CC BY
13УДК 355.692.2:728.33
Сайданов В.О., Михайлин А.Б., Лафу Ж.Ж.
Saidanov V.O., Mikhailin A.B., Lafu Y. Y.
Критерии качества систем энергоснабжения на основе автоматизированных электростанций с двигателями внутреннего сгорания Quality criteria of power supply systems based on automated power plants with internal combustion
engines
Аннотация:
В статье рассмотрены проблемы обоснования корректных критериев качества систем электроснабжения и автоматизированных электростанций на базе двигателей внутреннего сгорания с позиций теории эффективности целенаправленных процессов, квалиметрии и практики проектирования.
Показано, что в качестве критериев качества систем электроснабжения и автоматизированных электростанций целесообразно использовать характеристики результативности, ресурсоемкости и оперативности.
Abstract:
The article deals with the problems of the correct power supply systems quality criteria justification and automated power plants based on internal combustion engines from the standpoint of the efficiency of purposeful processes theory, qualimetry and design practice.
It is shown that as criteria for the quality of electricity systems and automated power plants it is advisable to use performance, resource intensity and efficiency.
Ключевые слова: система электроснабжения, электростанция, двигатель внутреннего сгорания, техническое задание.
Keywords: electricity system, power plant, internal combustion engine, technical task.
Рациональным способом энергоснабжения объектов малой (распределенной) энергетики, в том числе и военной инфраструктуры, является использование стационарных и передвижных автоматизированных электростанций (ЭС) на базе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) [1]. ЭС на основе дизельных электроагрегатов (ДЭА) успешно применяются не только для аварийного (резервного) электроснабжения, но и в качестве базовых источников электроэнергии. Каждый из ДЭА, укомплектованный необходимыми обеспечивающими системами, функционально составляет отдельный энергетический модуль ЭС. При этом возможна как параллельная работа автономной
12
группы энергетических модулей ЭС в локальной сети, так и работа с внешней сетью. Кроме того, возможно исполнение энергетических модулей в виде когенерационных энергоустановок с утилизацией "бросовой" теплоты ДВС, путем дооборудования последних системами комплексной утилизации теплоты (СКУТ) [2].
Очевидными аргументами в пользу выбора ЭС на базе ДВС в качестве источников энергии являются: универсальность их применения по автономности и климатическим условиям; обширная по единичной мощности, типам и опциям номенклатура пакетируемых электроагрегатов; изначальная приспособленность к транспортированию; максимальная заводская готовность ЭС, собираемых из готовых энергетических модулей и минимальный объем строительной подготовки на месте применения. Последнее имеет особое значение при необходимости оперативного решения проблемы энергоснабжения в отдаленных от сетевой и транспортной инфраструктуры районах — типичных для объектов военной инфраструктуры.
Вместе с тем, именно из-за многовариантности используемых электроагрегатов и их опций, специфичности требований к автономности, электросиловому и переключающему оборудованию, противопожарным и другим обеспечивающим системам постоянно расширяется номенклатура произведенного энергетического оборудования. Такое многообразие, объективно обусловленное необходимостью наиболее полного удовлетворения потребностей Заказчика, затрудняет унификацию производимой продукции и порождает свои проблемы.
Одним из направлений разрешения данного противоречия является определение взвешенного компромисса, обеспечивающего, с одной стороны, необходимое потребительское качество ЭС и систем на их основе, а с другой - приемлемую технологичность на основе отработанных в проектировании и производстве решений энергетических модулей.
Понятно, что упомянутый компромисс должен быть в основном определен на этапе формирования технического задания (ТЗ) на систему энергоснабжения (СЭ) в целом или конкретно на ЭС и окончательно достигнут при проектировании СЭ, так как внесение изменений в конструкцию готового модуля не всегда возможно и всегда затратно.
Взвесить упомянутые компромиссные решения невозможно без определенных критериев качества СЭ и ЭС и понятной методики их применения.
В нормативно-технической литературе достаточно полно представлена номенклатура показателей качества, имеющих прямое отношение к данной предметной области. В частности, основной стандарт "Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания" [3] предлагает перечень из 45 позиций. Вместе с тем, в состав только электросиловой части СЭ на основе ЭС с ДВС помимо электроагрегатов входит коммутационная аппаратура, устройства распределения энергии, устройства управления и защиты. "Добавка" номенклатуры показателей, относящихся к этой аппаратуре [4, 5], составляет около 200 показателей.
Значения названных показателей приводятся в технической документации и учитываются при
13
проектировании как основной аргумент при выборе конкретных комплектующих элементов.
Для примера в таблице 1 приведен перечень тех показателей из упомянутых стандартов, которые называются основными и подлежат обязательному учету.
Таблица 1.
Основные показатели качества функциональных элементов СЭ
Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания Устройства комплектные низковольтные Аппараты электрические высоковольтные
Установившееся отклонение частоты, % Установившееся отклонение напряжения, % Наработка на отказ, ч Назначенный ресурс до капитального ремонта, ч Удельный расход топлива, кг/кВт ч Удельная масса, кг/кВт Электродинамическая стойкость, кА Диапазон регулирования, Статическая точность поддержания заданного параметра, % Частота приемистости, Гц Погрешность основного параметра срабатывания, % Наработка на отказ, ч Срок службы, лет Удельный показатель номинальной мощности, ВА/дм3 Удельная масса, кг/ кВт Номинальный ток, А Максимальное значение аварийного тока цепи, кА Масса, кг Полное время отключения, с Габаритные размеры, мм Коммутационный ресурс, ч Механический ресурс, ч Установленная безотказная наработка, ч
Несмотря на статус "основных", показатели, приведенные в таблице 1, не позволяют непосредственно оценить качество ЭС или СЭ в целом [6-8]. Причина этого состоит в том, что частных характеристик отдельных элементов недостаточно для системной оценки свойств объекта в целом.
Подходящей методологической основой для оценки тех свойств, которые возникают после интеграции элементов в единый комплекс, располагает теория эффективности. В рамках указанной теории качество любой технической системы характеризуется эффективностью процессов ее функционирования. Эффективность как наиболее общее свойство любых целенаправленных процессов (операций) раскрывается через понятие цель операции и объективно выражается степенью достижения этой цели с учетом затрат ресурсов и времени на ее осуществление. Именно результативность, ресурсоемкость и оперативность как фундаментальные операционные свойства являются критериальными и в совокупности используются на практике при оценивании пригодности, превосходства или оптимальности СЭ. Основа методики оценивания эффективности при этом состоит в покомпонентном сопоставлении требуемых и ожидаемых значений показателей целевого результата, а также допустимых и необходимых для этого затрат ресурсов и времени.
Применительно к СЭ на основе ЭС с ДВС существенны три характерных процесса этапа ее жизненного цикла:
1 - создание;
2 - эксплуатация;
3 - перемещение на другой объект или утилизация.
14
Собственно полезный эффект от СЭ - реализация целевых свойств (генерация электрической энергии или комбинированная выработка электроэнергии и теплоты) происходит в процессе штатной эксплуатации. 1-й и 3-й этапы являются обеспечивающими.
Процесс создания СЭ начинается с формирования ТЗ на проектирование и содержит такие частные подпроцессы, как проектирование СЭ в целом и составляющих ее элементов, закупку и изготовление оборудования, транспортирование готовых модулей, монтаж на месте установки, пусконаладку.
При формировании ТЗ целевой процесс эксплуатации СЭ является прогнозным, поэтому оценка его эффективности неизбежно априорна и содержит элементы неопределенности. Главным источником неопределенности является влияние на эффективность функционирования проектируемой СЭ внешних факторов, к которым относятся: эксплуатационные режимы, качество технического обслуживания, кондиционность расходных материалов, подготовленность персонала, экстремальные внешние условия. Классическое (модельное) исследование эффективности в такой ситуации затруднено из-за отсутствия необходимых данных и дефицита времени на принятие решения. Тем не менее, упомянутая оценка принципиально важна именно на данном этапе (до начала изготовления ЭС и обеспечивающих модулей), так как корректирующие действия при этом наиболее действенны. В такой ситуации проблема неопределенности разрешается путем принятия допущения, состоящего в том, что при применении СЭ все внешние факторы будут находиться в требуемых пределах. При этом фактически происходит замена оценки "классической" эффективности СЭ на оценку ее "потенциальной" эффективности (эффективности в идеальных условиях). В большей степени такая "подмена" правомерна для необслуживаемых элементов автоматики и электросилового оборудования (при внедрении соответствующих защит и блокировок), в меньшей -для электроагрегатов. Поэтому условия эксплуатации электроагрегатов всегда оговариваются.
Практическое значение сделанных выше замечаний и сформулированного допущения состоит, во-первых, в определении условий, на которых системные характеристики свойств СЭ и ЭС могут быть "допущены" в качестве составляющих обобщенной оценки эффективности проектируемых процессов.
Во-вторых, в возможности (хотя бы эвристически) составить список трех групп системных свойств (характеристик) элементов СЭ и ЭС по направлениям их влияния: на целевой результат, затраты ресурсов и затраты времени. Формально строго доказать полноту и достаточность составленных таким образом списков существенных свойств и характеристик не представляется возможным. Тем не менее, это позволяет, по крайней мере, конкретизировать вопросы экспертного опроса, при проведении которого происходит "фильтрация" свойств СЭ и ЭС по признаку существенности их влияния на эффективность характерных процессов. Такая конкретика представляется важной, поскольку многообразие свойств теоретически неограниченно. Действительно, списку из N свойств любого объекта с помощью суффикса "ость" всегда можно
15
добавить N +1 свойство. То же самое касается и характеристик (показателей). Предлагаемая же простая методика позволяет декомпозировать проблему определения перечня существенных характеристик СЭ на три более простые задачи.
Характеристики результативности (назначения).
Важнейшей системной характеристикой СЭ является главная энергетическая схема. Схема разрабатывается в соответствии с требованиями ПУЭ под заданную мощность потребителей электроэнергии с учетом требуемой категории надежности электроснабжения, режима нейтрали, значений максимальной и минимальной нагрузок, необходимого алгоритма подключения потребителей, требований к учету электроэнергии и мониторингу состояния элементов схемы.
Свои особенности имеют схемы для аварийного, постоянного, резервного или временного электроснабжения потребителей.
Типовые схемы для аварийного электроснабжения показаны на рис. 1.
Первая схема (рис. 1 а) предназначена для гарантированного электроснабжения выделенной группы потребителей. В постоянном режиме электроснабжение осуществляется от шины (секции С1) постоянного (внешнего) электроснабжения, в аварийном - от дизель-генератора ДГ1 ЭС. Автоматический переключатель (АВР) QS1 обеспечивает блокировку (исключение возможности встречного включения ДГ1 на шину внешнего источника), мониторинг напряжений сети и генератора, автоматический запуск и останов электроагрегата с его расхолаживанием. Автоматические выключатели QF1-3 обеспечивают защиту схемы и источников электроснабжения.
Вторая схема (рис. 1 б) предназначена для гарантированного электроснабжения двух групп потребителей, подключенных к шинам гарантированного электроснабжения СН1-2. В постоянном режиме электроснабжение осуществляется в долях (50 на 50 %) от секций С1 и С2 источника внешнего электроснабжения. При "пропадании" напряжения на одной из секций (С1 или С2) секционный переключатель QS4 обеспечивает передачу нагрузки на вторую секцию (схема "крест"). QF1-5 - автоматические выключатели защиты.
При аварии на обеих секциях с помощью АВР (сблокированные переключатели QS1-4) схема обеспечивает электроснабжение от дизель-генератора ДГ1 ЭС.
Третья (каскадная) схема (рис. 1 в) предназначена для гарантированного электроснабжения особой группы потребителей. В постоянном режиме электроснабжение осуществляется от шины (секция С1) постоянного (внешнего) электроснабжения. При аварии С1 обеспечивает переход на электроснабжение от секции С2. При аварии на обеих секциях обеспечивает электроснабжение от дизель-генератора ДГ1 ЭС аналогично первой схеме (рис. 1 а). Схема, в силу структурного резервирования, позволяет обеспечить повышенную категорийность электроснабжения нагрузки при посредственной надежности источников С1 и С2.
а)
б)
г)
©
моп Т мои Т
да
-© мотк Т
ДГ N
®Л ®л
• Сборная шина (Шина синхронкиинм)
I
сн
Шиш Н1ГРУ1 км
Рис. 1 Типовые схемы для аварийного электроснабжения
Четвертая схема (рис. 1 г) для параллельной работы группы электроагрегатов (дизель-генераторы ДП-Ы) используется для аварийного электроснабжения мощной нагрузки. Запуск электроагрегатов осуществляется по внешнему сигналу. Подключение агрегатов к сборной шине осуществляется контакторами или автоматическими выключателями с моторным приводом при достижении условий синхронизации. Нагрузка к сборной шине подключается "сборным" автоматическим выключателем QF1 с моторным приводом по сигналу о синхронизации всех электроагрегатов. Последняя схема может быть интегрирована в любую из первых трех схем (рис. 1а-в) при необходимости увеличения мощности.
Основные функциональные элементы, показанные на схемах (рис. 1), размещают внутри ЭС. Тип и мощность ДГ определяют на основе анализа нагрузок потребителя. Особому анализу подлежат нагрузки с "нелинейными" свойствами: тиристорные выпрямители и регуляторы мощности (в том числе и устройства плавного пуска), источники бесперебойного питания, нагрузки с большими
пусковыми токами (двигательные нагрузки). Более высокой нагрузочной способностью при прочих равных условиях обладают атмосферные (безнадувные) дизели, для которых не характерен недостаток типа "турбоямы". Позитивным в данном случае является повышенный момент инерции сборки: коленчатый вал дизеля - маховик - соединительная муфта - ротор генератора.
Решение проблемы нагрузочной способности за счет выбора переразмеренного ДГ, гарантированно обеспечивающего переходный процесс, имеет существенный недостаток -систематическая недогрузка ДГ снижает его ресурс. Универсальное решение - применение схемы, представленной на рис. 1 г. Такая схема обеспечивает нагрузочную способность за счет суммирования единичной мощности группы электроагрегатов. При снижении активной нагрузки часть электроагрегатов автоматически отключается в соответствии с признаками их приоритета в системе и уставками по минимальной мощности. Изменение системы приоритетов позволяет планировать выработку технического ресурса электроагрегатов.
Компактность компоновки именно аварийных ДГ в СЭ является приоритетным показателем качества СЭ, так как большую часть времени ДГ находятся в "горячем" резерве (дежурный режим с включенными подогревателями охлаждающей жидкости и подзарядом пусковых аккумуляторных батарей).
Рациональным в этом смысле является:
- использование для комплектования ДГ высокооборотных дизелей с высокой удельной мощностью (частота вращения коленчатого вала в номинальном режиме 3000 об/мин) и двухполюсных синхронных генераторов;
- использование дизель-генераторов резервного типа при условии ограничения годовой наработки (500 моточасов);
- комплексирование функций панелей управления ДГ и АВР в одном изделии полностью реализует функции первой схемы (рис. 1а).
Частные показатели схемных решений аварийной СЭ:
- категория надежности электроснабжения (вторая, первая, особая группа первой категории);
- режим нейтрали;
- допустимое время перерыва электроснабжения на переключение, с;
- полная мощность, кВт;
- число электроагрегатов, шт.;
- число энергетических вводов, шт.;
- число секций обеспечиваемой выделенной нагрузки, шт.;
- коэффициент готовности;
- автономность по топливу, ч;
- долговечность, лет.
Обобщенная характеристика результативности аварийной СЭ - бинарная. Шкала оценки имеет два пункта: "соответствует требованиям по частным показателям" или "не соответствует".
Типовые схемы для постоянного электроснабжения показаны на рис. 2.
Схема (рис. 2 а) аналогична четвертой схеме, показанной на рис. 1 г. Отличие состоит в фидерах нагрузки Ф1 и Ф2, каждый из которых рассчитывается на полный суммарный ток сборной шины. Такое решение позволяет сохранить полное электроснабжение объекта при проведении профилактических работ на кабельных линиях или на вводных секциях распределительного устройства потребителя.
Особенность схемы (рис. 2 б) состоит в сборной шине, которая содержит секционный выключатель позволяющий в аварийном режиме "расчленить" схему на две независимые
генерирующие секции. Пунктиром подчеркнуто требование запрещения размыкания QS1 в штатном режиме параллельной работы. Это необходимо для исключения встречного включения ДГ1 и ДГ2 при принудительном включении QS1 после его размыкания.
Схема (см. рис. 2 в) с кольцевой сборной шиной, объединяющей три генерирующих модуля. Каждый модуль содержит два электроагрегата: соответственно - ДГ1, ДГ2; ДГЗ, ДГ4 и ДГ5, ДГ6. На схеме показано подключение к кольцевой сборной шине двух потребителей, каждый из которых имеет две приемные секции: первый потребитель соответственно СН1.1 и СН1.2; второй - СН2.1 и СН2.2. Схема отвечает требованиям первой категории по надежности электроснабжения показанных потребителей, поскольку каждый из них подключен одновременно к двум независимым модулям. Независимость модулей обусловлена возможностью синхронной параллельной работы электроагрегатов при аварийном отключении любого из трех секционных выключателей: QS1.QS2, QS3.
а)
б)
в)
г)
СНЫ СН1Л СН2.1 СН2.2 4 4
«Л фГТ
Рис. 2 Типовые схемы для постоянного электроснабжения
На рис. 2 г показан вариант схемы постоянного электроснабжения по типу приведенной на рис. 2 а. Отличие состоит в наличии повышающих трансформаторов Т1, Т2 и высоковольтной сборной шины (10 кВ). Функции выключателей QF1-4 реализованы на высоковольтных ячейках.
Приведенные выше схемы учитывают главную особенность систем постоянного электроснабжения - обеспечение режима рациональной нагрузки электроагрегатов. Оптимальным является режим 70...80 % нагрузки одиночного электроагрегата. При этом обеспечивается минимальное значение показателя удельного расхода топлива и максимальный технический ресурс приводных двигателей. Поэтому типовым решением является обеспечение параллельной работы группы электроагрегатов. Такой режим позволяет осуществлять передачу мощности от одних агрегатов к другим при изменении нагрузки, выключать "лишние" при ее снижении и наоборот - подключать резервные при увеличении. Достаточное число агрегатов позволяет организовать плановое обслуживание с временным выключением из работы отдельных агрегатов и, при необходимости, организацию их восстановительного ремонта. Вместе с тем, наличие избыточных агрегатов снижает коэффициент использования генерирующих мощностей, что ухудшает эффективность СЭ в целом. Минимальное число электроагрегатов в классической системе - 3. При меньшем количестве неизбежен режим снижения мощности СЭ при выводе любого агрегата из системы. Максимальное число агрегатов определяется характером графиков суточной и сезонной нагрузок, а также доступной номенклатурой дизель-генераторов. Условие выбора предполагает исключение длительной работы электроагрегата с нагрузкой менее 30 %. Для параллельной работы предпочтителен выбор электроагрегатов одного типа. В таком случае легче обеспечить качество переходных процессов, а также минимизировать номенклатуру запасных частей и расходных материалов. В крайнем случае (при особо неравномерном графике нагрузок) целесообразно выбирать электроагрегаты двух номиналов мощности, но снабженные двигателями одной серии. В таком случае остается унифицированной, по крайней мере, головка цилиндров и поршневая группа.
Частные показатели схемных решений системы постоянного электроснабжения:
- категория надежности электроснабжения (вторая, первая, особая группа первой категории);
- режим нейтрали;
- схемные и конструктивные решения, позволяющие отключать элементы схемы без полной остановки электростанции (рубильники и выкатные автоматы), ["да", "нет"];
- полная мощность, кВт;
- количество электроагрегатов, шт.;
- степень автоматизации, II, Ш;
- количество отходящих фидеров, шт.;
- тип счетчиков электрической энергии;
- технический ресурс электроагрегатов, тыс. ч.
Обобщенные показатели результативности системы постоянного электроснабжения:
- себестоимость генерируемой электроэнергии, руб./(кВтч);
- коэффициент использования генерирующей мощности (отношение средней мощности к установленной).
Для временного электроснабжения пригодны схемы, показанные на рис. 2 а-г. Простейшим вариантом является схема электроагрегата по 1 -й степени автоматизации, применяемая, например, для временного электроснабжения объектов строительства.
Частные показатели те же, что и в предыдущем случае. Категория надежности электроснабжения может быть и третьей.
Прежде чем перейти к схемам для резервного электроснабжения необходимо заметить, что в некоторых ведомственных нормах, например для предприятий связи, в силу особенностей объектов энергоснабжения и сложившейся терминологии понятие "резервный источник электроснабжения" по технической сути отождествляется с аварийным электроснабжением в смысле приведенных выше схем (рис. 1). При этом термин "аварийный источник" не используется. Более того, часто в обиходе используются фразы типа: "...После аварийного отключения сети запускается резервный дизель-генератор...". Обусловленность фразы понятна: до возникновения аварии в сети упомянутый дизель-генератор действительно не работал, был исправен (не находился в состоянии аварии), следовательно, находился в резерве. Вместе с тем, такое чисто терминологическое отождествление порождает на практике некоторые сложности при согласовании энергетических объектов, являющихся по технической сущности "чисто аварийными", но "по инерции" названных резервными. При этом требуются дополнительные письменные разъяснения, несмотря на то, что согласование источников аварийного электроснабжения в органах Ростехнадзора имеет упрощенную процедуру.
В этой связи представляется целесообразным различать соответствующие схемы и источники по признаку режима (алгоритма) включения:
- схема аварийного электроснабжения - автоматически запускает электроагрегат только в
режиме аварии на основной сети. Возможно принудительное (ручное) включение с целью диагностики при проведении технического обслуживания или ремонта. Планировать наработку, как правило, невозможно. Фактическая наработка зависит от случайных факторов и длительности аварий в поддерживаемой сети. Можно оценить лишь наработку при плановом обслуживании;
- схема резервного электроснабжения - предполагает ручной или автоматический запуск электроагрегата при необходимости покрыть дефицит электроэнергии при пиковых нагрузках, плановом отключении или снижении мощности основных источников. Наработка планируется в зависимости от конкретных условий.
Показанные на рис. 2 схемы с параллельной работой предполагают резервирование электроагрегатов в соответствии с признаками их приоритета по мажоритарной системе. Каждому электроагрегату в такой СЭ при программировании панели управления присваивается определенный признак приоритета - ранг. При этом все агрегаты, ранг которых ниже, чем тот, который назначен для конкретного электроагрегата, являются по отношению к нему резервными.
Характерна схема (рис. 3), на которой показано комплексирование признаков, соответствующих схемам постоянного, аварийного и резервного электроснабжения.
Рис. 3 Универсальная схема системы электроснабжения
Сборная шина С1 на показанной схеме является источником постоянного электроснабжения для фидеров Ф1 и Ф2 (к данной шине подключена группа параллельно работающих газопоршневых электроагрегатов). Первый вход АВР подключен к шине С1, второй - к дизель-генератору ДГ1, который, таким образом, является аварийным источником, обеспечивающим формирование шины гарантированного электроснабжения.
С другой стороны, байпасный автоматический выключатель QF4 с моторным приводом интегрирован в схему между выходом ДГ1 и шиной С1. При этом дизель-генератор ДГ1 может быть
включен принудительно и после выполнения условий синхронизации подключается указанным выключателем к шине постоянного энергоснабжения С1, выполняя, таким образом, функцию резервного источника.
Помимо рассмотренных выше приоритетных системных характеристик энергетических схем, на результат применения СЭ существенно влияют характеристики топливных систем, к частным показателям которых относятся:
- внутренняя гидравлическая (топливная) схема ЭС;
- периферийная топливная система;
- объем расходных баков (линейка унифицированных топливных баков включает баки вместимостью 150, 500, 600, 950, 1000, 3500 и 5000 л);
- технология пополнения и слива топлива;
- схема автоматики топливоснабжения.
Обобщенным показателем является автономность СЭ с ЭС на базе ДВС по топливу [ч, сут].
Характеристики ресурсоемкости.
Схемы, подобные приведенным на рис. 1, 2 и гидравлические топливные схемы являются характеристиками структурно-функционального типа. Их разработка сопровождается компоновкой оборудования внутри энергетических или обеспечивающих модулей ЭС с учетом габаритных размеров, технологических требований к энергетическому оборудованию и обеспечивающим системам, технологичности монтажа и эксплуатационного доступа.
На рис. 4 приведена обобщенная диаграмма, на которой обобщены данные по размещению энергетического оборудования в разработанный ряд унифицированных контейнеров-модулей К25-К98 (в наименовании модулей цифрами обозначена длина контейнеров в дециметрах). Двойная линия обозначает границы компактной (КК) и нормальной (НК) компоновок, обозначение ДТБ -наличие дополнительного топливного бака.
К98 К75 К60 К50 К43 КЗО К25
6.5 25 30 40 60 75 80 90 200 250 300 400 550 635 1250 2200
Мощность ДЭА, кВ А
Рис. 4 Обобщенная диаграмма энергетических модулей с ДВС
Проработка схем и компоновка оборудования позволяют составить спецификации оборудования и на этой основе определить стоимость ЭС - основную характеристику ресурсоемкости.
Вторая группа характеристик ресурсоемкости СЭ определяется на этапе детального изучения
23
условий места предполагаемого размещения ЭС. В результате этого формируется архитектурно-планировочное решение и разрабатывается проект монтажа ЭС.
При этом учитываются:
- удобство транспортирования и монтажа оборудования и технических систем ЭС;
- эксплуатационный доступ к основному и вспомогательному оборудованию ЭС,
- условия охлаждения электроагрегатов, вероятность снежных заносов вентиляционных проемов;
- минимизация длины и условия прокладки кабельных трасс и трубопроводов тепловых сетей, предполагаемое устройство контуров заземления и молниезащиты;
- особенности топливоснабжения, необходимость емкостей аварийного слива топлива, длина и трассировка топливных магистралей;
- противопожарные разрывы;
- экологические условия, в том числе дополнительные требования по акустике и выхлопам;
- особые условия (сейсмичность и защищенность).
При разработке проекта установки возможны уточнения ТЗ на ЭС в части целесообразного размещения кабельных вводов и других элементов конструкции контейнера. В этой связи проектирование установки должно предшествовать формированию ТЗ на ЭС (или, по крайней мере, осуществляться параллельно).
Показателями планировочной ресурсоемкости являются:
- площадь отчуждаемой для СЭ и ЭС территории, м2;
- общая длина кабельных и трубопроводных трасс, м;
- строительный объем зданий и фундаментов, м3.
На основании данных показателей и проектных спецификаций определяется стоимость монтажа ЭС и СЭ на их основе.
Характеристики оперативности.
Частные показатели оперативности характеризуют затраты времени на отдельные процессы:
- проектирование и выстраивание кооперации;
- получение комплектующих элементов;
- изготовление технологических монтажных блоков основного и вспомогательного оборудования ЭС;
- сооружение фундаментов и строительной части ЭС;
- транспортирование блоков и оборудования на место монтажа;
- монтаж на объекте и пусконаладку.
Обобщенным показателем является время выполнения всего комплекса работ, сут.
Выводы:
Предлагаемая простая методика позволяет декомпозировать проблему определения перечня существенных характеристик СЭ на три более простые задачи.
В качестве методологической основы для оценки показателей качества систем электроснабжения и электростанций на базе ДВС предложена теория эффективности [9] и опыт ее практического приложения.
Характеристики результативности (назначения) рассмотрены на примерах построения главных энергетических схем СЭ для аварийного, постоянного, резервного или временного электроснабжения потребителей. Характеристики ресурсоемкости позволяют на основе анализа номенклатуры и массо-габаритных характеристик основного и вспомогательного оборудования определить затраты материальных ресурсов и стоимостные показатели СЭ и ЭС. Характеристики оперативности позволяют оценить затраты времени на выполнение всего комплекса работ по созданию СЭ и ЭС на базе ДВС для автономного электроснабжения объектов военной инфраструктуры.
Список литературы:
1. Сайданов В.О., Смолинский С.Н., Булат Р.Е. Концепция децентрализованного энергоснабжения
объектов МО РФ и проблемы подготовки военных инженеров-энергетиков // Двигателестроение. - 2015. - № 2(260). - С.28-32.
2. Сайданов В.О., Антипов М.А., Божко В.В. Опыт создания когенерационных энергоустановок на
базе отечественных ДВС // Двигателестроение. — 2009. — № 4(238). — С. 11-14.
3.ГОСТ 4.409-85 СПКП. Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Номенклатура показателей.
4.ГОСТ 4.148-85 СПКП. Устройства комплектные низковольтные. Номенклатура показателей.
5.ГОСТ 4.176-85 СПКП. Аппараты электрические высоковольтные. Номенклатура показателей.
6. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.
7. ГОСТ Р 51541-99. Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие
положения.
8. ГОСТ Р ИСО 9000-2001. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь.
9. Михайлин А.Б. Критерии качества систем энергоснабжения на основе блочно-контейнерных автоматизированных электростанций. // Научно-технический журнал «Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса» - М., ВНИИОНГ, 2008. - № 6. - с. 34-41.
