизель-генераторостроения в России /Ю.С. Арбузова, С.Н. Костеников, A.A. Рябов, // XXX Юбилейная Неделя науки СПбГТУ: Материалы межвуз. науч. конф., СПб. 2002. С.15-17.

3. Артюхов, И.И. Повышение эффективности систем автономного электроснабжения на объектах нефтегазовой промышленности / И.И.Артюхов, А.В.Коротков // Проблемы электроэнергетики: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2006. С.4-16.

4. Артюхов, И.И. Автономные инверторы тока в системах электропитания / И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин, В.А. Серветник Саратов: Сарат. политехи, ин-т, 1992.- 152 с.

5. Байков, Б.П. Дизели: Справочник / Б.П. Байков, С.М. Баранов, В.А. Ваншейдт. Л.: Машиностроение, 1964. - 600 с.

6. Бедфорд, Б. Теория автономных инверторов / Б. Бедфорд, Р. Хофт; Пер. с англ.- М.: Энергия, 1969 280 с.

7. Белоусенко, И.В. Реконструкция электростанций собственных нужд ОАО «Газпром» / И.В. Белоусенко, И.А. Трегубов // Энергетик. 2000. № 10.-С.8-9.

8. Бернштейн, И.Я. Тиристорные преобразователи частоты без звена постоянного тока / И.Я. Бернштейн М.: Энергия, 1968. 88 с.

9. Божков, М.И. Энергосбережение это оптимизация производства и потребления энергии / М.И. Божков // Электрика. 2010. №1. - С. 3-8.

10. Борисов Ю.В. О применении газотурбинных генераторов в энергосистемах России / Ю.В. Борисов, Ю.Е. Гуревич, А.И. Пойдо // Электричество. 1995. № 10.

11. Бут, Д.А. Бесконтактные электрические машины / Д.А. Бут. М.: Высшая школа, 1990.- 416 с.

12. Волков, A.B. Коэффициент мощности асинхронного электропривода с непосредственным преобразователем частоты с широтно-импульсной модуляцией / A.B. Волков // Электротехника. 2002. № 9. С. 12-21.

13. Володин, А.И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания / А.И. Володин; 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1990. 256 с.

14. Вольдек, А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. JL: Энергия, 1978. 832 с.

15. Герасимов, А. Дизель-генераторные электростанции. Работа при переменной частоте вращения дизеля / А .Герасимов, В. Толмачев, К. Уткин // Новости электротехники. 2005. №4.

16. Гергенов, С.М. Характеристики автомобильных двигателей. Стендовые испытания дизелей / С.М. Гергенов. Улан-Удэ: ВСГТУ 65 с.

17. Герман-Галкин, С.Г. Matlab & Simulink. Проектирование механотрон-ных систем на ПК / С.Г. Герман-Галкин. СПб.: КОРОНА-Век, 2008. 368 с.

18. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

19. Готра, З.Ю. Датчики: Справочник / З.Ю. Готра, Л.Я. Ильницкий, Е.С. Полищук. JIbbîb: Каменяр, 1995. - 312 с.

20. Григораш, О.В. Асинхронные генераторы в системах автономного электроснабжения / О.В. Григораш // Электротехника. 2002. № 1. С. 30 - 34.

21. Григораш, О.В. К вопросу электромагнитной совместимости основных функциональных узлов систем автономного электроснабжения / О.В. Григораш, A.B. Дацко, C.B. Мелехов // Промышленная энергетика. 2001. №2. С. 44-46.

22. Гуревич Ю.Е. Проблемы обеспечения надёжного электроснабжения потребителей от газотурбинных электростанций небольшой мощности / Ю.Е. Гуревич, Л.Г. Мамикоянц, Ю.Г. Шакарян // Электричество. 2002. № 2.

23. Гуров, A.A. Расчет энергетических показателей источников питания для систем автономного электроснабжения / A.A. Гуров, H.A. Каримский // Электротехника. 2002. № 11. С. 14 - 18.

24. Двигатели внутреннего сгорания /под ред. J1.K. Коллерова. М. Л.: Машиностроение, 1965. - 456 с.

25. Дьяченко, Н.Х. Теория двигателей внутреннего сгорания / Н.Х. Дьяченко. Л.: Машиностроение, 1974. 552 с.

26. Ершов, М.С. Энергетические показатели устойчивости асинхронных многомашинных промышленных комплексов / М.С. Ершов, A.B. Егоров, A.C. Одинец // Промышленная энергетика. 1999. № 2. С. 20 - 23.

27. Жежеленко, И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, Н.Л. Рабинович, В.М. Божко Киев: Техника, 1981.-160 с.

28. Завалишин, В.В. Дизель-генераторная установка автономного электроснабжения с микропроцессорной системой управления /В.В. Завалишин // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. №3 (47).-С. 38-41.

29. Завалишин, В.В. Экономия топлива при генерации электроэнергии дизель-генераторной установкой с переменной частотой вращения дизеля /В.В. Завалишин // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. №3 (46) С. 128-135.

30. Завалишин, Д.А. Преобразователи частоты на полупроводниковых триодах для регулирования скорости асинхронных двигателей / Д.А. Завалишин, Г.И. Новикова, Чжен Бин-Ган II Электричество. 1962. №11- С.37-44.

31. Затопляев, Б.С. Место малой энергетики в энергетическом балансе России / Б.С. Затопляев, И.Я. Редько// Малая энергетика. 2004. №1. С. 4-11.

32. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники / Г.С. Зиновьев. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001.

33. Иванов, А.Г. Аналогоцифровые и цифроаналоговые преобразователи: методич. пособие / А.Г. Иванов, В.Д. Кулажский, C.B. Матющенко. Хабаровск, 2001.-40 с.

34. Иванов-Смоленский, А.В. Электрические машины: учебник для вузов /А.В. Иванов-Смоленский. М.:МЭИ, 2006. 532 с.

35. Кажинский, Б.Б. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности / Б.Б. Кажинский. М.: Госэнергоиздат, 1950. — 72 с.

36. Кантер, И.И. Преобразовательные устройства в системах автономного электроснабжения / И.И. Кантер. Саратов: СГТУ, 1989. - 208 с.

37. Кантер, И.И. Система централизованного электроснабжения на базе параллельно работающих преобразователей частоты / И.И. Кантер, Ю.Б. То-машевский, Ю.М. Голембиовский // Электричество. 1991. - №1. - С.39 - 47.

38. Категорийность электроприемников промышленных объектов ОАО «Газпром»: Ведомственный руководящий документ ВРД 39-1.21-072-2003. -М.: ВНИИгаз, 2003. 22 с.

39. Ковалев, Ф.И. Стабилизированные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением / Ф.И.Ковалев, Г.П. Мосткова, В.А.Чванов.- М.: Энергия, 1972. 152 с.

40. Комаров, Д.Т. Резервные источники электроснабжения сельскохозяйственных потребителей / Д.Т. Комаров, Н.Ф. Молоснов. М.: Энергоатомиз-дат, 1990.-88 с.

41. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин / И.П. Копылов. М.: Высшая школа, 2001. - 327 с.

42. Кошелев, A.A. Что препятствует использованию в России возобновляемых природных энергоресурсов / A.A. Кошелев // Энерго Инфо. 2007. №3.- С.12-17.

43. Лабейш, В.Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учеб. пособие / В.Г. Лабейш. СПб.: СЗТУ, 2003. - 79 с.

44. Левин, В.М. Управление электропотреблением энергетической системы: учеб. пособие / В.М. Левин, Б.Н.Мошкин Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - 88 с.

45. Лукутин, Б.В., Сипайлов Г.А. Использование механической энергии возобновляемых природных источников для электроснабжения автономных потребителей. / Б.В. Лукутин, Г.А. Сипайлов Фрунзе, 1987. - 134 с.

46. Марченко, O.B. Анализ области экономической эффективности ветро-дизельных электростанций / О.В. Марченко, C.B. Соломин // Промышленная энергетика. 1999. № 2. -С.49-53.

47. Мелещин, В.И. Транзисторная преобразовательная техника / В.И. Ме-лещин. М.: Техносфера, 2005. 632 с.

48. Михайлов А.К., Сухарь Г.А. Автономное или централизованное электроснабжение? Границы экономической эффективности / А.К. Михайлов, Г.А. Сухарь // Новости ЭлектроТехники. 2006. - № 2(38).

49. Нежданов, И.В. Инверторы на тиристорах / И.В. Нежданов. M.-JL, Энергия, 1965. 112 с.

50. О построении мощных инверторов напряжения на IGBT / В.А.Барский, М.Г. Брызгалов, Н.А.Горяйнов //Техшчна електродинамша, 1998. Спец. ви-пуск 2. - Т. 1. - С.80-83.

51. Облакевич, C.B. Расчет предельно допустимой мощности двигательной нагрузки, запитываемой от автономной ДЭС / C.B. Облакевич // Промэлек-тро. 2006. №3.

52. Патент на изобретение №2025863. Система автономного электроснабжения. Заявл. 29.09.1992, опубл. 30.12.1994. Авторы: А.Д. Ильинский, Е.Ф. Ненашко, A.B. Сафронов и др.

53. Патент на изобретение №2151461. Автономный источник с асинхронным генератором. Заявл. 08.06.1998, опубл. 20.06.2000. Авторы: Н.И. Богатырев, О.В. Вронский, Е.А. Зайцев и др.

54. Патент на изобретение №2170914. Способ снижения эксплуатационного расхода топлива силовой установкой и устройство для его осуществления.

55. Заявл. 05.01.2000, опубл. 20.07.2001. Авторы: C.B. Тимохин, А.П. Уханов, A.B. Николаенко и др.

56. Патент на изобретение №2253741. Способ функционирования автономной электростанции. Заявл. 16.06.2003, опубл. 10.12.2004. Авторы: A.B. Орлов, В.З. Ройк.

57. Патент на изобретение №2282733. Способ снижения расхода топлива в дизельных электростанциях. Заявл. 10.03.2005, опубл. 27.08.2006. Авторы: М.С. Гринкруг, Я.С. Гринкруг, Ю.И. Ткачева.

58. Патент на полезную модель №57711. Заявл. 27.04.2006, опубл. 27.10.2006. Авторы: В.М. Киселев, А.Е. Фишков.

59. Патент на полезную модель 97883 МКИ H 02 G 7/16. Дизель-генераторная установка. Заявл. 15.04.2010; опубл. 20.09.2010. Авторы: В.В. Завалишин, С.Ф. Степанов, И.И. Артюхов и др.

60. Пинский, Ф.И. Перспективы комплексного совершенствования дизелей информационными связями и компьютерными технологиями в адаптивном управлении / Ф.И. Пинский // Двигателестроение. 2002. №1. С. 14-16.

61. Писарев, A.JI. Управление тиристорными преобразователями (системы импульсно-фазового управления) / A.JI. Писарев, Л.П. Деткин. М.: Энергия, 1975.-264 с.

62. Почтарев, Н. Ф. Быстроходные четырехтактные дизели / Н.Ф. Почта-рев. Военное из-во МО СССР, М.: 1965. 200 с.

63. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007.-552 с.

64. Преображенский, В.И. Полупроводниковые выпрямители / В.И. Преображенский. М.: Энергоатомиздат, 1986. 136 с.

65. Прутчиков, И.О. Экспериментальная оценка эффективности частотного пуска дизель-генераторных установок от статического преобразователя частоты / И.О. Прутчиков, В.В. Комлюк, А.К. Воробьев / Двигателестроение. 2003. №2.-С. 37-39.

66. Рабинович, 3.Я. Электроснабжение и электрооборудование магистральных газопроводов / З.Я. Рабинович. М.: Недра, 1976. — 256 с.

67. Развитие возобновляемых источников энергии в России: возможности и практика (на примере Камчатской области): Сборник. М.: ОМННО «Совет Гринпис», 2006. - 92 с.

68. Розанов, Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники / Ю.К. Розанов. М.: Энергия, 1979. - 392 с.

69. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники / Ю.К. Розанов // М.: Энер-гоатомиздат, 1992. 296 с.

70. Руденко, B.C. Преобразовательная техника / B.C. Руденко, В.И. Сенько, И.М. Чиженко // 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1983.-431 с.

71. Руководство по эксплуатации «Генераторы синхронные серии 2С», 2007. 69 с.

72. Савельев, Г.М. Повышение эксплуатационной надежности автомобильных дизелей ЯМЗ с наддувом: учеб. пособие/ Г.М. Савельев, Б.Ф. Лям-цев, Е.П. Слабов //. М.: 1988. 96 с.

73. Свидетельство на полезную модель №31697. Дизельная электростанция. Заявл. 08.04.2003, опубл. 20.08.2003. Авторы: М.А. Антипов, Ю.Д. Во-дяницкий.

74. Солодовников, В.В. Микропроцессорные автоматические системы регулирования: учеб. пособие /В.В. Солодовников, В.Г. Коньков, В.А. Суханов М.: Высшая школа, 1991. 255 с.

75. Сошинов, А. Г. Накопители энергии в электроэнергетических системах: учеб. пособие / А. Г. Сошинов, Г. Г. Угаров Волгоград: РПК «Политехник», 2007. 105 с.

76. Степанов, С.Ф. «Гибридные» комплексы автономного электроснабжения как путь экономии исчерпаемых ресурсов / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2007.-С. 93-96.

77. Степанов, С.Ф. Дизель-генераторные электростанции с преобразователем частоты в режиме переменной частоты вращения дизеля / С.Ф. Степанов,

78. B.В. Завалишин // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009.-С. 32-37.

79. Степанов, С.Ф. Некоторые аспекты применения силовой преобразовательной техники в автономных источниках электроснабжения /

80. C.Ф.Степанов, И.И.Артюхов, А.В.Коротков // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2004. №4(5). С. 91-96.

81. Степанов, С.Ф. Снижение расхода топлива дизельной электростанцией при переменной частоте вращения вала дизеля / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Энергосбережение в Саратовской области. 2009. №2 (36). С. 44-45.

82. Степанов, С.Ф. Снижение расхода топлива на автономных электростанциях, содержащих несколько дизель-генераторов и накопитель энергии / С.Ф. Степанов, В.В. Завалишин // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2008.-С. 25-31.

83. Стрелков, Ю. И. Перспективы развития дизельных электрических станций // Ю.И. Стрелков, C.B. Шарапов, Д.В. Мельников / Промышленная энергетика 2001. №11 С 28-31.

84. Строев, В.А. Математическое моделирование элементов электрических систем / В.А. Строев, C.B. Шульженко М.: Изд-во МЭИ, 2002.- 56 с.

85. Техническое описание и инструкция по эксплуатации «Дизель Д145Т». Владимир, 2007. 46 с.

86. Торопцев, Н.Д. Асинхронные генераторы для автономных электроэнергетических установок / Н.Д. Торопцев // Библиотека электротехника, приложение к журналу «Энергетик». М.: НТФ «Энергопрогресс», 2004. №7(67). -88 с.

87. Файбисович, Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей / Д.Л. Файбисович. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. 350 с.

88. Файнлейб, Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: справочник / Б.Н. Файнлейб, 2-е изд., перераб. и доп.-Л.: Машиностроение, 1990.352 с.

89. Федоров, A.A. Основы электроснабжения промышленных предприятий / A.A. Федоров, В.В. Каменева. М.: Энергия, 1979. - 408 с.

90. Фишман, В. Быть или не быть собственному источнику электроснабжения на предприятии / В. Фишман // Новости электротехники. — 2003. № 4(22).-С. 82-85.

91. Фомин, Ю.Я. Судовые двигатели внутреннего сгорания: учебник / Ю.Я. Фомин, А.И. Горбань, В.В. Добровольский. Л.: Судостроение, 1989. -344 с.

92. Хачиян, A.C. Двигатели внутреннего сгорания. Учебник для вузов по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование» / A.C. Хачиян, К.А. Морозов, В.Н. Луканин М.: Высшая школа, 1985. - 311 с.

93. Хватов, О.С. Дизель-генераторная электростанция с переменной частотой вращения вала / О.С. Хватов, А.Б. Дарьенков, И.М. Тарасов // Вестник Ивановского государственного энергетического университета имени В.И. Ленина. 2010. №2.

94. Черных, И.В. Simulink: среда создания инженерных приложений / И.В. Черных; под общ. ред. В.Г. Потёмкина. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. 496 с.

95. Чивенков, А.И. Преобразователи параметров электрической энергии: учеб. пособие / А.И. Чивенков. Н.Новгород, 2000. - 172 с.

96. Штерн, В.И. Эксплуатация дизельных электростанций / В.И. Штерн. -М.: Энергия, 1980. 120 с.

97. Щеглов, А.А. Регулирование частоты вращения судового двигателя внутреннего сгорания / А.А. Щеглов. Вестник МГТУ. 2006. Т.9. №2. С. 312317.

98. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.endress24.ru

99. Endress. Промышленная программа 2008/2009. 72 с.

100. Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies. IEEE Standard 421.5-1992, August 1992.

101. Sim Power Systems for Use with Simulink / Hydro-Quebec TransEnergie Technologies, 2000. 522 c.