Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в э

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
8.69 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

ЭНЕРГЕТИКА. ИННОВАЦИОННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ.

CALS-ТЕХНОЛОГИИ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Материалы IX Всероссийской (с международным участием)

научно-технической интернет-конференции

(1–30 июня 2015 г.)

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2015

УДК 620.9: [658.5.012.45.011.56+004.4`22 УДК 620.9: [658.5.012.011.56+004.4’22 ББК 31-05

Э65

Отражены основные результаты теоретических и прикладных разработок российских и зарубежных ученых и специалистов, аспирантов и студентов в области энергетики, энергоресурсосбережения, CALS-технологий, системных исследований, моделирования и инноваций в электротехнической и энергетической отраслях, автоматизированных систем управления и аппаратно-програм- много обеспечения информационно-программного обеспечения информационно-управляющихсистем.

Редакционная коллегия:

завкафедрой МСА, канд. техн. наук, доцент

А.Б. Петроченков (отв. редактор),

декан ЭТФ канд. техн. наук, профессор А.М. Костыгов, д-р техн. наук, профессор кафедры МСА В.П. Казанцев, д-р техн. наук, профессор кафедры МСА С.В. Бочкарев, директор НОЦЭС ПНИПУ, канд. техн. наук А.В. Ромодин, вед. инженер кафедры МСА Н.А. Шульга (отв. за выпуск).

ISBN 978-5-398-01503-4

© ПНИПУ, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

 

Секция 1. Энергетика. Энергоресурсосбережение.

 

Энергоменеджмент

 

А.В. Ляхомский, Е.Н. Перфильева,

 

С.В. Петухов, Г.З. Коробкина

 

Энергетический менеджмент – инновационный

 

путь повышения энергоэффективности....................................

7

А.И. Цаплин

 

Методы усиления мощности энергии фотонов......................

17

Г.А. Тимофеева

 

Проблемы обеспечения энергоэффективности

 

производства на машиностроительных предприятиях..........

28

Е.А. Энгель

 

Обеспечение максимальной выходной мощности

 

фотоэлектрической энергосистемы на основе

 

адаптивного нейроконтроллера...............................................

33

В.А. Лоскутников, Д.А. Опарин, В.А. Трефилов,

 

Д.С. Крыласов, П.А. Сивков

 

Повышение энергетических показателей асинхронного

 

электропривода насосной станции .............................................

42

И.Н. Трус, Н.Д. Гомеля, В.Н. Грабитченко, В.И. Воробьева

 

Мембранная технология очистки шахтных вод.....................

48

В.И. Воробьева, Е.Э. Чигиринец, М.И. Скиба, И.Н. Трус

 

Ресурсосберегающая технология использования

 

отходов переработки винограда..............................................

52

3

А.А. Грибанов, К.В. Кожевникова

 

Автоматизированная система контроля и учета

 

электроэнергии на базе комплекса программно-

 

аппаратных продуктов по технологии ADDAX.....................

59

А.А. Лебедева, А.А. Грибанов

 

Определение места повреждения на воздушных

 

линиях электропередач напряжением 220 кВ

 

на основе двустороннего метода расчёта...............................

64

А.А. Крубцова, А.В. Малафеев

 

Прогнозирование графика электрической нагрузки

 

с учетом объема заказов на металлопродукцию....................

71

В.А. Раков, А.А. Ашапатов

 

Оценка мощности двигателя транспортного cредства

 

в городском режиме движения................................................

80

В.А. Раков, К.Е. Карпова, Д.А Гавриленков

 

Эффективность использования энергетических ресурсов

 

электромобилями и автомобилями, работающими

 

на водородном топливе............................................................

86

В.А. Раков, В.В. Зуйков

 

Эффективность использования гибридных двигателей

 

на транспорте............................................................................

91

А.Н. Лыков

 

Цифровая электрическая подстанция

 

на импортозамещающей основе..............................................

99

4

Секция 2. Современные методы и программные средства автоматизации технической подготовки производства в рамках CALS-технологий. Интегрированная логистическая поддержка продукции и услуг в электротехнической

и энергетической отраслях

С.В. Беляев, А.В. Малафеев

 

Описание блока оптимизации при построении

 

предварительного графика ремонтов электросетевого

 

оборудования ..........................................................................

105

Е.М. Солодкий

 

Балансировка потребляемой мощности по точкам

 

присоединения на предприятиях с циклическим

 

циклом производства путем использования силовых

 

быстродействующих ключей без нарушения

 

электроснабжения потребителя с помощью

 

классификатора на основе деревьев принятия решений.....

113

Секция 3. Системные исследования, моделирование

 

и инновации в электротехнической и энергетической отраслях

В.А. Трефилов, Д.С. Крыласов, П.А. Сивков

 

Математическая модель нагрузочного устройства

 

испытательного стенда синхронных машин ........................

124

А.П. Старцев

 

Влияние пульсации выходного напряжения

 

высокочастотного преобразователя частоты

 

с непосредственной связью на характеристики

 

асинхронного электродвигателя............................................

133

А.М. Зюзев, В.П. Метельков, Д.П. Степанюк, М.В. Бубнов

 

Моделирование систем ТПН-АД в среде ANSYS ...............

144

5

С.Ю. Еремочки, Д.А. Королёв, А.А. Титова

 

Регулирование частоты вращения

 

трехфазного асинхронного короткозамкнутого

 

двигателя векторно-алгоритмическим способом.................

154

Секция 4. Автоматизированные системы управления и аппаратно-программное обеспечение информационно-

управляющих систем. Системы оперативного и диспетчерского управления. Телекоммуникационные системы

Д.А. Даденков

 

К вопросу о классификации и принципах построения

 

следящих электромеханических систем управления...........

160

Н.И. Хорошев, Ю.С. Баяндина

 

Методические основы планирования технического

 

обслуживания и ремонта электроэнергетического

 

оборудования ..........................................................................

170

6

СЕКЦИЯ 1

ЭНЕРГЕТИКА. ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ. ЭНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТ

А.В. Ляхомский, Е.Н. Перфильева, С.В. Петухов, Г.З. Коробкина

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ – ИННОВАЦИОННЫЙ ПУТЬ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

Рассмотрены альтернативы по энергообеспечению устойчивого развития цивилизации. Приведен анализ процесса современного повышения энергоэффективности, которое характеризуется инерционным путем развития. Дано обоснование инновационного пути повышения энергоэффективности путем системного управления энергетическими ресурсами с применением предлагаемой интегрированной системы энергетического менеджмента.

Ключевые слова: процесс энергопотребления– эргатический процесс; системное управление энергетическими ресурсами; инновационный путь повышения энергоэффективности; интегрированнаясистемаэнергетическогоменеджмента.

A.V. Lyakhomskiy, E.N. Perfilyeva, S.V. Petuhov, G.Z. Korobkina

National Rresearch Technological University «MISIS», Moscow

ENERGETIC MANAGEMENT – AN INNOVATIVE WAY

OF INCREASING ENERGY EFFICIENCY

Examined an alternatives of energy supply for sustainable development of civilization. Analyzed the modern state of improving energy efficiency, which is characterized by inertial development path. Substantiated the innovative way of increasing energy efficiency through the systemic management of energy resources with the use of proposed integrated system of energetic management.

Keywords: process of energy consumption – the ergatic process; systemic management of energy resources; an innovative way of increasing energy efficiency; an integrated system of energetic management.

7

Повышение энергоэффективности является одним из условий устойчивого развития нашей цивилизации.

С точки зрения энергетической сущности процессов жизнеобеспечения, развития человечества имеют место две конкурирующие тенденции: с одной стороны, обеспечение устойчивого развития недвусмысленно связано с увеличением мирового потребления топливно-энергетических ресурсов, с другой стороны, увеличивающееся потребление ТЭР приводит к известным негативным последствиям, связанным с истощением традиционных источников энергии, увеличением отрицательного воздействия на окружающую среду.

Потребление энергоресурсов в мире в течение ХХ века увеличилось более чем в 10 раз. За этот период на каждый год увеличения средней продолжительности жизни на планете приходится прирост потребления первичной энергии на человека объемом 120 кг у.т.

Потребностьв энергоресурсах составляет почти 15 млрд т у.т. Развитие экономики стран на планете неразрывно связано с уровнем энергопотребления. Динамика показателей развития

стран и качества жизни в зависимости от уровня энергообеспеченности на душу населения приведена в таблице. Приведенные данные показывают, что уровень энергопотребления влияет на показатели качества жизни, уровень развития стран. Вместе с этим следует, что энергоэффективность экономики стран также растет с ростом энергопотребления.

Вместе с этим ежегодно на поверхность земли доставляется 125 млрд т горной массы, сжигается около 10 млрд т у.т, в атмосферу выбрасывается 260 млн т пыли, 140 млн т двуокиси серы, 70 млн т токсичных газов. Кроме того, осуществляются колоссальныесбросы неочищенных отходов в водный бассейн планеты.

Очевидно, что дальнейшее развитие человечества настоятельно требует повышения энергоэффективности, снижения потребления органического топлива, замены его на возобновляемые энергоресурсы.

8

Показатели энергообеспеченности и качества жизни

Показатель

 

Страны

 

Слабо-

Развиваю-

Высоко-

п/п

 

развитые

щиеся

развитые

 

 

1

Энергообеспечение, кВтч/чел.

300

1700

7700

2

Энергообеспечение, отн. показат.

1,00

5,600

24,70

3

Длительность жизни, лет

53

67

74

4

Длительность жизни, отн. показ.

1,00

1,26

1,40

5

ВНПнадушунаселения, долл./чел.

270

2000

12000

6

ВНП, отн. показ.

1,00

7,10

44,70

7

Энергоэффективность, долл.

0,89

1,27

1,80

ВНП/кВтч

8

Энергоэффективность, отн. показ.

1,00

1,43

2,02

Повышение энергоэффективности является в России государственной задачей, на решение которой направлен ряд законодательных и нормативно-правовых документов.

Затраты на обеспечение страны топливно-энергетическими ресурсами значительны. Доля продукции топливно-энергети- ческого комплекса достигает почти 30 % от общего объема промышленного производства в стране, при этом две трети всего объема добываемых и производимых энергоресурсов расходуется на внутренние нужды России.

Рациональное использование энергетических ресурсов позволяет нашей стране реализовать потенциал энергосбережения на уровне 350–420 млн т у.т.

Внастоящее время реализация потенциала энергосбережения за счет технической составляющей, как показывает выполнение государственных программ по повышению энергоэффективности, происходит по инерционному сценарию и не обеспечивает выполнения целевых показателей указанных программ.

Всвязи с этим требуется разработка мероприятий, обеспечивающих повышение энергоэффективности по сценарию инновационного развития. В числе указанных – мероприятия, направленные на системное управление энергетическими ресур-

9

сами в рамках положений, методов и способов энергетического менеджмента.

Анализ решения вопросов повышения энергоэффективности показывает, что основной упор делается на техническую сторону – внедрение мероприятий по энергосбережению, повышению энергоэффективности. Вместе с этим явно в недостаточной мере учитывается, что процесс потребления энергетических ресурсов представляет собой «человеко-машинный» процесс. Это обстоятельство приводит к тому, что один из элементов процесса энергопотребления, а именно персонал (человек), практически не вовлечен в деятельность по повышению энергоэффективности, что не обеспечивает ее должного развития.

Всвязи с этим повышение энергоэффективности должно базироваться на системном управлении энергоресурсами с вовлечением персонала в этот процесс в рамках положений, методов и способов энергетического менеджмента.

Следует заметить, что компании, внедряющие системное управление энергоресурсами – энергетический менеджмент, снижают энергопотребление на 20–35 %.

ВРоссии имеется первоначальный, еще недостаточный опыт системного управления энергетическими ресурсами и интеграции этого управления в существующие структуры управления.

Существующие стандарты управления энергоресурсами: ISO 50001: 2011 «Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению», ГОСТ Р 50001 «Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению» содержат общие функционально-документирован-

ные требования по управлению энергетическими ресурсами и в недостаточной степени охватывают в управлении деятельность персонала, участников процесса энергопотребления. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности должны базироваться на системном управлении энергетическими ресурсами, интегрирующими не только техно-технологи-

10