SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Энергосбережение с применением защитного мониторинга электродвигателей

В статье описывается монитор тока двигателя МТД-RS. Приведены основные характеристики и рассмотрена специфика использования прибора.

ОКБ “Гидродинамика”, ЗАО “Энергис”, г. Киров

Gidrodinamika.png    Energis.png

В практике энергосбережения существует техническая политика, которая определяет нормирование и снижение потерь электрической энергии в электрических сетях. Это очевидная и правильная государственная политика в области энергосбережения. Конечный потребитель энергии сейчас нуждается в применении такой политики, и не только на подающих сетях, но и в повышении эффективности использования всего имеющегося электрооборудования. Эффективность можно повысить при использовании “зрячей” защитной техники на парке электродвигателей. Установлено, что до 70% электрической энергии в нашей стране расходует промышленность, а в промышленном секторе самым внушительным является парк асинхронного электропривода. 

Асинхронный электропривод с прямым пуском - это самое надежное техническое решение из-за своего простейшего состава и малых капитальных вложений. Но это одна сторона “медали”- по другую сторону имеем жесткие пусковые нагрузки, перекосы сетей от неполнофазной работы, повышение потребления реактивной мощности при неграмотном выборе электродвигателя, аварии по вине некомпетентности персонала. Сейчас не замечать влияния этих факторов недопустимо, если потребитель стремится к целям энергосбережения.

Современные стандарты большинства стран мира, в том числе и России, предъявляют все более высокие требования к повышению безопасности работы персонала и росту экономической эффективности во всех отраслях промышленности. Эти факторы определяют потребность в анализе работы и эффективной защите оборудования и механизмов, приводимых в действие асинхронными электродвигателями. Пренебрежение указанными требованиями приводит к непредвиденному и значительному ущербу от снижения срока службы оборудования к повышению вероятности травмирования персонала. Одним из элементов такого анализа является работа по выявлению причин перерасхода энергии на базе монитора тока двигателя МТД - RS (рис.1), проведение которой позволит:
- потребителям (покупателям) получать объективные данные об энергоиспользовании;
- энергоснабжающей организации (гарантирующему поставщику) и потребителям (покупателям) решить ряд спорных вопросов при оплате за энергию.

pic_1.jpg

Рис. 1. Геометрические параметры прибора МТД-RS

К основным причинам перерасхода энергии относят:
1. Нарушение технологического режима работы оборудования. Под нарушением технологического режима работы оборудования понимается отклонение наиболее значимых технологических параметров от зоны их оптимальных значений. Границы этих зон могут быть определены на основе технологических регламентов работы оборудования.
2. Неплановые простои оборудования (их увеличение). Данные о количестве и причинах неплановых простоев предоставляются производственно-техническим (ПТО) отделом предприятия.
3. Качество поставляемого сырья. Изменение качества сырья оказывает существенное влияние на количество потребляемых энергоресурсов. Численное значение расхода энергии может быть определено по статистическим данным при работе оборудования на сырье разного качества.
4. Перебои в снабжении энергией. Выделим два вида перебоев в энергоснабжении предприятия: условно-плановые и неплановые.

В случае условно-плановых отключений гарантирующий поставщик энергии не несет ответственности за дополнительные расходы энергии, связанные с вновь включаемым в работу оборудованием.

Неплановые отключения энергии вызывают: нарушение технологического регламента производства, дополнительные расходы энергии на разогрев оборудования, дополнительные затраты, связанные с возможной потерей части обрабатываемого сырья и т.д., поэтому все перерасходы энергии, возникающие по этой причине, компенсируются за счет средств, перечисленных предприятию поставщиками энергии как плата за экономический ущерб.

Предлагается создать на предприятии банк данных по возможным группам причин перерасхода энергии с разбивкой на отдельные составляющие, характерные для данного предприятия. Так как расчет величины перерасхода энергии зачастую затруднен, то для этих целей необходимо использовать систему мониторинга и программные средства по составлению энергетических балансов оборудования, предприятия, организации. Анализ причин перерасхода энергии поможет найти слабые, с точки зрения экономического расходования энергоресурсов, места, и разрабатывать мероприятия по экономии топливно- энергетических ресурсов.

Кировскому предприятию “Энергис” удалось сформулировать и воплотить новое функциональное решение - монитор тока с приемопередачей данных (МТД - RS). Появилась дополнительная возможность контролировать работоспособность и экономичность электрооборудования, собирая временные графики по величинам тока, напряжения, полной потребленной мощности. Так выглядят контролируемые монитором параметры энергии (рис.2) и временные графики параметров (рис.3).

pic_2.jpg
Рис. 2. Так выглядят контролируемые монитором параметры энергии


pic_3.jpg

Рис. 3. Временные графики параметром


Назначение 
Монитор тока двигателя c функцией обмена данными и управлением по интерфейсу RS-485 в комплекте с первичными преобразователями - датчиками тока предназначен для измерения тока, измерения напряжения сети и защитного отключения нагрузки в сетях переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220/380 В и номинальными токами нагрузки от 1 до 250 А. Для местного визуального контроля применен двухстрочный16-миллиметровый ЖКИ-индикатор с постоянной подсветкой. Прибор МТД-RS может быть использован в системах контроля, управления и защиты при выполнении технологических процессов в разных отраслях промышленности, сельского хозяйства и жилищно-коммунальной сферы.

pic_4.jpg

Рис. 4. Монитор тока двигателя МТД-RS в комплекте с первичными преобразователями

Выполняемые функции: 
- активация функций и изменение заводских уставок потребителем;
- защитное отключение электроустановок в системах переменного тока;
- контроль и индикация тока, напряжения, мощности и частоты каждой фазы;
- передача информации через последовательный стык RS-485 на ЭВМ верхнего уровня по специальному протоколу, обеспечивающему защиту информации от искажения и потерь;
- дистанционная установка настроек самого прибора и настроек: допустимых пределов тока нагрузки, напряжения, частоты питающей сети, времени длительной перегрузки, времени срабатывания защиты, времени срабатывания защиты обрыва фазы, защитного времени переключения реверса питающих фаз.

Таким образом, при наличии специализированной системы мониторинга энергии у предприятия, будет определена своя методика выявления причин и величины перерасхода энергии, которая позволит проанализировать, как предприятие (организация) решает задачи повышения эффективности использования энергоресурсов.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 1(13)_2007

В.П. Каргапольцев,
ОКБ “Гидродинамика”, г. Киров,
E-mail: info@gidrodinamika.com
И.Я.Симахин,
ЗАО “Энергис”, г. Киров,
E-mail: energies@ptlan.com