CC BY
42
УДК 621.311.23 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-206-214
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА МИНИ-ТЭЦ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ
Е.Н. Соснина, О.В. Маслеева, Е.В. Крюков, Н.И. Эрдили
Приведены результаты экологической оценки жизненного цикла мини-ТЭЦ с газопоршневыми двигателями, работающими на природном газе и биогазе, и с дизельными двигателями. Выполнен расчет материального и энергетического потоков жизненного цикла энергоустановок, а также экологического воздействия на атмосферный воздух, водный бассейн и почву. Установлено, что максимальное воздействие оказывает жизненный цикл биоэнергетических установок, а при учете сжигания топлива -мини-ТЭЦ с дизельными двигателями. Данные исследования могут быть полезны при выборе типа двигателя при проектировании мини-ТЭЦ с учетом экологического фактора.
Ключевые слова: мини-ТЭЦ, жизненный цикл, экологическая оценка, газопоршневой двигатель, дизельный двигатель, биогазовая установка.
Доктриной энергетической безопасности Российской Федерации (утв. Указом Президента Российской Федерации от 13 мая 2019 г. № 216) ставятся задачи по обеспечению страны топливно-энергетическими ресурсами, повышению эффективности их использования, а также снижению антропогенного воздействия топливно-энергетического комплекса на окружающую среду [1]. Мероприятия программы направлены на развитие энергосбережения и повышение энергоэффективности, развитие использования возобновляемых источников энергии, повышение экологической эффективности энергетики, снижение выбросов парниковых газов, эффективное использование природных ресурсов и потенциала энергетического сектора.
Применение мини-ТЭЦ [2] перспективно для энергообеспечения городов и объектов, удаленных от энергоснабжающих организаций [3]. Наибольшее количество мини-ТЭЦ функционируют в добывающих отраслях, что объясняется большой удаленностью объектов от энергосистем и большой стоимостью строительства ЛЭП. На предприятиях мини-ТЭЦ могут сооружаться в качестве основного, дополнительного или резервного источника электроэнергии.
Комбинированное производство тепло- и электроэнергии на мини-ТЭЦ способствуют более экологичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на ТЭС и тепловой энергии на котельных установках, а также улучшению экологического состояния окружающей среды.
Основными достоинствами мини-ТЭЦ являются: низкая стоимость вырабатываемой тепло- и электроэнергии, значительное снижение потерь электрической и тепловой энергии за счет их приближения к потребителям, автономность функционирования, повышение надежности теплоснабжения, возможность быстрого строительства, быстрая окупаемость, низкий расход топлива, широкая гамма использования различных видов топлива, экологическая безопасность.
Выбор типа, мощности и количества энергоустановок (ЭУ) на мини-ТЭЦ определяется большим количеством факторов: требованиями надежности, наличием топлива, климатической зоной, типом сопряжения с энергетическими сетями, режимами работы потребителей и др. Для мини-ТЭЦ мощностью от 100 кВт до 4 МВт лучшими характеристиками обладают газопоршневые агрегаты, а при больших мощностях - газотурбинные. Дизельные двигатели рекомендуются для негазифицированных районов [4, 5].
В качестве топлива на мини-ТЭЦ используются природный газ и дизельное топливо. К установкам возобновляемой энергетики относятся биогазовые установки. В качестве топлива для них возможно использование биогаза, который может быть полу-
206
чен из органических отходов животноводства [6]. Также к достоинствам использования биотоплива относятся экономия затрат на очистных сооружениях и сокращение выбросов парниковых газов [7,8].
Целесообразность выбора вида двигателя для привода электрогенератора мини-ТЭЦ определяется техническими, экономическими и экологическими факторами. В ряде случаев экологический критерий может оказаться решающим.
Обычно оценка воздействия на окружающую среду проводится только для этапа эксплуатации энергоустановки, что является не вполне объективным. Одним из методов, позволяющих проводить полную экологическую оценку, является метод оценки жизненного цикла (ОЖЦ).
Жизненный цикл (ЖЦ) включает в себя все этапы, начинающиеся от добычи природных ресурсов и оканчивающиеся утилизацией оборудования. Метод ОЖЦ может помочь выявить особенности экологических проблем и возможности улучшения экологических аспектов продукции в различные моменты ее жизненного цикла [9].
Целью данной работы являлась оценка жизненного цикла мини-ТЭЦ с газопоршневыми двигателями (на природном газе и биогазе) и с дизельными двигателями.
Исходными данными для проведения экологической оценки является перечень материалов, из которых состоят энергоустановки, и их масса. Масса составляющих энергоустановку частей была определена по техническим характеристикам завода-изготовителя.
Для проведения оценки жизненного цикла были рассмотрены следующие материалы, из которых состоят энергоустановки: двигатель (сталь, чугун, алюминий); генератор (сталь, медь); контейнер (сталь).
Также были учтены процессы добычи и производства топлива - природного газа и дизельного топлива.
Жизненный цикл был разбит на следующие единичные процессы, исходя из применяемых материалов и видов промышленности:
добыча полезных ископаемых (железной, медной руды, бокситов, газа, нефти); производство материалов (чугуна, стали, меди, алюминия, дизельного топлива);
производство источников энергии;
процесс утилизации (чугуна, стали, меди, алюминия).
Для проведения ОЖЦ были выбраны мини-ТЭЦ мощностью порядка 100 кВт. Биогазовая ЭУ состоит из биогазовой установки, работающей на навозе животноводческого комплекса, и газопоршневой мини-ТЭЦ, работающей на биогазе. Технические характеристики ЭУ [10] приведены в табл. 1.
Таблица 1
Технические характеристики рассматриваемых^ ЭУ_
Вид ЭУ Биогазовая Газопоршневая Дизельная
Тип двигателя Caterpillar G3406 (DM8660) Caterpillar G3406 (DM5447) Д266.4 Минский моторный завод
Топливо биогаз природный газ дизельное топливо
Электрическая мощность, кВт 103 125 100
Расход топлива 37,6 нм3/ч 39 нм3/ч 27,3 кг/час
Масса, кг 4082 4928 4500
Установка для получения биогаза БИОЭН-1 Вместимость биореактора 100 м3 - -
Полная масса, кг 16830 4928 4500
Массы материалов, из которых состоят энергоустановки, приведены в табл. 2. Расход топлива принят за 1 год эксплуатации.
При анализе жизненного цикла были рассмотрены следующие направления воздействия:
а) материальный поток - потребление природных ресурсов и воды, отчуждение территории;
б) энергетический поток - включены входные энергетические потоки. В исследовании учитывается только расход электроэнергии;
в) экологическое воздействие - включены входные потоки, исходя из видов используемых материалов и видов промышленности. В исследовании учитывались сброс сточных вод, выброс вредных веществ в атмосферный воздух, образование отходов, эмиссия парниковых газов, тепловое загрязнение.
Таблица2
Массы материалов, из которых состоят энергоустановки, и топлива
Материал Масса материалов ЭУ, кг
Биогазовая Газопоршневая Дизельная
Сталь 13416 1514 1383
Чугун 2856 2856 2608
Медь 150 150 137
Алюминий 408 408 373
Всего 16830 4928 4501
Топливо 329,4 тыс. м3 341,6 тыс. м3 239148 кг
Материальный поток. Для размещения мини-ТЭЦ необходимо провести отчуждение земель определенной площади, которая зависит от вида и мощности станции. Площади мини-ТЭЦ представлены в табл. 4.
Для производства и эксплуатации мини-ТЭЦ необходимо использование природных ресурсов, таких как невозобновляемые природные ресурсы - руды металлов и органическое топливо, возобновляемые природные ресурсы - навоз, как сырье для получения биогаза. Расчет потребления природных ресурсов произведен исходя из массы материалов, используемых для производства ЭУ и удельных величин образования отходов [11] на всех этапах жизненного цикла. Результаты расчета потребления природных ресурсов приведены в табл. 4. Для топлива исходными данными были объем природного газа (тыс. м3) и масса дизельного топлива (т), сжигаемые за год.
Потребление воды происходит на всех этапах жизненного цикла энергоустановок. Вода используется во всех видах промышленности. Количество и качество используемой воды зависит от вида промышленности, используемой технологии и сырья. Вода в системах производственного водоснабжения используется для охлаждения оборудования, используется как среда, поглощающая и транспортирующая примеси, используется в качестве растворителя реагентов. Расчет потребления воды на производство ЭУ выполнен согласно удельным нормам водопотребления на технологические операции [12].
Норма водоотведения определяется нормой водопотребления и потерями воды в процессе ее использования в соответствии с принятой схемой водоснабжения производства. При установлении нормы водоотведения учитывается: целесообразность извлечения и использования ценных примесей, содержащихся в сточных водах, необходимая степень очистки сточных вод от загрязнений, требования, предъявляемые к производственной воде при применяемой системе водоснабжения. Расчет сброса сточных вод на производство ЭУ выполнен согласно удельным нормам на технологические операции (табл. 3). Результаты расчета водопотребления и водоотведения в процессе жизненного цикла энергоустановок показаны в табл. 3 и на рис. 1.
Таблица 3
Результаты расчета объёма сточных вод в процессе жизненного цикла энергоустановок_
Тип ЭУ Этапы ЖЦ
Добыча Производство Утилизация Всего
Водопотребление, м3
Биогазовая 245 1455 181 1881
Газопоршневая 93 436 63 592
топливо 146 - 146
Дизельная 85 398 57 541
топливо 750 145 - 895
Объём сточных вод, м3
Биогазовая 15,2 308 70,8 394
Газопоршневая 6 92 24,7 123
топливо 21 - - 21
Дизельная 6 84 22,6 112
топливо 62 48 - 111
Условная масса вредных веществ, кг
Биогазовая 70 512 2,1 585
Газопоршневая 66 174 0,7 241
топливо 58 - - 58
Дизельная 9,4 159 0,7 169
топливо 1956 7722 - 9678
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
оиогазовая газогюршневая дизельная
■ потр еоленне воды3
■ о съем гт очных вод. мЗ
■ Условная масса вр едных веществ в сточных водах, кг
Рис. 1. Результаты расчета водопотребления, водоотведения, условной массы вредных веществ в сточных водах для жизненного цикла ЭУ
Энергетический поток. Потребление электроэнергии происходит на всех этапах жизненного цикла: добычи полезных ископаемых, черной и цветной металлургии, машиностроении и при утилизации образующихся отходов. Расчет расхода электроэнергии был произведен на основе массы составляющих материалов энергоустановки и удельных расходов электрической энергии [13]. Результаты расчета расхода электроэнергии по этапам жизненного цикла ЭУ приведены в табл. 4.
1 || I- 1—
Таблица 4
Тип ЭУ Потребление электроэнергии, тыс. кВт-ч
Добыча Производство Утилизация Транспортировка Всего
Биогазовая 5,2 25,7 4,1 - 35
Газопоршневая 1,6 13,5 1,5 - 17
топливо 29,2 - - 53,8 29
Дизельная 1,4 12,1 1,3 - 15
топливо 31,5 10,9 0,0 0,7 43
Экологическое воздействие. Загрязнение водного бассейна. Для оценки токсичности сточных вод в процессе производства была определена условная масса загрязненных примесей исходя из показателя относительной опасности сброса вредного вещества в водоем и общей массы вредных веществ. Показатель относительной агрессивности загрязняющего вещества зависит от предельно допустимой концентрации вещества. Результаты расчета условной массы вредных веществ на этапах жизненного цикла ЭУ показаны в табл. 3 и на рис. 1.
Загрязнение атмосферы. Процесс добычи полезных ископаемых и производственные процессы сопровождаются выбросами токсичных веществ в атмосферный воздух. Расчет приведенной массы вредных веществ выполнен на основе удельных выбросов и величин ПДК. Объем и концентрации загрязняющих веществ в дымовых газах мини-ТЭЦ были рассчитаны в соответствии с техническими характеристиками двигателей [14, 15].
Приведенная масса (М) годового выброса вредных веществ в атмосферу определяется по [16]:
N
М = х А • т,
7=1
где N - общее число примесей, выбрасываемых источником в атмосферу; А7 - показатель относительной агрессивности примеси 7-го вида, усл. т/т; т7 - масса годового выброса примеси 7-го вида в атмосферу, т/год.
Значение А7 определяется по формуле
А7 = а7 • а7 • 57,
где а\ - показатель относительной опасности примеси в воздухе, вдыхаемом человеком; а7 - поправка, учитывающая вероятность накопления исходной примеси или вторичных загрязнителей в компонентах окружающей среды и в цепях питания, а также поступления примеси в организм человека неингаляционным путем; 57 - поправка, учитывающая действие на различные реципиенты, помимо человека.
Численное значение показателя а7 определяется по формуле:
а7 =
V
ПДКссСО • ПДКрзСО
ПДКссг • ПДКрзг
где ПДКссео - среднесуточная ПДК оксида углерода в атмосферном воздухе населенных мест; ПДКрзсо - ПДК СО в воздухе рабочей зоны; ПДКссг - среднесуточная ПДК 7-й примеси в атмосферном воздухе; ПДКрз7 - ПДК 7-й примеси в воздухе рабочей зоны.
Результаты расчета приведенной массы загрязняющих веществ для различных видов ЭУ по этапам жизненного цикла показаны на рис. 2, результаты расчета приведенной массы загрязняющих веществ с учетом сжигания топлива - в табл. 5.
дизельная
газопоршневая
оиогазовая
Добыча
■ Производство
■ Утилизация
О 2000 4000 6000 8000
Приведеннаямасса вредныхвеществ. кг
Рис. 2. Приведенная масса вредных веществ для различных видов ЭУ
Эмиссия парниковых газов. Эмиссии парниковых газов присутствует практически на всех этапах жизненного цикла энергоустановок. Эмиссия парниковых газов происходит при добыче нефти и газа, на предприятиях черной и цветной металлургии.
210
В процессе эксплуатации биогазовых, газопоршневых и дизельных ЭУ происходят значительные выбросы парниковых газов за счет сжигания топлива. Исходными данными для расчета выбросов парниковых газов являются массы материалов на каждом этапе ЖЦ и коэффициенты удельных выбросов парниковых газов, а для процесса эксплуатации объем и вид сжигаемого топлива [14, 15]. Результаты проведенного исследования суммарных выбросов для всех видов энергоустановок представлены в табл. 5.
Загрязнение почвы. Образование отходов происходит на всех стадиях жизненного цикла и зависит от вида производства материалов и применяемых технологий. Масса образующихся отходов была рассчитана по значениям удельных показателей образования отходов для конкретного производства [6] и массы материалов по каждому этапу жизненного цикла. Приведенная масса отходов определялась с учетом показателей степени опасности компонента отхода. В табл. 4 приведены результаты расчетов. На рис. 3 показаны приведенные массы отходов по этапам жизненного цикла производства ЭУ без учета топлива.
Тепловое загрязнение. Тепловое загрязнение характеризуется увеличением температуры выше естественного уровня. С учетом того, что современные теплоэнергетические станции имеют КПД не выше 40 %, то неизбежные потери тепла при выработке электроэнергии составят до 60 %. Этим теплом «обогревается» атмосфера и гидросфера. Кроме того, следует учесть, что значительная часть выработанной электроэнергии, в конечном счете, вновь преобразуется в тепло в электронагревательных и технологических установках, осветительных приборах и также рассеивается в окружающую среду. Исследования теплового загрязнения окружающей среды проводили исходя из мощности, КПД, расхода и теплоты сгорания топлива.
Дизельная Г азопоршневая Б «назови
О 500 1000 1500 2000 2500
_ Приведенная пасса отходое. т
■ Дооыча шПроизводство ■ Утилизация
Рис. 3. Приведенная масса отходов по этапам жизненного цикла производства ЭУ
В табл. 5 приведены результаты расчетов оценки жизненного цикла мини-ТЭЦ, работающих на различных видах топлива, включая возобновляемые источники, для материального и энергетического потоков и экологического воздействия, включающего воздействие на атмосферу, воду и почву. Данные представлены отдельно для производства энергоустановок и топлива.
ОЖЦ позволяет провести экологическое сравнение источников энергии на всех этапах, начиная с добычи полезных ископаемых, производства энергоустановок, включая этап получения электроэнергии и утилизации отработанного оборудования с учетом используемого топлива.
ОЖЦ позволяет оценить воздействие потребления природных ресурсов, отчуждение территории, образование отходов, потребление и сброс воды, выброс вредных веществ в атмосферный воздух, эмиссия парниковых газов, тепловое загрязнение, расход электроэнергии.
Таблица 5
Результаты расчета ОЖЦ мини-ТЭЦ_
Направление воздействия Вид ЭУ
Биогазовая Газопоршневая Дизельная
ЭУ топливо ЭУ топливо ЭУ топливо
Площадь станции, м2 20600 - 12,5 - 30 -
Масса природных ресурсов, т 95 - 41 377 37 250
Потребление воды м3 1881 - 592 146 541 895
Масса отходов, т 82 - 37 - 33 11
Приведенная масса отходов, т 2314 - 577 - 521 1754
Объем сточных вод, м3 394 - 123 21 112 111
Условная масса вредных веществ в сточных водах, кг 585 - 241 58 169 9678
Приведенная масса вредных веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух, т 6,8 451 4,9 218 4,5 462
Эмиссия парниковых газов, т СО2 экв. 27 551 10 635 9,2 754
Тепловое загрязнение, ГДж/год 5150 - 7250 - 6400 -
Расход электроэнергии, тыс. кВт-ч 35 - 17 29 15 43
Выводы:
наихудшими экологическими показателями характеризуются биогазовые мини-ТЭЦ, имеющие максимальную величину массы природных ресурсов, площади станции, массы и приведенной массы отходов, потребления и сброса воды, условной масса вредных веществ в сточных водах и выбрасываемых в атмосферный воздух, за счет большей массы, которая включает установку для получения биогаза;
эти же показатели ниже для мини-ТЭЦ с газопоршневыми и дизельными двигателя и отличаются незначительно;
максимальный вклад в ОЖЦ вносит этап производства энергоустановок. Это относится ко всем показателям;
экологическое воздействие теплового загрязнения можно оценить как очень слабое, а по масштабу - точечное;
ОЖЦ топлива по всем экологическим параметрам в несколько раз превышает ОЖЦ самих источников энергии;
при учете процесса сжигаемого топлива наихудшими показателями обладают дизельные мини-ТЭЦ, а биогазовые только выбрасывают вредные вещества и парниковые газы в воздух. Поэтому при наличии сырья для производства биогаза биогазовые мини-ТЭЦ будут иметь большие преимущества.
Список литературы
1. Доктрина энергетической безопасности Российской Федерации (утв. Указом Президента Российской Федерации от 13 мая 2019 г. № 216).
2. Вагин Г.Я., Лоскутов А.Б., Головкин Н.Н., Солнцев Е.Б., Мамонов А.М. Технические и экономические критерии выбора мощности мини-ТЭЦ на промышленных предприятиях // Промышленная энергетика. 2006. №4. С. 38-43.
3. Maghanki M.M., Ghobadian B., Najafi G., Galogah R.J. Micro combined heat and power (MCHP) technologies and applications // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. V. 28, P. 510-524.
4. Bartocci P., Bidini G., Laranci P., Zampilli M., D'Amico M., Fantozzi F. Environmental impact on the life cycle for turbine based biomass CHP plants // Proceedings of the ASME Turbo Expo. 2018.
5. Jablko R., Saniter C., Hanitsch R., Holler S. Technical and economical comparison of micro CHP systems // 2005 International Conference on Future Power Systems. 2005.
212
6. Эдер Б., Шульц Х. Биогазовые установки. Практическое пособие: пер. с нем. Zorg Biogas, 2008. 268 с.
7. Маслеева О.В., Соснина Е.Н., Пачурин Г.В. Экологические аспекты биоэнергетики: монография. Издатель LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Germany, 2012. 93 с.
8. Lontis N.S., Ionel I., Popescu F., Padure G., Apascaritei M. Environmental impact of the co-combustion of butanol and diesel in a micro-cogeneration power plant // Journal of Environmental Protection and Ecology. 2012. V. 13(2). P. 681-687.
9. Соснина Е.Н., Маслеева О.В., Крюков Е.В. Сравнительная экологическая оценка установок нетрадиционной энергетики // Теплоэнергетика. 2015. №8. С. 3-10.
10. Каталог оборудования. Газопоршневые электростанции [Электронный ресурс]. URL: http://www.cogeneration.ru/equipment (дата обращения: 10.02.2021).
11. Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления, 1999.
12. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности / ВНИИ ВОДГЕО. М.: Стройиздат, 1978. 590 с.
13. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Фай-бисовича. 4-е изд., перераб. и доп. М.: ЭНАС, 2012. 376 с.
14. Маслеева О.В., Пачурин Г.В., Соснина Е.Н., Шалухо А.В. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха при сжигании биогаза на когенерационных установках // Экология и промышленность России. 2012. №12. С. 48-50.
15. Соснина Е.Н., Маслеева О.В., Пачурин Г.В., Филатов Д.А. Экологическое воздействие мини-ТЭЦ с газопоршневыми и дизельными двигателями на окружающую среду // Фундаментальные исследования. 2013. №6. С. 76-80.
16. Временная типовая методика «Определение экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды». Выделение вредных веществ в атмосферу при различных технологических операциях примышленных производств. М.: Промэкознание, 1992. 96 с.
Соснина Елена Николаевна, д-р техн. наук, профессор, sosnyna@yandex. ru, Россия, Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева,
Маслеева Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доцент, ovm 1552ayandex.ru, Россия, Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева,
Крюков Евгений Валерьевич, канд. техн. наук, доцент, kryukov@,nntu.ru, Россия, Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева,
Эрдили Наталья Игоревна, аспирантка, erdili.niayandex.com, Россия, Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF THE MINI CHP PLANTS LIFE CYCLE WITH
DIFFERENT TYPES OF ENGINES
E.N. Sosnina, O. V. Masleeva, E. V. Kryukov, N.I. Erdili
The article is devoted to the results of an environmental assessment of the mini-CHP plants life cycle with gas piston engines operating on natural gas and biogas, and with diesel engines. The calculation of the material and energy flows of the power plants life cycle, as
213
well as the environmental impact on the atmospheric air, water basin and soil has been performed. It has been established that the maximum impact is exerted by the life cycle of bioen-ergy plants, and when fuel combustion is taken into account - by mini-CHP with diesel engines. These studies can be useful when choosing the type of engine when designing a mini-CHP, taking into account the environmental factor.
Key words: mini CHP, life cycle, environmental assessment, gas piston engine, diesel engine, biogas plant.
Sosnina Elena Nikolaevna, doctor of technical sciences, professor, sosnyna@yandex. ru, Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev,
Masleeva Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev,
Kryukov Evgeny Valeryevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev,
Erdili Natalya Igorevna, postgraduate, erdili. ni@yandex. com, Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
УДК 62-523.2 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-4-214-219
РЕКОНСТРУКЦИЯ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТЯНУЩЕ-ПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЫ
К.В. Лицин, А.В. Цуканов
Выполнена реконструкция многодвигательного электропривода тянуще-правильной клети машины непрерывного литья заготовок №2 в условиях электрослеп-лавильного производства АО «Уральская Сталь» (г. Новотроицк, Оренбургская обл.). Разработана система управления электроприводом, позволяющая уменьшить растягивающие усилия в слитке при его вытягивании из кристаллизатора, а также система автоматического регулирования системой из двух электроприводов. Управление разработанной системой автоматического регулирования осуществляется по принципу «ведущий-ведомый» на основе известных усилий вытягивания. Выполнено моделирование математической модели в среде S7mul7nk, в программе MATLAB. Произведен анализ графиков, полученных при моделировании динамических режимов, технико-экономический расчёт, подтверждающий целесообразность капиталовложений в проект по реконструкции. Подсчитан экономический эффект реконструкции, который составит около 1,5 млн рублей при сроке окупаемости равным один год.
Ключевые слова: тянуще-правильная машина, слиток, преобразователь частоты, электропривод, векторное управление.
К настоящему времени сталь так и остается одним из основных конструкционных материалов во всём мире. Самым популярным процессом производства стальных заготовок является непрерывное литьё [1-5].
214
