Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5

Предложены пути совершенствования системы управления расходом электрической энергии цехом химической подготовки Харьковской ТЭЦ-5. Они основаны на прогнозе недельного потребления электрической энергии цехом и уменьшении периода опроса датчиков до недели....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2006
Автор: Орловский, И.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2006
Назва видання:Електротехніка і електромеханіка
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142762
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5 / И.В. Орловский // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 5. — С. 67-70. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-142762
record_format dspace
spelling irk-123456789-1427622018-10-16T01:23:07Z Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5 Орловский, И.В. Електричні станції Предложены пути совершенствования системы управления расходом электрической энергии цехом химической подготовки Харьковской ТЭЦ-5. Они основаны на прогнозе недельного потребления электрической энергии цехом и уменьшении периода опроса датчиков до недели. Запропоновано шляхи вдосконалення системи управління витратою електричної енергії цехом хімічної підготовки Харківської ТЕЦ-5. Вони засновані на прогнозі тижневого споживання електричної енергії цехом і зменшенні періоду опиту датчиків до тижня. Ways of control system perfection in Kharkov Combined Heat&Power Plant-5 for reduction of electric energy expenses are introduced for the plant’s water chemical preparation shop. They are based on prediction of week electricity consumption by the shop and diminishment of its sensors questioning period to week. 2006 Article Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5 / И.В. Орловский // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 5. — С. 67-70. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142762 621.3 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Електричні станції
Електричні станції
spellingShingle Електричні станції
Електричні станції
Орловский, И.В.
Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5
Електротехніка і електромеханіка
description Предложены пути совершенствования системы управления расходом электрической энергии цехом химической подготовки Харьковской ТЭЦ-5. Они основаны на прогнозе недельного потребления электрической энергии цехом и уменьшении периода опроса датчиков до недели.
format Article
author Орловский, И.В.
author_facet Орловский, И.В.
author_sort Орловский, И.В.
title Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5
title_short Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5
title_full Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5
title_fullStr Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5
title_full_unstemmed Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5
title_sort пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской тэц-5
publisher Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate 2006
topic_facet Електричні станції
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142762
citation_txt Пути совершенствования управления расходом электрической энергии в цехе химводоподготовки харьковской ТЭЦ-5 / И.В. Орловский // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 5. — С. 67-70. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv AT orlovskijiv putisoveršenstvovaniâupravleniârashodomélektričeskojénergiivcehehimvodopodgotovkiharʹkovskojtéc5
first_indexed 2025-07-10T15:42:17Z
last_indexed 2025-07-10T15:42:17Z
_version_ 1837275171448160256
fulltext Електричні станції Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №5 67 УДК 621.3 ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ЦЕХЕ ХИМВОДОПОДГОТОВКИ ХАРЬКОВСКОЙ ТЭЦ-5 Орловский И.В. ОАО "Харьковская ТЭЦ-5" Украина, 62371, Харьковская обл., Дергачевский р-н, пос. Подворки тел. (0572) 20-50-50 Запропоновано шляхи вдосконалення системи управління витратою електричної енергії цехом хімічної підготовки Харківської ТЕЦ-5. Вони засновані на прогнозі тижневого споживання електричної енергії цехом і зменшенні періоду опиту датчиків до тижня. Предложены пути совершенствования системы управления расходом электрической энергии цехом химической под- готовки Харьковской ТЭЦ-5. Они основаны на прогнозе недельного потребления электрической энергии цехом и умень- шении периода опроса датчиков до недели. ВВЕДЕНИЕ Внедрение систем управления расходами энер- гии и воды находит широкое применение на промыш- ленных предприятиях Украины и может быть полезно для предприятий, генерирующих энергию, с целью минимизации расходов тепловой и электрической энергии на собственные нужды. Ранее авторами были исследованы основные за- кономерности формирования значений расходов электрической энергии по цеху химической водоочи- стки (ХВО) Харьковской ТЭЦ-5 и разработаны меро- приятия по экономии электрической энергии [1]. Часть этих мероприятий направлена на повышение энергетической эффективности мощных электропри- емников. Их выполнение обеспечивает снижение электропотребления за счет изменения энергетиче- ских характеристик некоторых агрегатов, входящих в состав комплекта основного оборудования цеха ХВО. Цель данной работы заключается в разработке концепции построения системы управления расходом электрической энергии для ХВО Харьковской ТЭЦ-5. При этом в комплексе средств управления расходом электроэнергии выделены организационные, техниче- ские и программно-методические средства. СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ Основу организационных средств управления расходом энергии составляют элементы организаци- онно-штатных структур предприятий. В соответствии с положениями, должностными инструкциями или иными нормативными документами внутреннего пользования этим подразделениям делегированы функции управления расходами энергии. Прообразом такой структуры на Харьковской ТЭЦ-5 является группа учета, подчиненная производственно техниче- скому отделу (ПТО). Основу технических средств управления расхо- дом электроэнергии составляют счетчики, как пер- вичные элементы учета расхода, а также все сопутст- вующие технические средства, участвующие в сборе, передаче и хранении данных о значениях расхода электроэнергии. Для управления расходом электриче- ской энергии система технического учета должна со- ответствовать следующим требованиям: • достаточная полнота учета; • необходимая дифференциализация учета; • требуемая точность; • оперативность учета; • определенная доступность. Вне всякого сомнения, перечисленным выше тре- бованиям отвечает лишь та часть учета электрической энергии на Харьковской ТЭЦ-5, которая количест- венно отражает энергетические потоки, пересекаю- щие границы ТЭЦ. Сведения обо всех наличных средствах учета электрической энергии по трансформаторам и элек- троприемникам, обеспечивающим функционирование ХВО, приведены в табл. 1. Таблица 1 Сведения о счетчиках электрической энергии по элементам системы электроснабжения и электроприемникам, имеющим отношение к цеху ХВО № Элемент или элек- троприемник Счет- чик Принадлежность 1 Трансформатор 70Т И670М 2 Трансформатор 71Т И670М 3 Трансформатор 72Т И670М Только ХВО 4 Трансформатор 73Т И670М 5 Трансформатор 74Т И670М 6 Трансформатор 75Т И670М Кроме ХВО воз- душные компрес- соры и трансфор- матор электроли- зера 7 Нагнетатель НВЦ-1 И670М 8 Нагнетатель НВЦ-2 Е 859/1 Датчик мощности АНАЛИЗ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Алгоритм расчета расхода электрической энергии за любой отчетный период времени по ХВО в кВтч может быть представлен следующим выражением: вдвктэ 2.0 WWWW +−= , (1) где W – суммарный расход электрической энергии трансформаторами 70Т – 75Т; Wтэ – расход электри- ческой энергии трансформатором электролизера; Wвк – расход электрической энергии воздушными ком- прессорами БВЦ К-1, 2 и 3, связанной с получением 68 Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №5 сжатого воздуха высокого давления (коэффициент 0,2 учитывает долю сжатого воздуха потребителей, не имеющих отношения к цеху ХВО; Wвд – расход элек- трической энергии центробежными нагнетателями воздуха НВЦ-1 и НВЦ-2. Исходными данными, используемыми в (1), яв- ляются показания счетчиков электрической энергии. В связи с отсутствием отдельного учета расхода элек- трической энергии трансформатором электролизера и воздушными компрессорами, неизвестными в выра- жении (1) являются Wтэ и Wвк. Неполный учет обычно порождает упрощенные алгоритмы расчета потребления и ошибочное пред- ставление о балансе электрической энергии. Следова- тельно, требуемую полноту учета могут обеспечить счетчики расхода электрической энергии, потребляе- мой трансформаторами электролизера и воздушными компрессорами. Целесообразно рассмотреть существующую дифференциализацию технического учета электриче- ской энергии по цеху ХВО, включающую три услов- ных уровня учета. Первый уровень технического учета электриче- ской энергии включает входной учет по напряжению 6 кВ. Он охватывает средства учета всех вводных фи- деров на секции сборных шин трансформаторных подстанций, питающих электроприемники собственно цеха ХВО и отдельные электроприемники, включен- ные в технологические процессы цеха ХВО (компрес- сорные установки и воздушные нагнетатели). На этом уровне имеются все необходимые счетчики электри- ческой энергии. Но этот уровень обеспечивает только основу для контроля общего расхода электрической энергии цеха ХВО, так как он не соответствует уста- новившимся границам административной и энергети- ческой ответственности, поскольку сборные шины названных трансформаторных подстанций являются общими для электроприемников, принадлежащих различным структурным подразделениям ТЭЦ-5. Второй уровень связан с учетом расхода элек- трической энергии напряжением 6 кВ отдельными электроприемниками. Это только две точки учета, связанные с учетом электрической энергии, расхо- дуемой нагнетателями воздуха НВЦ-1 и НВЦ-2. Третий уровень обеспечивает технический учет электрической энергии напряжением 0,4 кВ. Среди этих уровней третий уровень учета элек- трической энергии на напряжении 0,4 кВ по цеху ХВО совершенно не развит. И это несмотря на то, что при этом открывается возможность контроля расхо- дов электрической энергии агрегатами, среди которых есть весьма энергоемкие, в частности: • насос взрыхления механических фильтров НВМФ мощностью 48,10 кВт; • компрессор мощностью 119,30 кВт; • насос умягченной воды НУВ мощностью 142,40 кВт; • насос подпитки светленной водой теплосети НОВТ мощностью 151,30 кВт. Измерения показали, что суммарная электриче- ская мощность электроприемников напряжением 0,4 кВ, участвующих в обеспечении технологического процесса цеха ХВО, составляет примерно 700 кВт. Обобщенные данные о наличии счетчиков элек- трической энергии уровням учета представлены в табл. 2. Таблица 2 Сведения о распределении точек учета электрической энергии по условным уровням учета для цеха ХВО Количество точек учета (счетчиков) Уро- вень Характеристика уровня име- ется тре- бу- ется все- го 1 на напряжение 6 кВ для трансформаторов силовых (70Т, 71Т, 72Т, 73Т, 74Т, 75Т) 6 0 6 2 на напряжение 6 кВ для на- гнетателей воздуха НВЦ-1, НВЦ-2 2 0 2 3 на напряжение 0,4 кВ для приемников, принадлежа- щих разным структурным подразделениям и запитан- ным через один и тот же силовой трансформатор 2 13 15 ИТОГО 10 13 23 Перечень дополнительных счетчиков электриче- ской энергии для электроприемников напряжением 0,4 кВ приведен в табл. 3. Таблица 3 Дополнительные счетчики электрической энергии напряжением 0,4 кВ (трансформатор тока 200/5 А) № Наименование электро- приемника Мощ- ность, кВт Место уста- новки 1 Насос умягченной воды НУВ 1 71Т, РУ-0,4 кВ 2 НУВ-2 72Т, РУ-0,4 кВ 3 НУВ-3 73Т, РУ-0,4 кВ 4 НУВ-4 118 74Т, РУ-0,4 кВ 5 Насос осветленной воды подпитки ТС НОВТ-1 73Т, РУ-0,4 кВ 6 НОВТ-2 73Т, РУ-0,4 кВ 7 НОВТ-3 74Т, РУ-0,4 кВ 8 НОВТ-4 113 74Т, РУ-0,4 кВ 9 Компрессор воздушный К-1 73Т, РУ-0,4 кВ 10 К-2 74Т, РУ-0,4 кВ 11 К-3 118 75Т, РУ-0,4 кВ 12 Трансформатор электро- лизера Т1 73Т, РУ-0,4 кВ 13 Т2 110 75Т, РУ-0,4 кВ Оперативность технического учета неудовлетво- рительная из-за низкой частоты опросов. Наличие ежемесячных показаний расхода электрической энер- гии по тем же трансформаторам 70Т – 75Т недоста- точно для управления расходом электрической энер- Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №5 69 гии, так как. причина перерасхода электрической энергии, как правило, не может быть выяснена при таком запаздывании информации о расходах электри- ческой энергии. Наконец, доступ к данным учета электрической энергии должна быть разрешен персоналу, исполь- зующему электроприемники цеха ХВО. В настоящее время система технического учета электрической энергии ТЭЦ-5 приводится в полное соответствие всем вышеперечисленным требованиям. В комплексе средств управления расходом элек- трической энергии по ХВО решающая роль, вне вся- кого сомнения, принадлежит программно- методическим средствам, составляющим основу сис- темы контроля и нормализации (КиН) [2]. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Использование математического аппарата при- кладной статистики [3] в полной мере обеспечивает контроль и планирование расхода электрической энергии для цеха ХВО. Для этого пригодны регресси- онные зависимости расхода электрической энергии от подачи воды на подпитку тепловой сети. При описа- нии зависимостей расхода электрической энергии отдельными электроприемниками, обеспечивающими работу цеха ХВО, могут быть использованы и другие параметры. На рис. 1 представлена зависимость расхода элек- трической энергии на подготовку осветленной воды для подпитки тепловой сети за 2,5 месяца 2004 г. при недельном периоде контроля. y = 0,8856x + 44218 R 2 = 0,6939 y = 0,934x + 34048 R 2 = 0,8274 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 0 20000 40000 60000 80000 100000 Подача воды на подпитку тепловой сети, м3 Ра сх од э ле кт ри че ск ой э не рг ии , к В тч Рис. 1. Зависимость недельного расхода электрической энергии на подготовку осветленной воды для подпитки тепловой от недельной подачи осветленной воды Как видно на рис. 1, зависимость недельного рас- хода электрической энергии (сплошная линия) на подготовку и подачу осветленной воды для подпитки тепловой сети у (кВт⋅ч) от подачи осветленной воды х (м3) описывается уравнением 44218856.0 += xy . (2) Уравнение (2) получено при высокой величи- не коэффициента аппроксимации (R2=0,6939). Наименьший разброс математического ожидания недельного расхода электрической энергии на подго- товку и подачу осветленной воды соответствует диа- пазону недельных подач 7000 – 8000 м3. Приведенная зависимость (1) полностью соот- ветствует требованиям, предъявляемым к стандарт- ным зависимостям, используемым в системе КиН, и может быть использована для нормализации расходов электрической энергии по цеху ХВО. При применении системы КиН в цехе ХВО в ус- ловиях недельного контроля расхода электрической энергии на подготовку и подачу осветленной воды, получена следующая аппроксимированная линейная зависимость: 34048934.0 += xy . (3) На рис. 1 график зависимости (3) построен пунк- тирной линией. Сравнение кривых показывает, что при исполь- зовании системы КиН аппроксимация дает лучший результат. При недельной подаче 75000 м3 осветлен- ной воды переход от расходов энергии в соответствии с зависимостью (2) к зависимости (3) обеспечивает снижение потребления с 110638 кВт⋅ч до 104098 кВт⋅ч, т.е. экономию 6540 кВт⋅ч. Управление расходом электрической энергии по структурным подразделениям требует наличия стан- дартных зависимостей не только для структурного подразделения, но и для его отдельных энергоемких агрегатов. Среди энергоемкого оборудования, обслу- живающего нужды цеха ХВО, присутствуют источ- ники воздуха низкого (0,24 МПа) и высокого давле- ния (0,6 МПа). Источниками сжатого воздуха низкого давления являются нагнетатели воздушные центробежные, один из которых работает по заявкам дежурной сме- ны со щита управления цеха ХВО, а другой находится в резерве. Весь воздух низкого давления используется на нужды цеха ХВО и другим потребителям ТЭЦ не поставляется. Центробежные нагнетатели НВЦ-1 и НВЦ-2 яв- ляются самыми мощными электроприемниками, об- служивающими потребности цеха ХВО. По результа- там проведенных испытаний установлена средняя мощность, потребляемая нагнетателем из сети, кото- рая составляет 540 кВт⋅ч. Сжатый воздух высокого давления на ТЭЦ-5 по- дается воздушными компрессорными установками винтового и поршневого типов. Цех ХВО использует только около 80% выработанного сжатого воздуха высокого давления. Остальной расход приходится на ремонтные распределительные сети сжатого воздуха. Как показывают наблюдения, типичная ситуация свя- зана с круглосуточным использованием не менее од- ного из компрессоров. Предпочтение при этом отда- ется использованию винтового компрессора, что оп- равдано со всех точек зрения. На рис. 2 показана зависимость недельного рас- хода электрической энергии на получение сжатого воздуха низкого давления у (кВт⋅ч) от подачи освет- ленной воды на подпитку тепловой сети за неделю х (м3), описываемая линейным уравнением 83,7914852.0 += xy . (4) Коэффициент корреляции для зависимости, отра- жающей изменение расхода электрической энергии 70 Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №5 центробежным нагнетателем, невысок (R2=0,4855), что объясняется наличием человеческого фактора – требуемое время работы нагнетателя определяется субъективно. y = 0,4852x + 791,83 R 2 = 0,4855 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 20000 40000 60000 80000 100000 Подпитка тепловой сети, м3 Ра сх од э ле кт ри че ск ой э не рг ии , к В тч Рис. 2. Зависимость недельного расхода электрической энергии центробежным воздушным нагнетателем НВЦ - 360-22-1 от подачи осветленной воды на подпитку тепловой сети за неделю Использование зависимости на рис. 2 в качестве стандартной для контроля и нормализации расхода электрической энергии на получение сжатого воздуха низкого давления позволяет решить две задачи: • упорядочить использование НВЦ в соответст- вии с обнаруженными закономерностями (см. рис. 2). • экономить электрическую энергии за счет ис- ключения случаев необоснованного увеличения вре- мени работы центробежных нагнетателей воздуха. На рис. 3 показана зависимость недельного рас- хода электрической энергии на получение сжатого воздуха высокого давления на воздушных компррес- сорах у от подачи осветленной воды на подпитку теп- ловой сети за неделю х, описываемая линейным урав- нением: 153690688.0 += xy . (5) y = 0,0688x + 15369 R2 = 0,1517 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 20000 40000 60000 80000 100000 Подача осветленной воды на подпитку тепловой сети, м3 Ра сх од э ле кт ри че ск ой э не рг ии , к В тч Рис. 3. Зависимость недельного расхода электрической энергии воздушными компрессорами от подачи осветлен- ной воды на подпитку тепловой сети за неделю Согласно (5) недельный расход электрической энергии компрессорными установками во многом определяется высокой постоянной составляющей рас- хода электрической энергии и существенно меньше зависит от изменения подач осветленной воды за не- делю. Это подтверждается тем, что зависимость не- дельного расхода электрической энергии для получ- ния сжатого воздуха высокого давления имеет невы- сокое значение коэффициента аппроксимации (R2=0,1517). Основные причины этого – наличие не- контролируемого расхода сжатого воздуха высокого давления на ремонтные нужды и большое число уте- чек сжатого воздуха из распределительной сети. И то и другое выступают в роли дополнительных факто- ров, влияющих на формирование расходов электриче- ской энергии на получение сжатого воздуха высокого давления. Наличие неопределенности в количествен- ной оценке расхода сжатого воздуха для ремонта де- лает неэффективным использование системы КиН для снижения этих расходов для цеха ХВО до установки счетчиков. Неучтенным расходом воздуха высокого давле- ния через ремонтную распределительную сеть можно объяснить наличие разбросов расходов электрической энергии по воздушным компрессорам (рис. 3). Так, при недельной подаче 43661 м3 осветленной воды в одном случае недельный расход электрической энер- гии составил 13596 кВт⋅ч электрической энергии, а в другом случае при подаче 44312 м3 осветленной воды за неделю недельный расход электрической энергии составил уже 23027 кВт⋅ч. ВЫВОДЫ 1. Рассмотрены пути совершенствования системы технического учета электрической энергии в цехе химводоочистки Харьковской ТЭЦ-5. Установлено, что среди средств управления расходом электриче- ской энергии важнейшую роль играют программно- методические средства, составляющим основу систе- мы. 2. На основе экспериментальных данных получе- ны регрессионные зависимости прогноза расхода электрической энергии для цеха химводоочистки. 3. Обоснована целесообразность применения не- дельного периода в системе контроля и нормирования расхода электрической энергии для цеха химводоочи- стки. В сочетании с прогнозированием а система тех- нического учета снизить недельный расход электро- энергии на собственные нужды цеха химводоочистки ТЭЦ-5. ЛИТЕРАТУРА [1] Вороновский Г.К., Покалицын С.Н., Орловский И.В. Потенциал экономии электрической энергии цеха хим- водоочистки Харьковской ТЭЦ-5 // Електротехніка і електромеханіка. − Харків: НТУ "ХПІ". − 2005. − № 2. − С. 93-97. [2] Праховник А.В., Трапп Г. Р. Контроль и нормализация электропотребления. Управление энергоиспользованием // Сб. докладов. – К.: Альянс за сбережение энергии. – 2001. [3] Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В.. Курс теории вероятности и математической статистики. – М.: Наука, 1969. Поступила 25.01.2006