МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТАЕЛЕКТРОІНЖЕНЕРІЇКАФЕДРА СИСТЕМ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ТА КОМП’ЮТЕРНИХТЕХНОЛОГІЇ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЦІПРОЦКОВ ОЛЕ

(1)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ

ФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ЕЛЕКТРОІНЖЕНЕРІЇ

КАФЕДРА СИСТЕМ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ТА КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЇ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЦІ

ПРОЦКОВ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 621.316.176

ВПРОВАДЖЕННЯ ЗАХОДІВ КОНТРОЛЮ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ МЕХАНІЧНОГО ЦЕХУ

8.05070103 «Електротехнічні системи електроспоживання»

Автореферат

дипломної роботи на здобуття освітнього ступеня «магістр»

Тернопіль

2017

(2)

Роботу виконано на кафедрі систем електроспоживання та комп’ютерних технологій в електроенергетиці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України

Керівник роботи: кандидат технічних наук, доцент кафедри систем електроспоживання та комп’ютерних технології в електроенергетиці

Бабюк Сергій Миколайович,

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя.

Рецензент: Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри енергозбереження та енергетичного менеджменту Тарасенко Микола Григорович,

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя.

Захист відбудеться 24 лютого 2017 р. о 14

^.00

годині на засіданні екзаменаційної комісії № 40 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46005, м. Тернопіль, вул.

Микулинецька, 46, навчальний корпус №7, ауд. 310

(3)

ЗАГАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОБОТИ

Актуальність теми. Необхідність підвищення енергоефективності промисловості сьогодні очевидна. Вона обґрунтована ключовими факторами стану енергетики. Загальне зношення енергообладнання на більшості енергооб'єктів і підприємств досягає 70%, що серйозно обмежує можливість підключення нових споживачів і не забезпечує надійного енергопостачання існуючих. Аварійний вихід з ладу морально застарілих і зношених систем створює ризик для енергобезпеки. Зростання енергетичної складової в собівартості продукції знижує конкурентоспроможність підприємств.

Зниження витрат на енергоспоживання в рамках комплексного проекту, що включає оптимізацію системи енергопостачання, реконструкцію розподільчих мереж підприємства та впровадження системи енергоменеджменту, може досягати 40%.

Основним інструментом при цьому є енергоменеджмент, який дозволяє досягти головної мети – зниження витрат на одиницю продукції, що випускається. Але без інформації про енергоспоживачів цієї мети досягти не можна. Тому основними етапами реалізації системи енергоменеджменту є:

– виявлення основних енергоспоживачів (в результаті обстеження існуючої енергосистеми підприємства),

– організація технічного обліку, тобто установка лічильників за всіма основними споживачам на підприємстві (що дозволяє побачити всю структуру енерговитрат),

– збір, моніторинг та аналіз даних про енергоспоживання, – формування звітності за всіма основними енергоресурсів, – прогнозування витрат і собівартості продукції.

В результаті комплексу цих заходів стає можливим прийняття управлінських рішень щодо зниження витрат. Аналіз отриманих даних дозволяє оцінити частку кожного технологічного переділу підприємства в енергоспоживанні і його вплив на собівартість продукції. На підставі аналізу даних енергоменеджменту можуть бути прийняті рішення щодо оптимізації енергосистеми підприємства, що дозволить забезпечити безперебійність технологічних процесів і знизити витрати на енергоспоживання. При цьому система енергоменеджменту - на підставі планів випуску продукції і зміни тарифів на енергоносії - може прогнозувати зміну енерговитрат і собівартість продукції на 2-3 роки вперед.

Ще одним прикладом підвищення енергоефективності є реконструкція системи електропостачання промислового підприємства.

Реконструкція електромережевого господарства та впровадження обліку дозволять отримати пряму економію у вигляді зниження витрат електроенергії.

Крім того, в результаті проекту буде досягнуто непрямий економічний ефект:

заміна застарілого обладнання на енергоефективне, що дозволить виключити зупинки або аварії в роботі.

Система електропостачання промислових підприємств створюється для

живлення електроенергією промислових електроприймачів, до яких відносяться

(4)

електродвигуни до різних установок і механізмів, електричні печі, преси, освітлювальні установки і т. і.

Мета і завдання дослідження. Метою дипломної роботи є розробка заходів щодо підвищення ефективності енерговикористання шляхом впровадження системи енергоменеджменту.

Відповідно до вказаної мети розв’язувались наступні завдання:

– аналіз системи енергопостачання підприємства та особливості електропостачання механічного цеху;

– провести розрахунки силової та освітлювальної мереж механічного цеху;

– дослідити режими балансів реактивної потужності системи електропостачання механічного цеху, а також провести вибір кількості, потужності та місця розташування компенсуючих пристроїв;

– розрахувати струми короткого замикання, згідно якого провести вибір високовольтного та низьковольтного електрообладнання, раціональні перетини кабелів і проводів і оптимізувати режими роботи електрообладнання;

– розробити заходи щодо підвищення ефективності енерговикористання шляхом впровадження системи енергоменеджменту.

Об’єкт дослідження – режими процесів електроспоживання.

Предмет дослідження – підвищення ефективності електроспоживання методами енергетичного менеджменту.

Наукова новизна отриманих результатів.

– отримали подальший розвиток особливості впровадження заходів системи енергоменеджменту на підприємстві, що дозволить знизити витрати на енергоспоживання.

Практичне значення отриманих результатів.

Модернізація системи електропостачання дозволить знизити втрати електричної енергії та підвищити надійність роботи усіх елементів системи електропостачання підприємства.

Апробація. Основні положення та результати досліджень доповідались та обговорювались на V Міжнародній науково-технічній конференції молодих учених та студентів "Актуальні задачі сучасних технологій", на базі Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя.

Структура роботи. Робота складається зі вступу, 8 розділів, висновків, переліку посилань (23 найменування).

Загальний обсяг текстової частини – 110 сторінок, 34 таблиці, 15 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі подано загальну характеристику роботи: стан розробки наукової

проблеми й актуальність роботи, мету і завдання роботи, об’єкт, предмет,

описану наукову новизну і практичну значимість отриманих результатів.

(5)

У першому розділі «Аналітична частина» проаналізовано проблеми енергозбереження, основні заходи і засоби, щодо проведення енергозбереження на промислових підприємствах.

Розглянуто принципи побудови систем електропостачання на промислових підприємствах та конструктивне виконання цехових мереж та підстанцій.

У другому розділі «Науково-дослідна частина» проведені розрахунки електричних навантажень мережі 0,4 кВ механічного цеху.

Визначені значення максимальних потужностей електроспоживачів із змінним графіком навантаження механічного цеху при номінальних режимах роботи при запуску найпотужніших.

Проведені розрахунки освітлювального обладнання механічного цеху з встановленням енергоощадних світильників.

Побудовано добовий графік навантаження за 12 ступенями потужності.

Здійснено вибір і встановлення проводів та кабелів від розподільних пунктів за радіальною схемою.

Проведено вибір потужності, місця розташування та кількості, компенсуючих пристроїв в низьковольтних мережах за розрахованим балансом реактивної потужності.

Запропоновано систему автоматичного керування компенсуючих пристроями.

Проведений вибір потужності трансформаторів та місце розташування цехових трансформаторних підстанцій.

Проведено розрахунок силової мережі механічного цеху на основі техніко- економічного порівняння.

У третьому розділі «Технологічна частина» проведені розрахунки струмів короткого замикання, розроблено розрахункову схема і схему заміщення для визначення струмів короткого замикання, відповідно до чого було проведено вибір високовольтного та низьковольтного електрообладнання.

Проведено вибір релейного захисту та автоматики трансформаторів цехових трансформаторних підстанцій.

У четвертому розділі «Проектно-конструкторська частина»

запропоновано систему обліку та вимірювання режимних параметрів системи електропостачання на підприємстві, проведено вибір вимірювальних трансформаторів струму та напруги.

Розраховано відхилення напруги у цеховій мережі. Розрахунки показали, що відхилення напруги становить ∆ < 5%, то воно є допустимим.

У п’ятому розділі «Спеціальна частина» запропоновано систему енергоменеджменту для мінімізаціє витрат енергетичної складової собівартості продукції та забезпечення конкурентоспроможності продукції за енергетичними та екологічними показниками на внутрішніх та зовнішніх ринках.

Запропоноване встановлення центру обліку електричної енергії на

кожний розподільний пункт показало, що фактичне споживання електричної

енергії не перевищує планових показники.

(6)

У шостому розділі «Обґрунтування економічної ефективності»

проведена оцінка ефективності споживання енергетичних ресурсів промислових підприємств.

Запропонована класифікація потенціалу енергозбереження промислового підприємства

У сьомому розділі «Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях» запропоновані заходи забезпечення безпеки праці та пожежної безпеки в механічному цеху.

Запропоновані заходи захисту об’єктів енергетики механічного цеху в надзвичайних ситуаціях.

У восьмому розділі «Екологія» запропоновані заходи екологічної безпеки механічного цеху для безпечного здійснення технологічних процесів.

ВИСНОВКИ

У дипломній роботі на основі проведеної модернізації системи електропостачання механічного для забезпечення надійного та безперебійного живлення, запропоновані заходи контролю ефективності використання електроенергії.

Отримані наступні результати:

1.Проведені розрахунки електричних навантажень мережі 0,4 кВ механічного цеху з визначенням максимальних потужностей електроспоживачів.

2. Проведені розрахунки освітлювального обладнання механічного цеху з встановленням енергоощадних світильників.

3. Здійснено вибір і встановлення проводів та кабелів від розподільних пунктів за радіальною схемою.

4. Запропоновано систему автоматичного керування компенсуючих пристроями.

5. Проведений вибір потужності трансформаторів та місце розташування цехових трансформаторних підстанцій (двотрансформаторна комплектна трансформаторна підстанція потужністю 2х160 кВА).

6. Проведено вибір потужності, місця розташування та кількості, компенсуючих пристроїв в низьковольтних мережах за розрахованим балансом реактивної потужності

7. Проведені розрахунки струмів короткого замикання,, на основі яких, здійснено вибір високовольтного та низьковольтного електричного обладнання та системи релейного захисту та автоматики цехових трансформаторів.

8. Запропоновано систему обліку та вимірювання режимних параметрів системи електропостачання на підприємстві з вибором вимірювальних трансформаторів струму та напруги.

9. Запропоновані заходи для підвищення ефективності енерговикористання

шляхом впровадження системи енергоменеджменту,що дозволить мінімізувати

витрати енергетичної складової собівартості продукції та забезпечити

конкурентоспроможність продукції.

(7)

Перелік посилань.

1. Контроль ефективності використання електроенергії на підприємстві : Матеріали V Міжн. наук.-техн. конф. молодих учених та студентів ["Актуальні задачі сучасних технологій "], (Тернопіль, 17-18 лист. 2016 р.) / М-во освіти і науки України, Терн. нац. техн. ун-т ім. І. Пулюя. — Т. : Терн. нац. техн. ун-т ім. І. Пулюя, 2016. — 432 с.

АНОТАЦІЯ

У дипломній роботі на основі проведеної модернізації системи електропостачання механічного для забезпечення надійного та безперебійного живлення, запропоновані заходи контролю ефективності використання електроенергії.

Проведені розрахунки електричних навантажень мережі 0,4 кВ механічного цеху з визначенням максимальних потужностей електроспоживачів.

Проведені розрахунки освітлювального обладнання механічного цеху з встановленням енергоощадних світильників.

Запропоновано систему автоматичного керування компенсуючих пристроями.

Запропоновано систему обліку та вимірювання режимних параметрів системи електропостачання на підприємстві з вибором вимірювальних трансформаторів струму та напруги.

Запропоновано систему обліку та вимірювання режимних параметрів системи електропостачання.

Запропоновані заходи для підвищення ефективності енерговикористання шляхом впровадження системи енергоменеджменту.

Процков О. В. Впровадження заходів контролю ефективності використання електроенергії механічного цеху 8.05070103 – електротехнічні системи електроспоживання. Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя. Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії. Кафедра систем електроспоживання та комп’ютерних технологій в електроенергетиці, група ЕЕмз-71. – Тернопіль.:

ТНТУ, 2017.

Ключові слова: силова мережа, трансформатор, розподільний пункт, освітлювальне навантаження, енерговикористання.

ANNOTATION

Protskov O. V. Implementation of control measures of the efficiency use of electricity of mechanical workshop. 8.05070103 – electrical power system.

Ternopil Ivan Puluj National Technical University. Foreign Students Faculty. Сhair

of Power Consumption Systems and Computer Technologies in Power Engineering,

group ЕЕмз-61. – Ternopil.: TNTU, 2017.

(8)

In this diploma paper, conducted the investigation of the system of electricity supply of machine shop with the development of controls efficient use of electricity.

Carried out calculation of electrical loads in the network of 0.4 kV, held definition of peak power and peak current consumer group, calculated lighting load.

Carried out selection of electric receivers power plant scheme and also chopping and methods of laying cables.

Calculated the balance of reactive power, according to which carried out selection of number, capacity and location of compensating devices.

Conducted calculation and selection of the number, capacity and location of the craft transformer substations.

Developed a system of registration and measurement of regime parameters of power supply system at the enterprise, organized the choice of measuring transformers of current and voltage.

Carried out the development of the energy management system at the enterprise, whose main goal is to minimize power consumption.

Keywords: POWER NETWORK, SWITCH, TRANSFORMER,

DISTRIBUTION POINT, LIGHTING LOAD.