Сегодня суббота 27 февраля 2021 г. 15:54
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№58ноябрь 2011Электротехника
Нефтяным скважинам — эффективный трансформатор
Вопросы энергосбережения сегодня актуальны в любой отрасли, даже в такой, как нефтедобыча. И одним из способов сократить затраты может стать применение энергоэффективного трансформаторного оборудования.

Концепция долгосрочного социально-экономического развития России до 2020 года предусматривает снижение энергоемкости ВВП на 40% и обеспечение объема экономии энергии не менее миллиарда тонн условного топлива. Для решения таких масштабных задач необходимо активное участие Российской Федерации в международной работе по разработке единых стандартов, позволяющих ликвидировать разрыв в уровне энергоемкости производств основных товаров по сравнению со странами, добившимисянаибольшего успеха. По данным Всемирного банка, в единице продукции, производимой в РФ, 40% затрат приходится на энергию, в то время как в США эти затраты составляют 18%, а в Китае — 19%. Несмотря на применение современных технологий производства электроэнергии, немаловажным остается вопрос снижения потерь уже выработанной электроэнергии при ее передаче. Средний уровень потерь при этом составляет около 12%. В европейских странах эта величина примерно равна 7,4%, в России — 11,7%. Необходимо разрабатывать как новые энергоэффективные технологии, так и новые общегосударственные и отраслевые стандарты, которые обеспечат снижение энергозатрат во всех отраслях промышленности и частном секторе.
Специальная рабочая группа Комитета по управлению стандартизацией Международной электротехнической комиссии (МЭК) определила приоритеты обеспечения энергоэффективности в различных сферах общественного производства и потребления. К одной из наиболее важных сфер относится энергоэффективность функционирования энергетических установок в промышленности, в частности — установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) нефтяных скважин, т.к. в нефтедобывающей отрасли нашей страны хорошо заметна тенденция возрастания удельного веса добычи нефти механизированными способами.
При этом приоритетной технологией является использование установок электроцентробежных насосов. На сегодняшний день с их помощью извлекается более половины от всей добываемой нефти. УЭЦН оснащена большая часть российского фонда нефтяных скважин — 54.8% (по данным маркетинговой группы «Текарт» на март 2010 года). Структурная схема УЭЦН представлена на рис. 1. Как видно из этого рисунка, одним из элементов УЭЦН является силовой повышающий трансформатор, который в силу специфичности условий работы имеет у производителей трансформаторного оборудования специальное наименование — ТМПН (Г).
Задачи обеспечения энергосбережения и жесткого контроля расходования электроэнергии при нефтедобыче поставили на повестку дня вопросы систематизации порядка расчетов энергопотребления УЭЦН в повседневной практике закупки этого вида оборудования нефтедобывающими компаниями.
Так как активная мощность, потребляемая УЭЦН, рассчитывается по формуле, в которую входит фактический КПД трансформатора, предлагается включать в паспорт трансформатора значения его КПД в зависимости от загрузки (0,25; 0,5; 0,75; 1,0) и коэффициентов мощности погружного электродвигателя (0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0).


СПРАВКА
Формула расчета активной мощности, потребляемой УЭЦН
Ру= (Рд+Рк)/(ηтр• ηсу• ηфв•ηфс), (1)
где Рд– активная мощность, потребляемая электродвигателем, кВт;
ηРк– потери активной мощности в кабельной линии, кВт;
ηтр– фактический КПД трансформатора;
ηсу– фактический КПДстанции управления;
ηфв– фактический КПД выходного фильтра;
ηфс– фактический КПД сетевого фильтра.
Автор настоящей статьи уже рассматривал проблему энергоэффективности силовых распределительных трансформаторов в прошлых номерах нашего журнала. Но за прошедший год проблема энергоэффективности силовых трансформаторов стала только актуальнее. После кризиса трансформаторные заводы вынуждены повышать цены на свою продукцию. Этим беззастенчиво пользуются продавцы так называемой продукции «с хранения». Эти безответственные горе-предприниматели получают свою прибыль на желании покупателя сэкономить сотню-другую тысяч рублей. При этом обе стороны совершенно не задумываются о том, что такое оборудование имеет на 20-30% более высокие потери мощности! Ведь выдаваемое за «находившееся на консервации» оборудование на самом деле подвергалось ремонту, а любой ремонт трансформатора существенно ухудшает его кпд!
В нефтедобывающей отрасли, как правило, закупается только новое оборудование. Но при этом многие десятки тысяч трансформаторов, находящихся в эксплуатации подвергаются модернизации для увеличения количества ступеней регулирования напряжения по высокой стороне, что также существенно ухудшает характеристики энергоэффективности трансформатора.
Таким образом, в нефтедобывающей отрасли задача повышения энергоэффективности оборудования состоит из двух подзадач: 1) обеспечение замены, а не так называемой модернизации устаревшего трансформаторного оборудования; 2) формирование технических требований на вновь закупаемое оборудование, в которых будут указаны более прогрессивные электротехнические параметры трансформаторов. Очевидно, что в нормативно-технической документации на вновь производимое и закупаемое трансформаторное оборудование для нефтедобывающей отрасли должны быть введены дополнительные показатели, которые позволят четко определить энергоэффективные характеристики трансформаторов.
В таблице 1 приведены значения допустимых потерь нагрузки (короткого замыкания) и холостого хода по нормам европейских документов гармонизации HD428.1 и HD538.1. Для масляных трансформаторов допускается три уровня потерь: А, В, и С. При несоответствии во время испытаний завод-производитель либо отбраковывает трансформатор, либо согласовывает с покупателем величину денежной компенсации. Если фактические величины потерь у трансформаторов существенно лучше требований, производитель может получить от покупателя дополнительное вознаграждение. Аналогично и с потерями холостого хода. Здесь для масляных трансформаторов допускаетсятакже три уровня предельных потерь: А’, B’ и C’.

Таблица 1. Нормы потерь силовых распределительных трансформаторов по европейским документам гармонизации HD428.1 и HD538.1


Таким образом, норматив HD428 дает возможность выбора трех уровней потерь нагрузки и трех холостого хода от наименее эффективной комбинации А-А’до наиболее эффективной С-С’. И хотя теоретически существует девять возможных комбинаций, норматив HD428 допускает лишь пять возможных комбинаций (рис. 2). На рис. 1 комбинация A-A’ принята за базис сравнения (выделена жирной линией, приведенные значения (%) вычислены от этого базиса). У значений суммарных потерь (нагрузки и холостого хода) между крайними значениями, а именно комбинациями A-A’ и C-C’ разница достигает около 1,5 кВт.


Рисунок 1. Допустимые комбинации потерь к.з. и х.х. 


На рис. 2 cлева приведена зависимость суммарных потерь трансформатора номинальной мощностью 400 кВ•А от величины нагрузки для различных комбинаций уровней энергоэффективности. Cправа представлены относительные потери трансформатора в зависимости от нагрузки, которые равны 100% минус эффективность.

Рисунок 2. Потери трансформатора мощностью 400 кВА в зависимости от величины нагрузки


Этот график наглядно иллюстрирует, что минимальные величины потерь приходятся на нагрузки, равные примерно 50% номинальной мощности. При этом если трансформаторы уровней A-A’ и В-B’ имеют различные оптимальные, с точки зрения снижения потерь, диапазоны нагрузки, то трансформаторы уровня C-C’ имеют величину потерь в любом случае на 20–30 % меньшую, чем A-A’ и B-B’.


Таблица 2. Потери в трансформаторах для питания УЭЦН основных заводов-производителей России и СНГ


В таблице 2 представлены соответствующие потери трансформаторов для питания УЭЦН, производимых сегодня российскими трансформаторными заводами и заводами в СНГ.
Сравнивая данные таблиц 1 и 2, легко видеть, что характеристики лучших по энергоэффективности российских трансформаторов на 30% недотягивают до норм европейских стандартов. Это означает, что российские нефтяники переплачивают за электроэнергию из-за низкой энергоэффективности используемого оборудования. А ведь эти средства могли бы пойти на развитие отрасли.
Очевидно, что необходимо внедрять как новые инновационные материалы и оборудование в производство трансформаторов для УЭЦН, так и корректировать нормативно-техническую документацию, вводя в нее дополнительные показатели, позволяющие четко определить энергоэффективности трансформатора. И нефтедобывающая отрасль может выступить тем локомотивом эффективного производства, который поведет за собой все другие отрасли отечественной промышленности.


"Промышленные страницы Сибири" №10 (58) ноябрь 2011 г.

скачать pdf

Ю.М. Савинцев, канд. техн. наук, генеральный директор ЗАО «Корпорация «Русский трансформатор».

Новости
 
Сибирская строительная неделя начала работу!
Состоялось торжественное открытие Международной выставки «Сибирская строительная......
 
 
В Росстате подсчитали уменьшение промышленного производства
Фото: nesglobal.netПроизводство промышленности в 2020 год уменьшилось......
 
 
Минприроды подготовило законопроект об опасных производствах
Фото: pixabay.com/bridgeswardУстранять последствия негативного воздействия на экологию......
 
 
Экспортная цена на сталь установила рекорд
Фото: pixabay.com/horndesignЭкспортная цена российского горячекатаного проката на......
 
 
«ГлобалТест» выпустил новую модификацию виброконтроллера
Виброконтроллер AP5300M предназначен для контроля виброскорости объекта......
 
 
Значительное повышение добычи газа ожидают в 2035 году
Фото: mail1.centrfenix.ruМинэнерго России ждёт увеличение добычи газа......
 
 
Строительство «Северного потока-2» подходит к концу
Фото: nord-stream2.comГазопровод «Северный поток-2», который будет связывать......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru