Модернизация освещения ЛПДС «Самара» Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ного оборота шпинделя. Параметры контура скорости и контура положения имели следующие значения: К|1„=0.009. Т|=0.09с. Т2=0.036 с. Кс„=20. Та1=0.01 с. К,ш=0.45, Ти„=0.09п Kpe^SOOO. К,,-0.2, КЛ1 ~ I.

На рис. 2 представлена диаграмма изменения тока электрошпинделя при настройке реле отключения сигнала задания на уровне 1,,-ЗА и включении Imi,,™ 1.5Л при настройке контура скорости на технический оптимум. Из анализа видно, что инерционность контура скорости в приводе подачи инструмента приводит к значительным превышениям тока по отношению к заданному значению, составляющему ЗА. Увеличивая коэффициент обратной связи контура скорости, т.е. повышая его быстродействие, убеждаемся в том. что процесс отработки заданного припуска &и=?00 мкм при K(lt=0.5 приближается к желаемому (рис. 3 а). Метод моделирования позволяет оперативно выполнить анализ влияния быстродействия контура скорости с учетом насыщения усилителя на качество процесса управления. Осуществляя вариацию К(1С, убеждаемся в том, что при Кпс=1 достигается такое быстродействие, которое позволяет удерживать значение тока электрошпинделя практически в заданных пределах (рис. 4 а. б). Из анализа моделирования следует, что за счёт использования адаптивного контура управления процессом шлифования и повышения быстродействия контура скорости подачи шлифовального круга были достигнуты требуемые показатели качества процесса тонкого шлифования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мнхелькевич В. И. Автоматическое управление шлифованием. М.: Машиностроение, 1975. 304 с.

2. Абакумов А.И., Курган П.П.. Миж'лькевич H.H. Идентификации тем (»логических про нес сон механической обработки на металлорежущих станках: Учеб, нособ. Самира. 1991, 116 с.

3. Рапопорт ЭЯ. Системы подчиненного регулирования хюктрокриводон постои иного тока, Куйбышев. 1985,

85 с. "

4. Кяючев НИ. Теория электропривода. М.. 2001.

5. Лабунцав В.А.. Рткин ¡'А., Шевченко ¡'.И. Автономные тиристорные инверторы. М.: 'Энергия. 1967.

Статья п(кпп-пшо <• редакцию 25 тоня 2007л

УДК 621.31

H.A. Носиков, H.H. Василькип

МОДЕРНИЗАЦИЯ ОСВЕЩЕНИЯ ЛПДС «САМАРА»

Представлен анализ э;> ектр оно треб, пения системы освещения ЛПДС «Самара» Самарского РНУ,

указаны мероприятия по энергосбережению и улучшению технических качеств системы освещения.

Постановка цели

Энергосбережение - реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии (па основе чакона № 28-ФЗ «Об энергосбережении),

В структуре потребления электроэнергии при транспорте нефти значительная часть потребляемой электроэнергии приходится на нужды освещения.

Цель работы: повышение энергоэффективности транспорта нефти по магистральным нефтепроводам и оптимизация режима работы системы освещения.

Система освещения

Система освещения НПС имеег значительную установленную мощность, поэтому оптимизация и контроль работы могут дать существенное снижение затрат электроэнергии на освещение. Система освещения на ЛПДС «Самара» выполнена с использованием источников света, приведенных в табл. 1. Как видно из табл. I, значительная доля мощности установок освещения НПС приходится на источники света с лампами накаливания (41.6%) и лампами

ДРЛ (52%). Таким образом, значительная часть электроэнергии используется неэффективно за счет использования источников с низким КПД.

Таблица!

Источники света, используемые на ЛПДС «Самара»

№ п/п Тип источника света Мощность источника света, кВт ЛПДС« Самара»

Кол-во. шт. Суммарная установленная мощность, кВт

1 ЛОН-ІОО 0,1 341 34,1

2 ЛОН-2СЮ 0,2 500 100

3 ЛОН-500 0,5 30 15

ИТОГО ¡49,1

Процент от установленной мощности системы освещения, % 41,6

4 ЛБ-20 0,02 234 4,68

5 ЛБ(ЛД)-40 0,04 189 7,56

6 ЛБ(ЛД)-80 0,08 132 10,56

ИТОГО 22,8

Процент от установленной мощности системы освещения, % 6,4

7 ДРЛ-250 0,25 і 40 35

8 ДРЛ-400 0,4 56 22,4

9 ДРЛ-700 0,7 184 128,8

ИТОГО ¡86,2

Процент от установленной мощности системы освещения, % 52

ИТОГО, кВт 353, /

Использование эффективных источников света

Выбор источников света зависит от многих параметров, таких как светоотдача (лм/Вт), индекс цветопередачи - Яа, коэффициент запаса - К, срока службы (ч) и т.д.

Попробуем учесть вышеуказанные параметры для выбора оптимального количества, типа источников света НПС.

Правильный выбор источников света способствует значительной экономии электроэнергии. Максимально возможная экономия электроэнергии, получаемая при этом, определяется энергетической эффективностью светильников, которая зависит от следующих факторов:

- световой отдачи источников света (Н);

- потерь мощности в пускорегулирующих аппаратах (ПРА), учитываемых коэффициентом а„;

• нормативных требований к осветительной установке, зависящих от типа используемых источников света (к ним относится нормированная освещенность Е„ и коэффициент запаса К|).

Относительную экономию электроэнергии \\/ОТ||(%). получаемую при использовании в осветительной установке нового источника света (обозначения с индексом 2) вместо применявшегося ранее (обозначения с индексом !), можно определить из выражения

№ -

опт

100. (1)

ап1Е\К\Н2

Из табл. 1 видно, что для снижения расходов электроэнергии в осветительных установках применение ламп накаливания должно быть крайне ограниченным. При использовании люминесцентных ламп и отсутствии повышенных требований к цветопередаче или цветоразли-чению следует применять люминесцентные лампы типа ЛБЦТ. имеющие наибольшую световую отдачу (в табл. 2: ЛЛ - люминесцентная лампа, ДРИ - дуговая ртутная йодидная; ДРЛ -дуговая ртутная лампа, ДНаТ - натриевая лампа высокого давления, ЛН - лампа накаливания), Возможная экономия электроэнергии за счет перехода на более эффективные источники света по данным [1] представлена в табл. 2,

При выборе типов дуговых ртутных ламп нужно ориентироваться, в первую очередь, на лампы типа ДРИ, имеющие большую световую отдачу, чем лампы ДРЛ. В прожекторном и наружном освещении вместо ламп накаливания лучше применять галогенные кварцевые лампы типа КИ и ртутные ДРИ. При освещении больших территорий рекомендуется использо-

вать натриевые лампы высокого ДНаТ и низкого ДНаО давления. В табл. 3 приведены характеристики источников света.

Т а б л и ц а 2

Возможна» экономия электроэнергии

Замена источников света Среднее значение экономии. %

ЛЛ на ДРИ 24

ДРЛ на ДРИ 42

ДРЛ на ЛЛ 22

ДРЛ на ДНаТ 50

ЛН на ДРИ 66

ЛН на ЛЛ 55

ЛН на ДРЛ 42

ЛН на ДНаТ 71

ЛН на КЛЛ 60

ТаблицаЗ

Характеристики источников света по данным |2]

Тип источника Маркировка Светоотдача Лм/Вт Индекс цветопередачи 1^ Коэффициент запаса К Срок службы, ч

Лампы накаливания ЛН 8-18 (обычно 12) 100 и 1000

Галогенные лампы накаливания КГ 16-24 (обычно 18) 100 1.1 2000

Ртутно- вольфрамовые лампы РВЛ 20-28 (обычно 22) 60 1.2 6000

Ртутные лампы высокого давления ДРЛ 36-54 (обычно 50) 50 1.3 12000

Натриевые лампы высокого давления ДНаТ 90-120 (обычно 100) 25 1.3 12000

Металлогалогенные лампы высокого давления ДРИ 70-90 (обычно 80) 70 1.3 12000

Люминесцентные лампы низкого давления ЛБ 60-80 (обычно 70) 65 1.3 10000

Люминесцентные лампы низкого давления ЛБЦТ 70-95 (обычно 90) 80 1,25 10000

Компактные люминесцентные лампы низкого давления КЛЛ 60-70 (обычно 67) 80 1.25 9000

Натриевые лампы низкого давления ДНаО 120-180 0 1.3 12000

Получить экономию электроэнергии в осветительных установках также можно за счет выбора светораспределения и схем размещения. Промышленные здания имеют типовые строительные параметры, среди которых важными являются ширина пролета и шаг колонн. Существующая практика проектирования внутреннего освещения для таких зданий базируется на использовании ртутных ламп типа ДРЛ или ДРИ с равномерным (по вершинам прямоугольника или треугольника) размещением светильников. При гаком размещении светильников освещенность в каждой точке рабочей зоны определяется не только светильниками, установленными на ближайшей ферме, но и суммарным действием источников освещения, расположенных в нескольких строительных модулях. Это приводит к неравномерности освещенности в разных точках здания: освещенность в центре здания выше, чем у стен. Для выравнивания освещенности допустимо введение продольной неоднородности в размещении светильников. При таких схемах число светильников в соседних модулях неодинаково либо ввиду 154

того, что устанавливается разное их количество в одной световой точке, либо по причине неодинаковых расстояний между светильниками в рядах. Неравномерное размещение светильников позволяет снизить установленную мощность осветительных установок и соответственно уменьшить расходы электроэнергии.

Зонирование схем освещения

Значительной экономии электроэнергии можно достичь максимальным использованием естественного освещения в сочетании с автоматическим управлением искусственным освещением. Учет изменения интенсивности естественного света особенно важен для помещений с недостаточным естественным освещением.

Экономия электроэнергии при применении систем автоматического управления достигается значительным сокращением времени использования установок искусственного освещения. Для регулирования освещения в производственных помещениях могут использоваться устройства дискретного и непрерывного регулирования и графики управления освещением. Управление освещением на основе внедрения графиков весьма эффективно при организации так называемого зонного управления. Для этого все рабочее искусственное освещение в производственном корпусе делится по технологическим принципам на участки, в пределах которых светильники питаются от щитков освещения, управляемых с диспетчерского пункта.

Экономический эффект при зонном управлении определяется по сокращению времени горения ламп в различных зонах помещения по сравнению с временем работы освещения в зоне с минимальной естественной освещенностью. Так. для помещения с двумя зонами суточная экономия времени (час/сут.) составляет величину

где Ь - усредненное значение прироста (убыли) наружной освещенности за единицу времени (клк/час.); Е\, Е->- нормируемый уровень освещенности первой и второй зон (клк): <?[. £'2 - коэффициенты естественной освещенности первой и второй зон.

Экономия электроэнергии за год составит

где Р| - мощность источников света отключаемой зоны.

Регулирование уровней освещенности осветительных установок осуществляется двумя способами: отключением части светильников или снижением напряжения в периоды, когда уровень освещенности может быть без ущерба снижен. Регулирование освещения применяется для установок совмещенного освещения цехов: в цехах, где работа производится посменно с часовым обеденным перерывом, во время которого останавливается основное технологическое оборудование; для уличного освещения, где уровень освещенности может быть снижен в часы утренних и вечерних сумерек и ночные часы.

Регулирование освещенности включением групп источников света требует усложнения сетей, прокладки дополнительных осветительных линий, применения программных управляющих устройств с выделением очередности отключения и включения отдельных групп источников света.

Экономия электроэнергии от отключения определяется по выражению

где Ротк - отключаемая мощность; /0]К - суммарное время отключения »течение года.

Снижение величины питающего напряжения

Снижение величины питающего напряжения в ночное время в сетях освещения позволяет сэкономить 5-10% потребляемой энергии [3]. Достоинством этого способа является возможность плавного изменения светового потока. В осветительных установках с лампами накаливания и люминесцентными лампами можно снижать напряжение до 0,8 и,К1Ч, а с лампами ДРЛ -до 0,85 ииом

Экономия электроэнергии от применения регулирования снижением напряжения согласно [3] определяется:

(2)

(3)

(4)

для ЛН

ДЛЯ ДРЛ для ЛЛ с ПРА для ДНаТ

(6)

1¥р=Р (|,26-1,26^)/„ ; (7)

где Руст - установленная мощность светильников, для которых снижается напряжение; 1сН11Ж -время снижения напряжения; ку ~иф!ином (Уф-фактическое значение напряжения).

Предлагаемые энергосберегающие мероприятия

Анализ собранного объема информации по системе освещения ЛПДС «Самара» и современные рекомендации по улучшению и экономии электроэнергии в системах освещения позволяют предложить следующие мероприятия:

1) установить автоматические выключатели (фотореле) для включения наружного освещения периметра станций, другого наружного освещения, электрозапов и насосных залов;

2) заменить лампы ДРЛ на ДРИ прямого включения со встроенным дросселем (без замены светильников);

3) заменить лампы ЛН также на ДРИ прямого включения со встроенным дросселем (без замены светильников);

4) снизить напряжения питания от питающих трансформаторов до номинальных значений;

5) в летний период проводить мероприятия по чистке светильников, стекол световых проемов и окраске помещений в светлые тона.

Данный комплекс мероприятий является малозатратным, поскольку замена ламп осуществляется по мере их выхода из строя, и может привести к экономии электроэнергии на каждой из НПС в среднем до 10-20%.

Проведем расчет экономической эффективности предлагаемых энергосберегающих мероприятий.

Расчет экономической эффективности замены ламп ДРЛ на ДРИ со встроенным дросселем. Исходные данные:

- количество ламп «=380 шт.;

- общая мощность Руи,,=186,2 кВт;

- нормативная годовая наработка Г=3600 часов;

- стоимость покупки 1 лампы типа ДРИ 500 руб.;

- среднее значение снижения установленной мощности для данного варианта замены *■=42%;

- основная плата за заявленную мощность ^>„.,„=2712 (руб/кВт в год);

- дополнительная плата за электроэнергию А^„„=0,68 (руб/кВт ч).

Снижение мощности осветительной установки в результате внедрения мероприятия:

ДЛ™ —= 186,2— -78,2 кВт.

уст к*>100 1Ш >

Годовое значение экономии потребления энергии:

АРгод=ТАРуст -3600*78,2 = 281534 кВт * час .

Годовое значение экономии средств исходя из тарифов на электроэнергию 2005 г.:

АКгод = АРуст (ТКдо„ + КРуст) = 78,2 * (3600 * 0,68 + 2712) = 403 512 руб.

Затраты на внедрение мероприятия:

^ =„*500 = 380*500 = 190000 руб.

Срок окупаемости затрат, таким образом, составляет величину

^=^*- = •^^ = 0,47 лет. окуп Д403512

Расчет экономической эффективности замены ламп ЛОН (200 Вт) на ДРИ со встроенным дросселем. Исходные данные:

- количество ламп п= 871 шт.;

- общая мощность Л*да= 149,1 кВт;

- нормативная годовая наработка Т=3600 часов;

- стоимость покупки 1 лампы типа ДРИ 500 руб.;

- среднее значение снижения установленной мощности для данного варианта замены *=66%;

- основная плата за заявленную мощность КГкт=2112 (руб./кВт год);

- дополнительная плата за электроэнергию Кі)іт=0,6% (руб./кВт ч).

Снижение мощности осветительной установки в результате внедрения мероприятия:

АРуст = Руст^~ = 149,1— =98,41 кВт.

уст ^т]0() )00 .

Годовое значение экономии потребления энергии:

АРгад = ТАР)1ст = 3600 * 98,41 = 3 54262 кВт * час .

Годовое значение экономии средств, исходя из тарифов на электроэнергию 2005 года: АКгод = АРуст (ТКдо„ + КРуст) = 98,41 * (3600 * 0,68 + 2712) = 507796 руб.

Затраты на внедрение мероприятия:

Кзат = и * 500 = 871 * 500 = 435500 руб.

Срок окупаемости затрат, таким образом, составляет величину

„ К^т 435500 по,

ГЙП,„ = —=------------= 0,86 лет.

окуп ДК;од 507796

Расчет экономической эффективности предлагаемых рекомендаций приведен в табл. 4,

Таблицв4

Расчет экономической эффективности энергосберегающих мероприятий

Энергосберегающее мероприятие Средняя величина экономии, % ЛПДС «Самара»

Уст. мощность, кВт Снижение установленной мощности, кВт

Замена ЛОН на ДРИ со встроенным дросселем 66 149,1 98,41

Снижение установленной мощности (%) 66

Годовая экономия электроэнергии (кВт*час) 354262

Экономический эффект при годовой наработке 3600 часов по тарифам 2005 г. (руб./год) 507796

Затраты на внедрение (руб.) 435500

Срок окупаемости (лет) 0,86

Замена ДРЛ на ДРИ со встроенным дросселем 42 186,2 78,2

Снижение установленной мощности (%) 42

Годовая экономия электроэнергии (кВт*час) 281534

Экономический эффект при годовой наработке 3600 часов по тарифам 2005 г. (руб./год) 403512

Затраты на внедрение (руб.) 190000

Срок окупаемости (лет) 0,47

Суммарная годовая экономия электроэнергии (кВт*час) 635796

Суммарная годовая экономия электроэнергии (руб.) 911308

Суммарные затраты на внедрение мероприятий (руб.) 625500

1. Федеральный закон «Об энергосбережении» №28-ФЗ от 03.04.1996 г.

2. Правила проведения энергетических обследований организаций, утв. Минэнерго РФ 25.03.1998 г.

3. Правила пользования электрической энергией. Утв. Минтопэнерго РФ 06.12.1998 г.. №310.

Статья поступила в редакцию 6 декабря 2006 г.

УДК 621.314.222.6.045.064 АЛО. Хренников

«ON-LINE» СИСТЕМА ЗАЩИТЫ И МОНИТОРИНГА МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И РЕАКТОРОВ

Рассматривается метод оценки состояния обмоток силовых трансформаторов по величине параметра сопротивления КЗ (или индуктивности L) как наиболее чувствительного к появлению деформаций обмоток в результате КЗ. Информационно-измерительные системы (ИИС) для контроля параметров силовых трансформаторов, созданные на базе этого метода, могут быть использованы для оперативного контроля за состоянием обмоток мощных силовых трансформаторов в ходе опытов КЗ и в процессе эксплуатации без отключения от сети. ИИС и связанная с ней быстродействующая защита (БЗ) останавливают процесс разрушения обмоток трансформатора. На мощном испытательном стенде (МИС) в г. Тольятти за период 1983-1994 гг. было испытано в различных режимах около 30 силовых трансформаторов и реакторов. Натурные испытания на стойкость токам КЗ позволяют выявить в головном образце трансформатора (реактора) слабые места в конструкции, внести изменения в конструкцию его обмоток по результатам испытаний и разборки на заводе-изготовителе, пустить в серийное производство.

Большой ущерб от выхода из строя мощных силовых трансформаторов делает целесообразным значительное вложение средств в расширение объема работ по неразрушающему контролю и диагностике состояния трансформаторов вместо затрат на ремонт и восстановление поврежденных электроаппаратов. По мере развития методов обнаружения повреждений и дефектов большое распространение получают методы непрерывного контроля параметров силовых трансформаторов под рабочим напряжением. К ним можно отнести контроль величины tg д изоляции вводов силовых трансформаторов, измерение уровня вибрации с целью оценки состояния запрессовки обмоток, состояния магнитопровода, системы охлаждения и т.д., хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле (ХАРГ), мониторинг уровня частичных разрядов (ЧР) в изоляции обмоток силовых трансформаторов, различные автоматизированные системы мониторинга состояния силовых трансформаторов под рабочим напряжением и другие методы. Метод тепловизионного контроля с помощью средств инфракрасной диагностики может также принести много полезной информации для оценки состояния внешних элементов силовых трансформаторов (высоковольтных вводов, разрядников и ОПН, системы охлаждения и т.д.), но является в значительной мере косвенным инструментом, не дающим полной картины состояния активной части, скрывающейся под толщей стенок бака трансформатора и большого объема трансформаторного масла.

Тем не менее вышеперечисленные методы оказываются не совсем эффективными в случае возникновения остаточных деформаций обмоток силовых трансформаторов при коротких замыканиях (КЗ), которые происходят практически мгновенно, не оставляя времени на анализ результатов диагностических измерений, и требуют как можно быстрого отключения с целью предотвращения или уменьшения масштабов будущего ремонта. В данной статье рассматривается метод оценки состояния обмоток силовых трансформаторов по величине параметра сопротивления КЗ (или индуктивности L, так как это - взаимосвязанные параметры) как наиболее чувствительного к появлению деформаций обмоток в результате КЗ.

Информационно-измерительные системы (ИИС) для контроля параметров силовых трансформаторов, созданные на базе этого метода, могут быть использованы для оперативного контроля за состоянием обмоток мощных силовых трансформаторов в ходе опытов КЗ и в процессе эксплуатации без отключения от сети. Упомянутые ИИС необходимо использовать в “связке” с быстродействующими защитами (БЗ) от режимов, возникающих в результате по-158