ЯК ЗНИЗИТИ ВИТРАТИ ПАЛИВА ПРИ РОБОТІ ДИЗЕЛЬНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ (Завершальна частина)

Завершальна частина огляду-перекладу статті:
СПОСОБИ ЗНИЖЕННЯ ВИТРАТ ПАЛИВА ДИЗЕЛЬНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ
Лукутин Б. В., Шандарова Е. Б.
ФГБОУ ВПО Національний дослідницький Томський політехнічний університет

Початок статті.

В автономних енергоустановках, що працюють незалежно від мережі централізованого електропостачання, досить часто використовуються два і більше дизель генератора. Крім підвищення надійності системи електропостачання, багатоагрегатна ДЕС (дизельна електростанція) дозволяє включати в роботу необхідну кількість дизель-генераторів відповідно до поточного графіку навантаження. Це дозволяє оптимізувати завантаження агрегатів і покращувати техніко-економічні характеристики ДЕС в цілому.

Однак відомий принцип побудови багатоагрегатної ДЕС не вирішує проблему максимального зниження витрат палива в дизельних електростанціях, так як автоматична зупинка або пуск конкретного дизель-генератора проводиться згідно з поточним значенням споживаної потужності, виходячи з умови мінімізації витрат палива. Але режими роботи споживачів постійно змінюється, тому може виникнути ситуація коли ДЕС працює на кордоні або в межах обраної умови мінімізації витрат палива. При цьому дизель-генератори будуть працювати в важких умовах пуск-зупинка, що скорочує термін їх служби і збільшує витрати пального.

Знизити витрати палива, а також оптимізувати режими роботи дизель-генераторів можливо, забезпечивши ДЕС блоком прогнозування навантаження і датчиком температури (рис. 2). В даному випадку мікроконтролер буде керувати процесом включення і виключення дизель-генераторів на підставі інформації, що надходить від блоку прогнозування навантаження по температурі навколишнього середовища, яку вимірює датчик температури.

Системний аналіз експериментальних даних, представлених у вигляді добових відомостей електричних навантажень ДЕС, і їх статистична обробка дозволяє визначити залежність добової генерації електричної енергії і добової максимальної потужності навантаження від температури навколишнього повітря для конкретної ДЕС. Встановлено, що графік електроспоживання визначається сезонними змінами температури, які опосередковано пов'язані з тривалістю світлового дня.

Таким чином, з'являється інтегральний параметр, по якому можна керувати процесом пуску і зупинки дизель-генераторів на підставі залежності, яка пов'язує величину потужності електричного навантаження ДЕС з температурою навколишнього середовища і знаходиться в блоці прогнозування навантаження. Так як температура повітря з плином часу змінюється плавно, з процесу роботи ДЕС виключаються режими, при яких відбуваються часті пуски і зупинки дизель-генераторів, тому вони працюють в режимах, близьких до номінальних. Як наслідок, відбувається оптимізація режимів роботи дизельних генераторів і зниження витрат палива.

Рис. 2. Структурна схема ДЕС з блоком прогнозування навантаження і датчиком температури

У якості блока прогнозування навантаження (БПН) може використовуватися мікроконтролер, який реалізує функцію, яка б пов'язала величину потужності електричного навантаження ДЕС з температурою довкілля, яку вимірює датчик температури. Для визначення залежності, що зв'язує потужність навантаження конкретної ДЕС з температурою навколишнього середовища, використовуються добові відомості електричних навантажень ДЕС, річний графік середньоденної температури району, в якому розташована ДЕС, а також добові графіки навантажень в характерні сезони року. Ці залежності апроксимують поліномами четвертого порядку, а потім проводять нормування - сортування значень по температурі. Це дозволяє отримати залежності температури довкілля, обсяги вироблення електричної енергії і потужності електричного навантаження ДЕС від днів року в вигляді лінійних трендів. Рішення отриманих алгебраїчних виразів щодо загальної змінної дозволяє отримати лінійні залежності, що зв'язують добове вироблення електричної енергії і максимальну потужність електричного навантаження з температурою навколишнього повітря. Дана методика була випробувана на кількох ДЕС «Сахаенерго» і показала хорошу достовірність отриманих результатів. Похибка цієї методики становить близько 14%.

Алгоритм функціонування пропонованої структури енергокомплексу наступний: в процесі роботи ДЕС датчик температури вимірює температуру навколишнього середовища і посилає сигнал на блок прогнозування навантаження, який, на підставі виміряної температури, по заданій лінійній залежності визначає прогнозовану потужність навантаження ДЕС і посилає сигнал на мікроконтролер. Якщо потужність навантаження не перевищує значення потужності, при якій питомі витрати палива дизель-генераторів рівні, мікроконтролер посилає сигнал на перший блок управління, при цьому відбувається пуск першого дизель-генератора меншої потужності, який працює на все навантаження ДЕС.

Якщо БПН прогнозує збільшення потужності навантаження, і ця потужність перевищує значення потужності, при якій питомі витрати палива дизель-генераторів рівні, мікроконтролер посилає сигнал на другий блок управління, який запускає в роботу другий дизель-генератор. При цьому з другого дизель-генератора сигнал подається назад на мікроконтролер, який подає сигнал на відключення першого вимикача і включення другого вимикача. В результаті повне навантаження ДЕС живить другий дизель-генератор більшої потужності.

Якщо прогнозована потужність навантаження перевищує значення потужності, при якої витрата палива ДЕС однакова при роботі одного другого дизель-генератора більшої потужності або спільній роботі дизель-генераторів, то мікроконтролер подає сигнал на перший блок управління, який включає перший дизель-генератор. При цьому сигнал з першого дизель-генератора надходить на мікроконтролер, який включає перший вимикач і обидва дизель-генератора працюють на навантаження, яка розподіляється між ними.

Якщо БПН визначає, що прогнозована потужність навантаження буде зменшуватися, і потужність навантаження перевищує значення потужності, при якій питомі витрати палива дизель-генераторів рівні, то мікроконтролер подає сигнал на перший блок управління і перший вимикач. Перший дизель-генератор меншої потужності відключається, і перший вимикач розмикається. Якщо потужність навантаження буде продовжувати зменшуватися, і потужність навантаження не перевищує значення потужності, при якій питомі витрати палива дизель-генераторів рівні, мікроконтролер, подає сигнал на перший блок управління, при цьому запускається перший дизель-генератор, сигнал з якого надходить на мікроконтролер. З мікроконтролера сигнали надходять на вимикачі і другий блок управління. В результаті перший вимикач замикається, другий вимикач розмикається, другий дизель-генератор відключається, і на всю навантаження працює тільки перший дизель-генератор.

Застосування блоку прогнозування навантаження дає можливість виключити з процесу роботи ДЕС режими, при яких відбуваються часті пуски і зупинки дизель-генераторів. Оптимізація роботи дизель-генераторів дозволяє знизити витрати палива і, отже, підвищити ефективність роботи дизельної станції.

Запропоновані в статті структурні схеми дизельних електростанцій дозволяють оптимізувати режими роботи станції і підвищити ефективність її роботи за рахунок зниження витрат палива.

Початок статті.

Блог ведеться за сприяння ТОВ "ЕнергоЮніт Україна": оренда дизельного генератора.

Блог ведется при содействии ООО "ЭнергоЮнит Украина": аренда дизельного генератора.