МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О. СУХОГО»

Республиканский конкурс научных работ студентов

Физико-технические проблемы энергетики. Научные основы энергоснабжения и эффективного использования энергии. Нетрадиционные источники энергии

МЕТОДИКА ОПТИМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВЕТИЛЬНИКОВ ПО КРИТЕРИЮ

МИНИМУМА ФИНАНСОВЫХ ЗАТРАТ

Кочемазов Дмитрий Сергеевич,

магистрант группы ЗМ43-21

специальности 1-43 80 01 «Энергетика»

Научный руководитель:

Зализный Дмитрий Иванович, доцент

кафедры "Электроснабжение", к.т.н., доцент

Гомель 2017

РЕФЕРАТ

Работа включает: 34 страницы, 4 рисунка, 20 источников, 1 приложение.

ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЕ, КОММУТАЦИЯ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА, РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ЭКОНОМИЯ.

Объектом исследования являются системы электрического освещения (как промышленных потребителей электроэнергии, так и бытовых).

Цель данного исследования - снижение суммарных затрат на эксплуатацию осветительных установок путём определения времени рационального использования электросветильников, т.е. такого времени, при котором затраты на электроэнергию с момента включения будут равны приведенным затратам, обусловленным износом частей электроустановки из-за одного включения.

Методы исследования: методы математического моделирования и статистической оценки, позволяющие добиться снижения финансовых затрат на эксплуатацию электроосветительного оборудования, а также выявить основные закономерности и особенности электрического освещения в промышленном и гражданском секторах.

Основные результаты проведённой работы: составлены и применены на практике формулы, отвечающие требованиям к точности расчётов; внедрены организационные и организационно-технические мероприятия для электроосветительных систем нескольких промышленных и бытовых объектов; эксплуатация электросветильников по предложенной методике позволила существенно снизить реальные расходы на замену вышедших из строя источников света - вплоть до 30%.

Степень внедрения: на основе результатов расчётов, выполненных по методике оптимальной эксплуатации электрических светильников по критерию минимума финансовых затрат, в части цеха производства пластмассовых изделий №1 ЗАО «Легпромразвитие» г. Бобруйска было внедрено в производство рационализаторское предложение по оптимизации эксплуатации электрических светильников на основе времени оптимального включения Т_КЧ, что позволило существенно увеличить срок службы источников света и уменьшить суммарные затраты на электрическое освещение на 30%. На данный момент планируется внедрение данной методики на территории нескольких цехов ОАО «Белшина», ОАО «Бобруйскагромаш» и РУП «БЗТДиА».

Область применения: промышленное, уличное и бытовое электроосвещение.

Экономическая эффективность исследования: предложенная методика позволяет существенно уменьшить амортизационные отчисления на замену источников света и пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). Предварительная оценка показывает, что возможно снижение эксплуатационных затрат на 30%.

Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: в случае финансирования государственными органами, возможна разработка общереспубликанского стандарта и методик в области проектирования и эксплуатации систем электрического освещения в масштабах страны, что позволит снизить затраты на электроосвещение до 30% благодаря увеличению срока службы источников света при некотором увеличении потребления электроэнергии, что, в свою очередь, обретает всё большую актуальность в связи с вводом в эксплуатацию Белорусской атомной электростанции и ожидаемым избытком электроэнергии в стране.

Методика была успешно представлена на четырёх конференциях: XXXVII научная конференция студентов I, II ступеней и аспирантов (РБ, г. Гомель, ГГТУ им. П.О.Сухого); XVII международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления» (РБ, г. Гомель, ГГТУ им. П.О.Сухого); международная конференция «Проспект Свободный - 2017» (РФ, г. Красноярск, СФУ); международная научно-практическая конференция "Инновационные технологии в энергетике: образование, наука, производство" (Туркменистан, г. Мары, ГЭИТ).

Имеются научные публикации по материалам конференций. Также выполнена и ожидает публикации статья «Повышение эффективности эксплуатации электрических светильников» для журнала «Вестник ГГТУ им. П.О.Сухого».

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

АО		амортизационные отчисления
ДНаТ		натриевая газоразрядная лампа
ДРЛ		дуговая ртутная люминесцентная лампа
ЛЛ		люминесцентная лампа
ЛН		лампа накаливания
ОУ		осветительная установка
ПВ		продолжительность включения
ПРА		пускорегулирующая аппаратура
СД		светодиод
СЭО		система электрического освещения
ЭП		эмиссионное покрытие
ЭПРА		электронный пускорегулирующий аппарат

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Влияние цикла переключения на срок службы осветительных установок 5

2 Состав финансовых затрат на монтаж и эксплуатацию электроосвещения 9

3 Определение минимального оптимального времени включения осветительной установки 11

4 Пример расчёта оптимального времени эксплуатации осветительной установки 17

5 Мероприятия повышения эффективности эксплуатации осветительных установок с учётом времени оптимального включения 21

6 Корректировка эксплуатационных расходов при проектировании систем электрического освещения 23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 33

ПРИЛОЖЕНИЕ А 35

Введение

Основной целью энергетической политики Республики Беларусь является поиск путей и формирование механизмов оптимального развития и функционирования отраслей ТЭК, а также техническая реализация надежного и эффективного энергообеспечения всех отраслей экономики и населения, обеспечивающих производство конкурентоспособной продукции и достижение стандартов уровня и качества жизни населения высокоразвитых европейских государств при сохранении экологически безопасной среды.

Исторически и экономически современная человеческая цивилизация имеет жёсткую зависимость от искусственного освещения. Как первая услуга, предложенная электроснабжающими компаниями, освещение сейчас является одной из сфер конечного применения, на которую приходится значительная часть глобального потребления электроэнергии. Экспертами прогнозируется, что мировой спрос на искусственное освещение к 2030 году будет на 80% выше текущего уровня. На сегодняшний день в масштабе всей планеты на долю сетевого электрического освещения приходится около 20% от общего производства электроэнергии.

Учитывая текущее состояние электроэнергетики Беларуси и постройку атомной электростанции, следует заметить, что стоимость электроэнергии в ближайшем будущем будет уменьшаться. Поэтому при эксплуатации электроосвещения необходимо обратить внимание на такие финансовые факторы, как стоимость закупки источников света, стоимость пускорегулирующей аппаратуры и затраты на утилизацию использованных ламп согласно [1].

На срок службы осветительных установок оказывают влияние многие факторы. К ним относятся отклонения питающего напряжения [2], токи высших гармоник, электромагнитные волны, тепловое воздействие, а также износ источников света и пускорегулирующей аппаратуры (ПРА).

Одним из важнейших факторов, снижающих срок службы электрических светильников, является количество коммутаций в процессе их эксплуатации. Каждая коммутация сопровождается переходными процессами импульсного характера, что негативно сказывается как на оборудовании светильника, так и непосредственно на источнике света. Особенно это актуально для газонаполненных ламп. Так в установившемся режиме эмиссионное покрытие электродов люминесцентной лампы разрушается довольно медленно. Гораздо более интенсивное распыление эмиссионного вещества происходит при её включении. Светодиоды намного менее критичны к коммутациям, чем газонаполненные лампы. Однако все светодиодные светильники, питающиеся от стандартного переменного напряжения 220 В, содержат блоки питания, которые имеют ограниченное количество циклов включения-отключения.

В данном исследовании предлагается методика эксплуатации электросветильников, основанная на определении оптимального времени их использования в рамках одного рабочего цикла с учётом количества потреблённой электроэнергии, количества циклов включения-отключения без ухудшения их рабочих свойств. В методике учитывается стоимость, как потреблённой электроэнергии, так и комплектующих системы электрического освещения, подвергающихся износу при каждом запуске.