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).
P align=justify>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).
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 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.
Ю.М. Савинцев, канд. техн. наук, генеральный директор ЗАО «Корпорация «Русский трансформатор».
© 2006-2012. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru