РОЗРОБКА МЕТОДУ ПіДТРИМКИ ФУНКЦіОНУВАННЯ КОГЕНЕРАЦіЙНОї СИСТЕМИ НА БіОГАЗОВОМУ ПАЛИВі Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.31

Б01: 10.15587/2312-8372.2015.54659

Р0ЗР0БКА МЕТОДУ ШДТРНМКН ФУНКЩОНУВАННН КОГЕНЕРАЩЙНО! СНСТЕМН НА Б1ОГАЗОВОМУ ПАЛНВ1

В роботг на основг запропонованог когенерацшног системи розроблено метод пгдтримки температури мгсцевог води при вимгрюваннг температури зворотног води та температури теплоносгя, що грге, на вход1 в теплообмгнник та на виходг з теплообмгнника контуру охолодження двигуна. Прийняття ршень на змгну кглькостг пластин теплообмгнника при збереженнг постшними витрати теплоносггв дозволяе узгоджувати функцюнування бгогазовог установки та когенерацшног системи з використанням теплового насоса, для якого низькопотенцшним джерелом енергп е зброджене сусло.

Клпчов1 слова: когенерацшна система, бюгазове паливо, тепловий насос.

Чайковська С. С., Стефанюк В. В.

1. Вступ

Одшею з переваг когенерацшних технологш, що виробляють як електричну енергш, так i теплоту вщ одного первинного джерела енергп, е можливють ви-користання бюгазу як альтернативного джерела енергп [1, 2]. Але цшодобове функцюнування бюгазових установок при непостшному виходу бюгазу, що обу-мовлено складшстю визначення точного термшу змши потоюв свiжоi та зброджено! сировини та ввдключення когенерацшних систем в години найменшого спожи-вання потребуе додаткового обладнання для збертння бюгазу та зброджено! сировини. Бшьш того, при не-постiйностi споживання електрично! енергп та теплоти та при використанш до 20-30 % вироблено! енергп на тдтримку процесу зброджування складно забезпечити заданий температурний режим пда^ву мюцево! води в контурi охолодження двигуна щодо можливостi по-дальшого використання теплоносiя в системi когенерацп. Цим обгрунтовуеться актуальнiсть дано! роботи.

2. Постановка проблеми на основ1 л1тературних джерел

Рiзноманiтнi засоби удосконалення когенерацшних технологш мають у своему складi такi основнi складовi: первинний двигун, електрогенератор, систему утиль зацп теплоти, систему контролю й управлшня. Так, в робот [3] представленi штегральш характеристики економiчностi головних теплотехнiчних параметрiв в ко-генерацiйно-теплонасосних установках, що дозволяють проводити аналiз ефективностi теплових схем для вибору оптимального енергетичного обладнання у склада але пльки у статичних режимах. Так, наприклад, в робот [4] на основi проведеного економiчного аналь зу запропонованих когенерацiйно-теплонасосних схем визначена дощльшсть пiдключення теплових насосiв при використанш газопоршневих двигунiв та газотур-бiнних установок щодо економп природного палива. Але, не завжди можливо забезпечити узгодження ви-робництва електрично! енергп та теплоти на основi статично! оцшки параметрiв технологiчного процесу

когенерацii в складних умовах незбку споживання. Для цього використовують ускладненi тепловi схеми за рахунок встановлення додаткових теплообмшниюв та теплоакумуляторiв. Наприклад, у своему складi мають значний комплекс енергообладнання стацiонарнi системи гарячого водопостачання на основi когенерацшно-теплонасосних технологш Також потребуе додаткових катталовкладень використання колектора спчних вод, як запропонованi у якостi низькопотенцiйного джерела енергп [5]. Так, в робот [6] доказана дощльшсть використання ексергетичного аналiзу щодо оптшшза-цп когенерацiйних систем також на статичному рiвнi. В роботi [7] визначеш ексергетичнi втрати в елементах когенерацшних установок з використанням теплових насоав, але при прийнятому допущенш щодо роз-дiльноi виробiтки електрично! енергп та теплоти, що не може бути використано в повнш мiрi в реальних умовах функцюнування когенерацшно! системи. Так, в [8] запропоновано використання теорп графiв для можливосп встановлення оптимальних взаемовiдносин мiж складовими когенерацшно! системи з цiллю опти-мiзацii системи в цiлому, але також без узгодження iз споживанням. Запропоноваш засоби удосконалення когенерацiйних технологш не враховують необхiдностi пiдтримки функцюнування бюгазово! установки у складi когенерацшно! системи щодо можливостi узгодження виробництва та споживання енергп з використанням теплового насосу, низькопотенцшним джерелом енергп для якого е зброджене сусло. Розроблено штегровану систему оцшки змши температури зброджування, на основi яко! можливо приймати ршення на встановлення температури теплоноая, що ^е, на входi в теплообмшник, вбудований в метантенк, при вимiрюваннi температури теплоноая, що грiе, на виходi iз теплообмiнника, що надае можливють забезпечити постiйний вихiд бюгазу завдяки встановленш можливостi змiни е^валентних потокiв збродженого та свiжого матерiалy Використано тепловий насос, низькопотенцiйним джерелом енергп для якого е зброджене сусло [9]. Для узгодження виробництва та споживання енергп необхщно прогнозувати змшу температури мюцево! води в контурi охолодження двигуна для узгодження iз виробництвом бюгазу при

J

вим1рюванн1 температури зворотно1 води та температури теплоноая, що гр1е, на вход1 в теплообмшник контуру охолодження двигуна та на виход1 з теплообмшника.

3. 06'ект, мета та задач1 дослщження

Об'ект дослгдження — когенерацшш системи з ви-користанням бюгазу.

Мета роботи — розробка методу тдтримки функщо-нування когенерацшно'! системи на бюгазовому палив1 щодо узгодження виробництва та споживання енергп при використанш теплового насоса для тдтримки про-цесу зброджування, вщвантаженш збродженого сусла, завантаженш св1жого матер1алу, низькопотенцшним джерелом енергп для якого е зброджене сусло.

Поставлена мета може бути досягнена при вико-нанш таких задач:

— обгрунтувати необхвдшсть узгодження виробництва та споживання енергп в умовах функщону-вання когенерацшно'! системи на бюгазовому палив1;

— запропонувати арх1тектуру когенерацшно'1 системи, що мае у своему склад1 основу — динам1ч-ну тдсистему, яка включае теплообмшник системи охолодження двигуна, бюгазову установку, тепло-вий насос, для якого низькопотенцшним джерелом енергп е зброджене сусло, блоки заряду, розряду, ощнки функщонально'1 ефективносп, що знаходяться в узгодженш взаемодп з динам1чною подсистемою;

— виконати комплексне математичне моделювання динамжи теплообмшника контуру охолодження двигуна щодо здобуття гранично припустимо'1 ощнки змши температури м1сцево'1 води;

— розробити системи контролю працездатност та вдентифжацп стану теплообмшника системи охолодження двигуна щодо прийняття ршень на змшу кшькосп пластин теплообмшника на основ1 лопчного моделювання у склад1 когенерацшно'! системи;

— розробити штегровану систему прийняття ршень на тдтримку функщонування когенерацшно'! системи щодо узгодження виробництва та споживання енергп при забезпеченш постшними витрати теплоноспв;

— ощнити практичну значушдсть здобутих резуль-тат1в.

4. Метод тдтримки функщонування когенерацшно! системи на бмгазовому палив1

Запропонована арх1тектура когенерацшно'! системи на основ1 методолопчного та математичного об-грунтування архиектури технолопчних систем [9, 10]. Базою ще'1 системи е штегрована динам1чна тдсисте-ма — теплообмшник контуру охолодження двигуна, бюгазова установка, тепловий насос, що використовуе зброджене сусло у якост низькопотенцшного джерела енергп та блоки розряду, заряду, ощнки функщонально! ефективност (рис. 1).

За допомогою формули (1) описано математичне об-грунтування арх1тектури когенерацшно'! системи [9, 10]:

де CS — когенерацшна система; D — динам1чна тдси-стема (теплообмшник контуру охолодження двигуна, бюгазова установка, тепловий насос); Р — властивост елеменпв когенерацшно'! системи; I — час, с; х — впливи; / — параметри, що д1агностуються; К — коефщенти математичного опису; у — вихщш параметри; d — динам1чш параметри; R, 2 — лопчш вщносини в D, CS, вщповвдно. 1ндекси: i — число елеменпв когенерацшно'! системи; 0, 1, 2 — початковий стащонарний режим, зовшшнш, внутршнш характер вплив1в.

Рис. 1. Архиектура когенерацшнт системи: 1 — динамчна гадсистема (теплообмшник контуру охолодження двигуна, бюгазова установка, тепловий насос); 2 — блок розряду; 3 — блок заряду; 4 — блок оцшки функцшнальнт ефективносп

Система диференщальних р1внянь, що описуе зм1-ну температури м1сцево'1 води як у час1, так 1 вздовж просторово'1 координати ос1 теплообмшника контуру охолодження двигуна, що ствпадае з напрямком потоку руху середовища, включае р1вняння стану щодо ф1зично'1 модел1 теплообмшника, р1вняння енергп пере-давального середовища — теплоноая, що гр1е, р1вняння енергп сприймаючого середовища — мюцево'! води та р1вняння теплового балансу для стшки теплообмш-ника. Для тдтримки функщонування когенерацшно! системи в результат! реал1зацп системи нелшшних диференщальних р1внянь отримана передатна функщя за каналом: «температура мюцево'1 води — температура теплонойя, що гр1е»:

t -

Кз£(1 - U LbPY

Kl - e

(2)

де:

m (0o-So) a3oho . 1 К —---; e —-—; L3 —

G30 aB0hB0 L3 +1

G3C3

GBCB

L3 —Lb —ß — TMS + e* +1;

a 30h0 ®B0hB0

T — &мСм^. e* — e(1 -L у Y— (TbS +1)ß-1;

aBohBo' ' Lb ß

T — ^bCb . L — GbCb . (TbS + 1)ß-1.

aB0hB0 aB0hB0 ß Lb

CS—

де t, о, 0 — температура м1сцево'1 води, теплонойя, що гр1е, ст1нки теплообм1нника, К, ввдповщно; G — витрата речовини, кг/с; а — коефщ1ент тепловщдач1, кВт/(м2 ■ К);

h — питома поверхня, м2/м; С — питома тепло-

[[ДР(т)(хо(т), х(т), / (т), К (т), у(т), d (х^, R(т), Р(х))] ,1 емн1сть, кДж/(кг ■ К); — пост1йн1 часу, що

\z (T),(P (тХ Х1(т), fi (Т), К (т), y (х^),

(1)

характеризують теплову акумулюючу здат-н1сть м1сцево'1 води, метала, с, в1дпов1дно; S — параметр перетворення Лапласа; S = а];

ю — частота, 1/с; g — питома маса речовини, кг/м; Тв, m — показник залежностi коефщента тепловiддачi вiд витрати; г — координата довжини теплообмшника, м. 1ндекси: з — зовнiшнiй потiк — теплоносш, що rpie; в — внутршнш потiк — мiсцева вода; м — металева стшка; 0, 1 — початковi умови, вхщ в теплообмiнник, вiдповiдно.

Видiлено дшсну частину, О(ю) для використання передатно! функцп щодо математичного моделювання динамжи теплообмiнника контуру охолодження двигуна:

О (ю) =

(LiAi)+(M1 Д1)КзЕ(1 - Q (Ai2 + Bi2)

(3)

До складу коефщента Кз входить температура по-дiляючоi стiнки 8:

9 = (аз(С1 + 02 )/2)+(A(ii +12 )/2)/(аз + A),

(4)

де Оь о2 — температура теплоносiя, що ^ie, на вхо-дi, та на виходi i3 теплообмiнника, К, вщповщно; A = 1/(8м/Хм +1/ ав), де 8 — товщина стiнки теплообмшни-ка, м; а — коефiцieнт тепловщдач^ кВт/(м2 ■ К); X — тепло-провiднiсть металу стiнки теплообмшника, кВт/(м ■ К); t\, t2 — температура зворотно! води на входi та на виходi з теплообмшника, К, ввдповщно. 1ндекси: з — зовшшнш потiк — теплоносш; в — внутршнш потiк — мкцева вода, що грie.

У складi дiйсноi частини О(ю) для одержання ко-ефiцieнтiв здобуто наступш вирази:

Ai =е * -ТвТмю2; A2 = е* +1;

Bi = Тв£ю + ТвЮ + Тмю; B-2 = Тмю;

A1A2 + B1B2 A2B1 — A1B2

C = A22+B22 ; D1 = A22+B22 ;

L = 1 — e—zC1 cos (—^D1); M1 = — e—iC sin(—^D1).

З використанням iнтеграла переходу з частотно! област до област часу змiна температури мшцево! води як за часом, так i вздовж просторово! коордннатн oci теплообмшника визначена так:

1

t(T, z) = —J О(ю^т(тю/ю)^ ю.

(5)

Так, наприклад, для узгодження вироб-ництва та споживання електрично! енергп та теплоти, наприклад, для бюгазово! установки, що виробляе 352,5 м3/добу бiогазу у склад1 когенерацiйноi системи когенерацшно! установки типу GTK 35 М потужнiстю 112 кВт, в тому чи^ з електричною потужнiстю 35 кВт та тепловою потужшстю 60 кВт встановлеш наступш рiвнi функцiонування пластинчастого теплообмiнника контуру охолодження двигуна щодо змши температури теплоноая, що грiе, на входi в теплообмiнник та на виход1

з теплообмiнника: перший рiвень: 95-75 °С; другий рiвень: 90-70 °С; третiй рiвень: 85-65 °С для пiдiгрiву мiсцевоi води з 30 °С до 55 °С при пiдключеннi 14, 18 та 28 пластин, ввдповщно. В табл. 1, 2 представ-ленi результати комплексного моделювання динамжи бiогазовоi установки, теплообмшника, вбудованого в метантенк [9] та динамжи теплообмшника контуру охолодження двигуна щодо тдтримки температури мкцево! води.

Таблиця 1

Параметри теплообмшу в теплаабмшнику контуру охолодження двигуна

PiBHi функцi□нування Параметр

а3, Вт/(м2 • К) ав, Вт/(м2 • К) k, Вт/(м2 • К)

Перший piBEHb 9039,02 4793,81 2853,20

Другий piBeHb 7218,19 4140,46 2431,27

Тpeтiй piBeHb 5025,52 3140,93 1822,78

Примггка: аз — к^ф^Ент теплавщдач1 вiд тапланайя, що rpiE до стшки тaпл□□бмiнникa, Вт/(м2 ■ К); ав — к□aфiцiEнт тaпл□вiддачi ввд стшки тaпл□□бмiнника до мiсцaв□i' води, Вт/(м2 ■ К); k — шефадЕнт тaпл□пapaдачi, Вт/(м2 ■ К)

Таблиця 2

3Ha4aH™ п□стiйних часу та коефiцiЕнтiв матaматичн□i' м□дaлi динамки тaпл□□бмiнника контуру □х□л□джaння двигуна

PiBHi функцш-нування Т с Т, с £ £* ¿з, м ¿в, м L 3 Z

Перший piвeнb 1,01 0,79 2,28 2,11 12,2 22,36 0,075 1,92

Другий piвeнb 1,17 0,92 2,11 1,98 15,2 25,83 0,061 1,97

Третш piвeнb 1,55 1,22 1,94 1,85 21,9 33,99 0,043 2,14

З використанням математично! моделi динамiки теплообмшника контуру охолодження двигуна щодо аналиично! оцшки змiни температури мiсцевоi води для встановлених рiвнiв функцiонування визначеш допуски на гранично припустиму працездатшсть когенерацшно! системи (рис. 2).

Рис. 2. Допуски на гранично припустиму ^а^адат^^ к□гaнapацiйн□i систaми: 1 — aтал□н пapш□г□ piвня функцi□нування; 2 — aтал□н другого piвня функцшнування; 3 — aтал□н тpaть□г□ piB™ функцi□нування

J

З використанням метода графа причинно-наслщкових зв'язюв [9, 10] отримано тдсумкову шформащю щодо оцшки змши температури мюцево1 води при розряду наприклад, бюгазово'! установки, що супроводжуеть-ся зменшенням витрат електрично'1 енергп на привщ теплового насоса та вщповщае заряду когенерацшно1 системи, який тдтверджений зменшенням температури теплоноая, що гр1е, на вход1 в теплообмшник системи охолодження двигуна та на виход1 з теплообмшника при збшьшенш температури зворотно'1 води:

(CTc (x)(At (т)/ At<

ст. розр. верх

(х) <

< At,

ст. розр. plBH

(xV At,

ст. розр. верх

(х) > 0)),

(6)

де СТ — контроль поди; х — час, с; t — температура мюцево1 води, °С. 1ндекси: с — контроль працездатнос-тг, розр. р1в. — розрахункове значення температури мюцево1 води р1вня функцюнування; ст., розр., верх. — стале, розрахункове значення температури м1сцево'1 води першого р1вня функцюнування.

Так, при змш1 температури теплонойя, що гр1е, в систем1 охолодження двигуна, наприклад, в межах 89-79 °С та збшьшенш температури зворотно'1 води до 35 °С, що характеризуе зменшення витрат електрично1 енергп на привщ теплового насоса необхщно прийняти ршення на заряд когенерацшно1 системи щодо збшьшення кшькосп пластин теплообмшника з 14 до 18 та перев1рити правильшсть прийняття ршення в нових умовах функцюнування щодо тдтримки температури мюцево1 води на р1вш 55 °С для подальшого використання в систем1 ви-робництва теплоти (рис. 3). Встановлення нового режиму функцюнування когенерацш-но1 системи свщчить про зменшення витрат

електрично1 енергп на прив1д теплового насоса щодо тдтримки процесу зброджування [9, 10].

На основ1 розроблених систем контролю працездат-ност та вдентифжацп стану теплообмшника системи охолодження двигуна для фжсованого штервалу часу [10] розроблено штегровану систему тдтримки функцюнування когенерацшно1 системи (табл. 3, рис. 4), що надае можливють на основ1 анал1тично1 оцшки змши температури мюцево1 води приймати ршення на змшу юлькосп пластин теплообмшника системи охолодження двигуна при безперервному вшшрюванш температури теплоноая, що гр1е, на вход1 та на виход1 з теплообмшника та температури зворотно1 води. Запропонована система дозволяе узгоджувати заряд — розряд когене-рацшно1 системи впродовж термшу розряду — заряду бюгазово1 установки щодо виходу бюгазу та пщтримувати визначений точний термш вщвантаження збродженого матер1алу та завантаження св1жого сусла [9] щодо за-безпечення тдтримки розряду когенерацшно1 установки.

Рис. 3. Контроль працездатносп та iдентифiкацiя стану когенерацшно! системи щодо переходу з першого ршня функцюнування на другий; 1, 2 — допуски першого

та другого рiвнiв функцi□нування, вiдп□вiдн□; 3, 4 — прийняття ршення та щентифшащя нових умов функцi□нування щодо змши кiльк□стi пластин з 14 до 18

Таблиця 3

1нтегревана система тдтримки функцюнування кегенерадшне! системи на бюгазевему палив1

Змша температури мюцевт води Час, х, 100 с

11-22 33 44 55 66

Пiдтримка завантаження свiжого матерiалу Розряд. Прийняття ршення на включення 14 пластин: ^з.вх = 95 С; ^з.вих = 75 С; ^звор.вх = 30 С; ^звор.вих = 55 С 1 — — — —

Заряд розряд: /з.вх = 92 С; /з.вих = 70 С; /звор.вх = 32 С; ^зВорВИХ = 55 С — 0,8353 — — —

Прийняття ршення на включення 18 пластин: /з.вх = 92 °С; £,.вих = 72 °С; £1вор.вх = 34 ° С; 'звор.вих = 55 °С — — 0,6226 — —

Iдентифiкацiя нових умов функцюнування: /з.вх = 92 °С; 4вих = 72 °С; £,ворвх = 34 °С; /зв|1р.в1х = 55 °С — — — 0,6226 —

Заряд розряд: /з.вх = 90 С; /з.вих = 72 С; /звор.вх = 35 С; /звдр.вих = 55 С — — — — 0,5131

Змша температури мюцевт води Час, х, 100 с

77 88 99 110 121-132

Заряд — розряд: íз.вх = 86 °С; íз.вих = 68 °С; íзв0р.вх = 35 °С; íзв0р.вих = 55 °С 0,3878 — — — —

Прийняття рiшення на включення 28 пластин: = 85 °С; /з.ви = 67 °С; £1вор.вх = 38 °С; 'зворвих = 55 °С — 0,2741 — — —

1дентифшащя нових умов функцi□нування: /з.вх = 85 °С; £,.вих = 67 °С; £1вор.вх = 38 °С; 'зворвих = 55 °С — — 0,2741 — —

Заряд — розряд: ;з.вх = 84 °С; ;з.в„ = 65 °С; ;зв„р.вх = 38 °С; ;зв„р.вих = 55 °С — — — 0,1243 —

Пiдтримка вщвантаження збродженого сусла: 4вх = 88 °С; /з.ви = 65 °С: /^^.ю = 39 °С; Л;вор.вих = 55 °С — — — — 0,0063

Рис. 4. 1нтегравана система тдтримки функщанування кагенерацшна! системи: 4вх, /¡¡.„и — температура тепланаая, ща грic, на вход та на виход з теплаабмшника системи ахаладження двигуна, вщпавщна, ща

вимiрюcться при функцiанувaннi кагенерацшна! системи; £,в[1р.вх,

'звар.вих — температура зваратна! вади на вхадi та на вихада з теплаабмiнникa системи ахаладження двигуна, ща вимiрюcться при функщануванш кагенерацшна! системи

Для тдтримки функцiонування когенерацiйноi системи можливо рекомендувати розбiрний пластинчастий теплообмiнник типу Альфа Лаваль Т2 щодо можливо-стi приймати рiшення на змшу кiлькостi пластин для пiдтримки функцшнування когенерацiйноi системи на бiогазовому паливi при необхiдностi збереження постшними витрати теплоносiiв.

5. Обговорення результат1в дослщження щодо методу тдтримки функцшнування когенерацмно! системи на бмгазовому палив1

В результатi проведених дослiджень розроблено ш-тегровану систему пiдтримки функцшнування когене-рацiйноi системи на основi аналiтичноi оцiнки змiни температури мiсцевоi води при вимiрюваннi температури теплоноая, що грie, на входi в теплообмшник контуру охолодження двигуна та на виходi iз теплообмiнника та температури зворотноi води. З щею цiллю встановлеш допуски на граничну змшу температури мiсцевоi на основ1 математичного моделювання динамiки пластинчастого теплообмшника для визначених режимiв функцiонування когенерацiйноi системи, розробленi системи контролю та щентифшаци стану когенерацiйноi системи у фжсований iнтервал часу. При розрядi — зарядi бiогазовоi установки, що супроводжуеться змiною витрат електричноi енергп на привiд теплового насоса, вщвантажент зброджено-го сусла та завантажент свiжого матерiалу змiнюеться температура теплоноая, що грiе, в системi охолодження двигуна когенерацiйноi системи та температура зворот-ноi води, що надае можлившть приймати упереджеш рiшення на змшу юлькосп пластин теплообмiнника щодо забезпечення постшними витрати теплоносiiв та температури мiсцевоi води в заданих межах.

Так, наприклад, прийняття ршення на основi вклю-чення 18 пластин теплообмшника системи охолодження

двигуна на заряд когенерац1ино1 системи в термш часу 4400 с тдтримуе приИняття ршення на розряд бшгазово1 установки в термш часу 3900 с щодо встановлення температури теплонос1я, що гр1е на вход1 в теплообмшник, вбудованиИ в метантенк, на р1вт 52,1 °С з використанням теплового насоса, для якого низькопотенцшним джере-лом енергп е зброджене сусло [9]. РозроблениИ метод за рахунок узгодження виробництва та споживання енергп надае можлившть при тдвищенш товарност бшгазово1 установки знизити соб1варт1сть виробництва теплоти та електрично'1 енергп та здобути грошову економш за рахунок додатково вироблено1 енергп. Представлеш дослщження е продовженням роботи в напрямку узгодження виробництва та споживання бшгазу [9, 10]. Запланована апробащя здобутих результапв в умовах когенерацшних систем р1зно'1 потужност!

6. Висновки

В результат! проведених дослщжень встановлено, що:

1. Когенерацшт технологи з використанням бшгазу потребують штегровано! системи ощнки змши температури мшцево'! води в контур1 охолодження двигуна щодо узгодження виробництва та споживання енергп. Для узгодження виробництва та споживання енергп необхщно розробити штегровану систему ощнки змши температури мшцево! води в контур1 охолодження двигуна.

2. Запропоновано архиектуру когенерацшно1 системи, що мае у своему склад1 основу — динам1чну тдси-стему, яка включае теплообмшник системи охолодження двигуна, бшгазову установку, тепловий насос та блоки заряду, розряду та ощнки функщонально'1 ефективност для тдтримки функцшнування когенеращйно'1 системи.

3. Виконано комплексне математичне моделювання динамжи теплообмшника контуру охолодження двигуна щодо здобуття гранично припустимо'1 ощнки змши температури мшцево'! води.

4. Розроблено системи контролю працездатност та вдентифжацп стану теплообмшника системи охолодження двигуна щодо приИняття ршень на змшу кшькосп пластин теплообмшника на основ1 лопчного моделювання у склад1 когенерацшно'! системи.

5. Розроблено штегровану систему приИняття ршень на тдтримку функцшнування когенерацшно'1 системи щодо узгодження виробницта та споживання енергп при забезпеченш постшними витрати теплоноспв.

6. При використанш запропонованого методу узгодження виробництва та споживання енергп для когенерацшно'1 установки, наприклад, типу GTK 35 M з первинною потужшстю 112 кВт, що споживае по-стшниИ вихщ бшгазу впродовж додаткового функцшнування когенерацшно1 установки до 2000 годин на р1к при безперервному виробництв1 бшгазу, можливо здобути зменшення соб1вартост1 виробництва енергп до 20-30 %.

Лггература

1. Ciric, R. M. Techno-Economic Analysis of Biogas Powered Cogeneration [Text] / R. M. Ciric, Z. Kuzmanovic // Journal of Automation and Control Engineering. — 2014. — Vol. 2, № 1. — P. 89-93. doi:10.12720/joace.2.1.89-93

2. Daingade, P. S. Electronically operated fuel supply system to control air fuel ratio of biogas engine [Text] / P. S. Daingade, S. D. Yadav // 2013 International Conference on Energy Efficient Technologies for Sustainability. — Institute of

Electrical & Electronics Engineers (IEEE), 2013. — P. 740-743. doi:10.1109/iceets.2013.6533476

3. Билека, Б. Д. Экономичность когенерационных и комбинированных когенерационно-теплонасосных установок с газопоршневыми и газотурбинными двигателями [Текст] / Б. Д. Билека, Р. В. Сергиенко, В. Я. Кабков // Авиационно-космическая техника и технология. — 2010. — № 7(74). — С. 25-29.

4. Билека, Б. Д. Использование ГТУ и ГПД в когенерацион-ных системах получения теплоты [Текст] / Б. Д. Билека, Л. К. Гаркуша // Двигатели и энергоустановки аэрокосмических летательных аппаратов. — 2009. — № 7(54). — С. 16-18.

5. Билека, Б. Д. Когенерационно-теплонасосные технологии в схемах горячего водоснабжения большой мощности [Текст] / Б. Д. Билека, Л. К. Гаркуша // Промышленная теплотехника. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 52-57.

6. Doseva, N. Advanced exergatic analysis of cogeneration system with a biogas engine [Text] / N. Doseva // 14th SGEM GeoConference on Energy and Clean Technologies Conference Proceedings. — June 19-25, 2014. — Book 4, Vol. 1. — P. 11-18. doi:10.5593/sgem2014/b41/s17.002

7. Горобець, В. Г. Ексергетичний аналiз ефективносп енерге-тичних систем для комплексного виробництва електрич-но! та теплово! енергп з використанням поновлювальних джерел енергп [Текст] / В. Г. Горобець, Б. Х. Драганов // Вщновлювальна енергетика. — 2010. — № 3(22). — С. 5-12.

8. Dev, N. Development of reliability index for cogeneration cycle power plant using graph theoretic approach [Text] / N. Dev, Samsher, S. S. Kachhwaha, R. Attri // International Journal of System Assurance Engineering and Management. — 2014. — Vol. 5, № 4. — P. 700-710. doi:10.1007/s13198-014-0235-4

9. Чайковська, 6. 6. Розробка енергозберпаючо! технологи функцюнування бюгазово! установки у склада когенерацшно! системи [Текст] / 6. 6. Чайковська // Схщно-6вропейський журнал передових технологш. — 2015. — № 3/8(75). — С. 44-49. doi:10.15587/1729-4061.2015.44252

10. Чайковська, 6. 6. Узгодження виробництва та споживання енергп у склада когенерацшно! системи [Текст]: зб. наук. пр. / 6. 6. Чайковська, В. В. Стефанюк, I. В. Абросимов // Вюник Нащонального техшчного ушверситету «ХП1». Се-рiя: Новi ршення в сучасних технолопях. — 2015. — № 46(1155). — С. 63-67.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПОДДЕРЖКН ФУНКЦНОННРОВАННЯ КОГЕНЕРАЦНОННОЙ СНСТЕМЫ НА БНОГАЗОВОМ ТОПЛНВЕ

В работе на основе предложенной когенерационной системы разработан метод поддержки температуры местной воды при измерении температуры обратной воды и температуры греющего теплоносителя на входе в теплообменник и на выходе из теплообменника контура охлаждения двигателя. Принятие решений на изменение количества пластин теплообменника при сохранении постоянными расходов теплоносителей позволяет согласовывать функционирование биогазовой установки и когенерационной системы с использованием теплового насоса, для которого низкопотенциальным источником энергии является сброженное сусло.

Ключевые слова: когенерационная система, биогазовое топливо, тепловой насос.

Чайковська €вгетя Свстафпвна, кандидат технгчних наук, старший науковий ствробтник, доцент, кафедра теоретичног, загальног та нетрадицшног енергетики, Одеський нацюнальний полтехтч-ний ушверситет, Украгна, e-mail: eechaikovskaya@gmail.com. Стефанюк Вадим Володимирович, астрант, кафедра теоретичног, загальног та нетрадицшног енергетики, Одеський нацюнальний полтехшчний утверситет, Украгна.

Чайковская Евгения Евстафьевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доцент, кафедра теоретической, общей и нетрадиционной энергетики, Одесский национальный политехнический университет, Украина.

Стефанюк Вадим Владимирович, аспирант, кафедра теоретической, общей и нетрадиционной энергетики, Одесский национальный политехнический университет, Украина.

Chaikovskaya Eugene, Odessa National Polytechnic University,

Ukraine, e-mail: eechaikovskaya@gmail.com.

Stefanuk Vadim, Odessa National Polytechnic University, Ukraine

УДК 621.311

Б01: 10.15587/2312-8372.2015.55805

сиротенко М. А. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ Н МЕТОДОВ

ОПТНМНЗАЦНН ПАРАМЕТРОВ СНСТЕМЫ ПОВЫШЕННЯ НАДЕЖНОСТН В РАЗВЕТВЛЕННЫХ СЕТЯХ 10 кВ

Предложен метод оптимизации структуры и параметров системы повышения надежности в распределительной сети 10 кВ, который позволяет учитывать возможность наличия в ее составе различных типов указателей поврежденных участков и коммутационных аппаратов. Приведены результаты поиска оптимальных решений как для разветвленных резервированных, так и нерезервированных электросетей.

Ключевые слова: распределительная электрическая сеть, надежность, секционирование, эффективность, оптимизация.

1. Введение

Время, в течение которого условный потребитель недополучает электроэнергию, зависит в основном от среднего времени, затрачиваемого бригадой на поиск

места повреждения. При этом средства повышения надежности (СПН), которые влияют на величину времени поиска короткого замыкания (КЗ) в электрических сетях можно условно разделить на две группы: методы и средства определения места повреждения на линии;