|
| |
|
Главная -> Экология
Внедрение преобразователей часто. Переработка и вывоз строительного мусораА. Л. Репин, аспирант, Л. А. Репин, профессор, Кубанский государственный технологический университет При поступлении природного газа из магистральных трубопроводов в системы городов и крупных промышленных предприятий осуществляется понижение его давления на газораспределительных станциях (ГРС). Снижение давления газа происходит в редукционных клапанах и является прямой потерей потенциальной энергии потока. Идея использования указанного перепада давления общеизвестна. Имеются отдельные примеры ее успешной реализации путем установки крупных турбодетандерных агрегатов для выработки электроэнергии (ТЭЦ-22, Москва). Целесообразность строительства таких комплексов именно на крупных ГРС не вызывает сомнения. В то же время в системе газоснабжения страны имеется огромное количество небольших ГРС и крупных ГРП, где редуцирование газа (например с 1,2 до 0,3 МПа) также идет с потерей потенциальной энергии. Следует подчеркнуть, что практически все известные проекты использования избыточной энергии давления газа при его редуцировании в системах газораспределения и потребления направлены на производство электрической энергии. Вместе с тем нельзя забывать, что при адиабатном расширении газа с отдачей внешней работы существенно снижается температура рабочего тела, величина этого снижения определяется отношением давлений на входе и выходе расширительной машины (детандера). Расчеты показывают, что при понижении давления газа с 1,2 до 0,3 МПа температура его снижается на 50–60 °C (в зависимости от состава газа и эффективности детандера). При увеличении степени понижения давления до 6 (от 1,8 до 0,3 МПа) разность температур возрастает до 70–80 °C. Если принять, что температура газа на входе в машину равна 20 °C, температура потока после расширения составит -30 – -40 °C в первом и -50 – -60 °C во втором случаях. Таким образом, в результате использования избыточной энергии давления природного газа может вырабатываться не только электрическая энергия, но и значительные количества холода (от 60 до 80 кДж/нм3). Исходя из этого представляется целесообразным строительство при ГРС промышленных холодильников, емкость которых будет определяться величиной стабильного расхода газа через расширительную машину. Рисунок 1. Принципиальная схема электротехнологической детандерной установки. Обозначения: 1 – редукционный клапан ГРС, 2 – винтовой детандер, 3 – электрогенератор, 4 – теплообменник, 5 – холодильная камера, 6 – циркуляционный насос, 7 – контур хладагента, 8 – сепаратор Предварительная проработка проекта энерготехнологической детандерной установки на базе ГРС со стабильным суточным расходом газа 60 тыс. м3 (рис. 1) показала, что ее хладопроизводительность оказалась достаточной для обеспечения типового промышленного холодильника емкостью 270 т. При этом удельная выработка электроэнергии в установке составляет 0,025 кВт•ч/нм3, а электрическая мощность генератора – 62,5 кВт, что вполне достаточно для покрытия собственных нужд холодильника (автоматика, насосы, освещение и т. п.). Несмотря на очевидную целесообразность подобных решений, практическая их реализация неизвестна, что может быть объяснено отсутствием расширительных машин, способных работать в указанных выше пределах давления и при относительно небольших расходах газа. Существующие расширительные машины турбинного типа предназначены для больших объемных расходов. При малых объемах газа необходимо существенно увеличивать скорость вращения турбодетандера, что заметно влияет на его эффективность. В литературе [1] имеются данные об использовании для этих целей турбинных агрегатов малой мощности, однако, к сожалению, авторы не приводят данные по их энергетической эффективности, особенно в диапазоне давлений ГРС и ГРП (от 1,2 до 0,3 МПа) и малых величин объемных (при условиях входа в турбодетандер) расходов газа. При использовании расширительных машин (детандеров) в описаных условиях к ним предъявляются специфические требования: обеспечение высокой степени расширения газа, надежная и эффективная работа на переменных режимах, нечувствительность к возможному выпадению конденсата и образованию гидратов в процессе расширения и т. п. Рисунок 2. Разрез винтового детандера Этим требованиям в полной мере удовлетворяют винтовые детандеры, являющиеся, как и поршневые, представителями класса объемных машин. В отличие от поршневых винтовые агрегаты имеют вращательное движение рабочих органов, в них отсутствует механизм газораспределения, нет «мертвого объема». Винтовой детандер по конструкции аналогичен винтовому компрессору и состоит из корпуса и двух роторов, имеющих специальную винтовую нарезку и находящихся в зацеплении (рис. 2). Между всеми рабочими элементами агрегата имеются гарантированные зазоры, что обеспечивает полное отсутствие трения в рабочем объеме машины. В то же время существование этих зазоров обуславливает наличие основных потерь в детандере – так называемых протечек газа из полостей с более высоким давлением в полости с пониженным давлением. Поскольку функции механизма газораспределения выполняют сами роторы, в агрегате отсутствуют клапаны, являющиеся в поршневых машинах основной причиной дроссельных потерь в процессах наполнения и выталкивания. Рисунок 3. Влияние конденсатосодержания газа на адиабатический КПД. Обозначения: 1 – d = 3 см3/м3; 2 – d = 20 см3/м3; 3 – d = 40 см3/м3; 4 – d = 60 см3/м3 Конструкция винтовых машин исключает возможность гидравлических ударов, поэтому такие агрегаты могут надежно работать на влажном конденсатосодержащем газе, когда при снижении температуры потока в процессе расширения возможно выпадение конденсата или образование гидратов. Более того, возможная при существенном снижении температуры потока конденсация тяжелых углеводородов приводит к уплотнению имеющихся зазоров в детандере и, следовательно, к повышению эффективности работы машины за счет уменьшения величины протечек. На рис. 3 приведены результаты экспериментального исследования работы винтового детандера на природном газе при различном содержании жидкой фазы d в потоке [2]. Высокий технологический эффект, получаемый при расширении природного газа в винтовом детандере, а также серийное производство винтовых компрессоров, которые после некоторых конструктивных изменений могут быть использованы в качестве расширительных машин, убедительно показывают целесообразность их использования вместо применяемых в настоящее время на ГРС и ГРП дросселирующих устройств с целью создания на их базе энерготехнологических установок, для обеспечения электроэнергией и холодом объектов, размещенных в районе расположения этих узлов газотранспортной системы. Экспериментальные исследования винтовой расширительной машины при работе на природном газе [2, 3] позволили получить ряд характеристик, которые могут быть положены в основу оценки экономической эффективности промышленного использования детандеров для производства электроэнергии и холодоснабжения. На рис. 4 приведены экспериментальные данные по зависимости расхода газа через винтовой детандер, построенный на базе серийного винтового компрессора 7ВКГ-25/5, от степени понижения давления e и скорости вращения роторов n. Диаметр роторов испытываемого детандера – 315 мм. Адиабатный КПД опытного образца лежит в пределах 0,6–0,7, удельная мощность, вырабатываемая агрегатом, равна 0,024–0,026 кВт/нм3. Рисунок 4. Экспериментальная зависимость расхода газа через детандер от скорости вращения роторов Таким образом, по своим конструктивным и техническим характеристикам винтовые расширительные машины могут быть рекомендованы для энерготехнологических установок по использованию избыточного перепада давления газа на относительно небольших ГРС и крупных ГРП не только для выработки электроэнергии, но и для холодоснабжения, например, промышленных или сельскохозяйственных холодильников. Литература 1. Аксенов Д. Т., Герцен А. Н. Использование энергохолодильных комплексов в целях энергосбережения // Промышленная энергетика. 2004. № 2. 2. Зарницкий Г. Э., Репин Л. А. Винтовые детандеры для использования избыточной энергии давления природного газа на промыслах. М., 1972. 3. Зарницкий Г. Э., Репин Л. А. Исследование работы винтового детандера на природном газе // Газовое дело. 1972. № 9.
Отчет комиссии о проведении эксперимента по внедрению преобразователей частоты пр-ва Schneider Electric (Франция) на повысительных насосных станциях Луганского горводоканала. Комиссия по анализу результатов эксперимента по экспериментальному внедрению преобразователей частоты Schneider Electric (Франция) на повысительных насосных станциях Луганского горводоканала. В состав комиссии вошли: Председатель комиссии: Гл. энергетик Луганского горводоканала Гонт В.А. Члены комиссии: Начальник ПНС Жовтневого района Земляков С.Н. Слесарь КИП Сушнов Е.Г. Директор ООО «Яхонт» Бондарский А.Е. Задачей проведения эксперимента является технико-экономическое обоснование целесообразности применения преобразователей частоты ATV38 пр-ва Schneider Electric (Франция) на повысительных насосных станциях (ПНС) Луганского горводоканала. При установке преобразователей частоты марки Altivar на ПНС выяснилось, что экономический эффект достигается за счет: Изменения режима эксплуатации трубопроводов Изменения режима эксплуатации электродвигателей Экономии потребляемой электроэнергии Снижения потребления воды. 1. Влияние установки преобразователей частоты пр-ва Schneider Electric на режим эксплуатации трубопроводов. Применение преобразователей частоты Schneider Electric на ПНС обеспечивает постоянное требуемое давление на выходе подстанции не зависимо от давления в подающем трубопроводе и водоразбора со стороны потребителя. Исключается фактор избыточного давления в трубах и как следствие – порывы труб и утечка. Экономический эффект достигается за счет продления срока службы трубопроводов и сокращения объема ремонтных работ 2. Влияние установки преобразователей частоты Schneider Electric на режим эксплуатации электродвигателей. Установка преобразователей частоты Schneider Electric приводит к щадящему режиму работы двигателя и насоса вцелом. Это достигается путем настройки преобразователей частоты Altivar на каждый двигатель индивидуально в автоматическом режиме, плавным пуском-остановом, а также путем настройки оптимального выходного давления воды. Данные проведенного эксперимента показали снижение нагрева двигателя на 30% и уменьшение шума (снижение биений), что положительно сказывается на существенное увеличение срока службы электродвигателя. Экономический эффект достигается за счет продления срока службы электродвигателей и сокращения объема ремонтных работ. 3. Экономия потребляемой электроэнергии при применении преобразователей частоты Schneider Electric. Экономия потребляемой электроэнергии достигается за счет применения обратной связи по давлению на выходе насоса и обеспечения необходимого числа оборотов двигателя для поддержания заданного давления в трубопроводе. При установке преобразователей частоты Schneider Electric наблюдалось снижение потребления электроэнергии на 24%. Таблица 1 С ATV38 Без ATV38 Дата 23.07.03 29.07.03 29.07.03 04.08.03 Прямоточный счетчик, кВт 248,00 1478,00 1478,00 3095,00 Электронный счетчик, кВт 1743,00 2962,00 Общий счетчик к/к 40, кВт 2713,00 2748,00 2748,00 2795,00 Сравнение потребления электроэнергии на ПНС№17 с применением и без применения преобразователей частоты Таблица 2 С ATV38 Без ATV38 Экономия Экономия % Прямоточный счетчик электроэнергии, кВт 175,71 231,00 55,29 23,93 Суточное потребление электроэнергии на ПНС№17 с применением и без применения преобразователей частоты Schneider Electric. График 1 Суточное потребление электроэнергии на ПНС№17 с применением и без применения преобразователей частоты Schneider Electric. График 2 Потребление электроэнергии за 7 суток с использованием и без использования преобразователей частоты Schneider Electric. Таблица 3 Дата, август Потребление электроэнергии с ПЧ, кВт Дата, июнь-июль Потребление электроэнергии без ПЧ, кВт 1 153 28 280 2 115 29 280 3 133 30 280 4 154 1 280 5 159 2 280 6 155 3 320 7 122 9 280 8 109 10 320 9 105 11 280 10 154 12 280 11 137 13 280 12 108 14 280 13 96 15 320 14 143 16 320 Суточное потребление электроэнергии насосом мощностью 17,5 кВт с использованием и без использования частотного преобразователя фирмв Schneider electric (17 часов работы) (ПНС ул. Коцюбинского, 3) График 3 Суточная экономия электроэнергии ~ 35,15 грн. Экономия в месяц ~ 1089,65 грн. Экономия в год ~ 12840 грн. Потребление электроэнергии ПНС по ул. Коцюбинского в месяц Месяц Потребление электроэнергии, кВт МАРТ 7640 АПРЕЛЬ 9680 МАЙ 9800 ИЮНЬ 8840 ИЮЛЬ (17 суток) 4808 АВГУСТ 4543 Экономия электроэнергии при применении частотных преобразователей фирмы Schneider electric 53%. 4. Уменьшение потребления воды при использовании преобразователей частоты марки Altivar пр-ва Schneider Electric. Данные потребления воды с использованием и без использования преобразователя частоты Schneider electric представлены в таблице 4 и на графике 3. Таблица 4 С ATV38 Без ATV38 Дата 23.07.03 29.07.03 29.07.03 04.08.03 Водомеры №1, м^3 252726,00 254698,00 254698,00 256767,00 №2, м^3 60508,00 60834,00 60834,00 61305,00 Общее потребление, м^3 313234,00 315532,00 315532,00 318072,00 График 4 Исходя из предоставленных в таблице данных, при вводе в эксплуатацию преобразователей частоты марки Altivar фирмы Schneider Electric, потребление воды уменьшилось на 10%. Выводы Несмотря на то, что в настоящее время отсутствуют статистические данные позволяющие оценить экономический эффект от оптимизации режима эксплуатации трубопроводов и электродвигателей, полученные в результате эксперимента данные об энергосбережении позволяют прогнозировать ежемесячную экономию в размере 4953 кВт., что составляет 1089,65 грн. в месяц и 12840 грн. в год. Цена комплекта оборудования составляет 18000 грн. С учетом экономии электроэнергии при применении преобразователей частоты фирмы Schneider Electric срок окупаемости составляет 12 — 16 месяцев. При принятии решения о целесообразности внедрения преобразователей частоты марки Altivar-58 производства Schneider Electric следует учитывать, что, кроме экономического эффекта от экономии электроэнергии, применение Altivar-58 пр-ва Schneider Electric, дополнительно обеспечивает следующее: Снижается износ запорной арматуры, т.к. большую часть времени задвижки полностью открыты Большую часть времени насосы работают при пониженных давлениях, что снижает утечки в системе водоснабжения Снижается износ коммутационной аппаратуры, т.к. ее переключения происходят при отсутствии тока Снижается износ подшипников двигателя и насоса, а так же крыльчатки за счет плавного изменения числа оборотов, отсутствия больших пусковых токов Уменьшается опасность аварий за счет исключения гидравлических ударов Обеспечивается одновременная защита двигателя от короткого замыкания, замыкания на землю, токов перегрузки, неполнофазного режима, недопустимых перенапряжений Снижается уровень шума, что особенно важно при расположении насосов вблизи жилых или служебных помещений Упрощается дальнейшая комплексная автоматизация объектов системы водоснабжения Таким образом – применение преобразователей частоты на насосных станциях Луганского горводоканала считаем экономически выгодным и обоснованным.
Деятельность департамента топлив. Применение pi. Компания rusolar - энергия солнца у вас дома \ главная страница. Закон. А воз и ныне там о том, какие сложности стоят на пути их внедрения в новосибирске и всей сибири, рассказал руководитель теплового отдела представительства компании «данфосс» в новосибирске. Главная -> Экология 
|