Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Новые решения для энергоресурсосбрежения В условиях планомерного повышения цен на энергоресурсы интерес к новым энергосберегающим технологиям, материалам и оборудованию если и не растет так же быстро, то как минимум проявляется постоянно. С особенным интересом к экономичным и высокоэффективным решениям по энергоресурсосбережению относятся в провинциальных городах. Здесь в холодные зимы подача газа строго лимитируется, а теплоснабжающим организациям и населению для поддержания в помещениях плюсовой температуры предлагается использовать более дорогие виды топлива (уголь, торф, дрова). И это несмотря на то, что в теплой Европе от такого топлива благоразумно отказались в пользу российского газа. Как и в некоторых других городах РФ, в Твери давление газа в газопроводах в морозные зимы обычно понижают, поэтому важность использования энергосберегающих технологий большая часть населения ощущает, что называется, собственной шкурой. В такие периоды нагрузка на электросети значительно возрастает, а энергосбытовые компании начинают замечать, что оплата за свет растет не прямо пропорционально его потреблению. Возможно отчасти поэтому ежегодный специализированный форум «Новое в энергосбережении ’2007», традиционно проходящий летом в тверском Дворце спорта «Юбилейный», считается востребованным проектом выставочной компании «Максимум-Информ». Системы учета энергоресурсов Интерес посетивших мероприятие специалистов вызвала автоматическая система коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ), функционирующая на базе оборудования ООО «Матрица» (г. Железнодорожный, Московская обл.). Представленный компанией комплекс кроме контроля электроэнергии позволяет производить учет воды, газа, пара и тепла, а также дистанционно управлять электрической нагрузкой абонентов. Главной отличительной особенностью АСКУЭ является использование для передачи информации силовых электросетей напряжением 0,4 кВ. Применяемый при этом протокол трансляции данных разработан компанией ADD Grup (Молдова). Для минимизации риска потери сведений (при различных режимах работы сети) их передача может осуществляться на двух частотах (43 или 49 кГц) со скоростью 300 бод/с. В отличие от аналогов, система дополнительно обеспечивает измерение мгновенной мощности, определение наличия дифференциального тока, а также поддерживает двусторонний обмен информацией между счетчиком и сервисным центром. Структурно АСКУЭ состоит из оборудования трех уровней. Во-первых, это собственно счетчики СЧ (могут использоваться устройства различных производителей) с импульсными или цифровыми выходами, измеряющие расход воды, газа или тепла. Во-вторых, маршрутизаторы или концентраторы, устанавливающиеся на трансформаторные подстанции (ТП) и имеющие габариты трехфазных счетчиков. Такое оборудование предназначено для перенаправления адресных информационных потоков (количество регистраторов может достигать 2,5 тыс.), синхронизации их календарных часов и диагностики состояния сети. Последний, третий уровень — это аппаратура центра сбора и обработки информации, обычно устанавливающаяся в офисе энергоснабжающей организации. От СЧ до ТП данные передаются по сети 0,4 кВ, а от ТП до центра — по каналам связи типа GSM, CDMA, GPRS, Ethernet, PSTN, CM-Bus или по линии электропередачи напряжением 6–20 кВ. Программное обеспечение АСКУЭ включает программы для администраторов, диспетчеров, аналитиков, конфигураторов и экспорт-менеджеров с соответствующими названиями и назначением. Так, программа «Администратор» используется для: • формирования групп пользователей системы и определения их «глубины доступа»; • сохранности информации и администрирования баз данных и конфигурации; • просмотра общих данных о СЧ и их распределения между диспетчерами. Программа «Диспетчер» служит для визуализации текущих параметров СЧ, их представления в удобном виде (формирования шаблона просмотра), а также вывода информации об истории работы регистраторов и анализа технического состояния сети. «Аналитик» предназначена для оценки данных о потреблении, сведения баланса и выявления небаланса, а также выдачи результатов проведенного анализа. «Конфигуратор» осуществляет поиск и выбор существующих объектов сети (ОС) по их наименованиям и почтовым адресам, включает в состав системы новые ОС. Кроме того, программа конфигурирует оборудование АСКУЭ и создает наглядное представление ОС в виде мнемосхем, отображающих их структуру в удобном для восприятия виде. «Экспорт-менеджер» используется для транслирования полученных данных во внешние информационные комплексы компаний-поставщиков ресурсов. Это осуществляется, например, с целью создания так называемых биллинговых систем. Последние позволяют, в частности, выдавать счета (квитанции), в которых, кроме количественного потребления ресурсов, могут учитываться тарифы, льготы и субсидии абонентов. Существенным достоинством комплекса АСКУЭ является то, что все перечисленные функции выполняются с помощью минимального комплекта устройств. Так, многофункциональные электросчетчики типа NP5, выпускаемые компанией «Матрица», имеют встроенные: • PLC-модем, осуществляющий передачу и прием информационных сигналов по сети 0,4 кВ; • датчик дифференциального тока, фиксирующий момент разрыва нуля или замыкания и формирующий сигнал на отключение; • силовое реле на 85 А, позволяющее управлять энергопотреблением абонента как по недопустимым отклонениям сетевых параметров, так и по командам из центра. Прибор NP5 обеспечивает защиту от перегрева, токовых перегрузок и некачественного напряжения. После автоматического включения он производит проверку основных параметров электросети (независимо от причины отключения). Если они находятся в оговоренных пределах, счетчик продолжает энергоснабжение абонента. В качестве дополнительной опции NP5 комплектуется реле на 5 А, которое используется для управления контактором или маломощной нагрузкой (включением водонагревателя, уличного освещения и т. п.). Система АСКУЭ осуществляет ежедневный самостоятельный сбор информации из энергонезависимой памяти всех приборов учета по четырем тарифам и исключает возможность ее изменения абонентами и обслуживающим персоналом. Выбор частоты передачи данных (43 или 49 кГц) производится счетчиком автоматически, в зависимости от состояния силовой сети. Добавим, что в настоящее время компания готовит к выпуску приборы с усовершенствованным PLC-модемом, самонастраивающимся на передачу информационных сигналов уже в диапазонах частот 42,5–43,5 и 48,5–49,5 кГц. Для передачи маршрутизаторам по сети данных от СЧ воды (газа, тепла) к их импульсным или цифровым выходам подключаются изготавливаемые фирмой «Матрица» интерфейсные преобразователи AIU L (с PL-модемом). Последние запитываются от любой расположенной поблизости розетки (электропроводки). К каждому преобразователю могут быть подсоединены четыре счетчика. Передача данных маршрутизаторам может производиться также по радиоканалу на частоте 433 МГц c помощью интерфейсных преобразователей AIU F (с радиомодемом), которые допускают подключение двух СЧ. Постоянные величины счетчиков прописываются в программном обеспечении, и в соответствии с их значениями показания СЧ пересчитываются в «натуральные» единицы (м3, л, ккал). Компания «Матрица» представила на выставке однофазный электросчетчик NP515.23D, рассчитанный на ток 5–85 А и имеющий класс точности 1. СЧ устанавливается в помещении или шкафу учета, его межповерочный интервал составляет 16 лет, стоимость — 1950 руб. Фирмой был также предложен трехфазный прибор NP545.23Т (NP542.27T) прямого (трансформаторного) включения. Счетчик рассчитан на ток 5–85 (5–6) А, имеет класс точности 1 (0,5S), межповерочный интервал 8 (8) лет и стоит 3600 руб. Эксклюзивным предложением предприятия является однофазный сплит-счетчик NP524.27D на 5–65 А класса точности 1, предназначенный для наружной установки непосредственно в разрыв силовых проводов ВЛ-0,4 кВ и исключающий доступ к нему абонента. Просмотр последним показаний такого прибора и считывание с него информации осуществляется через удаленный дисплей (УД) RUD512N-L, подсоединяющийся к любой розетке в пределах одной ТП. УД может снимать показания с 32 однофазных или 10 трехфазных счетчиков. Модель NP524.27D изготавливается в залитом компаундом пылевлагозащищенном корпусе и имеет цельнотянутую нулевую шину, благодаря чему может нести механическую нагрузку и соединяться с самонесущим изолированным проводом (СИП). Для подключения такого прибора к неизолированным проводам используется дополнительный несущий провод. Счетчик весит 600 г и рассчитан на ток 65 А. Он не имеет отключающего устройства, но компанией уже разработан и готовится к производству сплит-счетчик на 50 А со встроенным силовым реле. NP524.27D стоит 1850 руб., а удаленный дисплей — 1100 руб. Цена устанавливаемого на ТП маршрутизатора RTR-512.7-6L/G составляет 21 500 руб. Все оборудование системы может работать при температуре воздуха от -40 до +70 °С. Для создания центра, рассчитанного на обработку данных, поступающих от 1 млн абонентов, в качестве сервера может использоваться обычный промышленный компьютер с процессором Pentium IV и жестким диском емкостью 80 Гбайт, работающий под управлением операционной системы Windows 2000. Котлы пульсирующего горения Пульсирующее горение, считающееся относительно новым направлением в развитии теплотехники, известно на самом деле достаточно давно. Однако промышленное производство отопительных котлов, использующих такой процесс, началось в США, Японии и Европе только в 1990-е гг. как следствие обострения внимания мирового сообщества к экологическим проблемам. Теоретическая возможность осуществления процесса пульсирующего горения была обоснована еще в конце XIX в. английским ученым Дж. Стреттом (лордом Рэлеем). Как водится, новым направлением сразу заинтересовались военные. Поэтому первыми устройствами, использующими этот принцип, были лабораторные реактивные двигатели, работающие на смеси паров бензина и воздуха. Такие агрегаты появились уже в начале XX в., причем почти одновременно в Германии и Франции. В России примерно в это же время также был запатентован и изготовлен соответствующий аналог — турбина Караводина. В первой половине XX в. энергетика СССР была проникнута духом гигантомании, поэтому энергоэффективности и экологичности процессов внимания почти не уделялось. Как следствие — исследования по пульсирующему горению практически не финансировались. Между тем в Германии в начале 1940-х гг. к промышленному производству был готов самолет-снаряд «Фау-1», разработанный на основе трубы Шмидта. В СССР пульсирующим горением (особенно в камерах реактивных двигателей) активно стали заниматься со второй половины XX в. Советские разработчики достигли в этой области значительного прогресса, поднявшего обороноспособность страны на сверхдержавный уровень. Однако из-за эффективности процесса многие уникальные технологии были надолго закрыты для гражданской промышленности. В настоящее время единственным российским производителем энергетических установок пульсирующего горения для систем отопления с принудительной циркуляцией является ФГУП «Кимовский радиоэлектромеханический завод» (г. Королев, Московская обл.). Предприятие выпускает водогрейные газовые котлы типа ПВ мощностью 100 и 400 кВт. Для выработки тепла в таких агрегатах применен автоколебательный, квазигармонический способ осуществления пульсирующего горения. Он реализуется в объемном акустическом резонаторе (типа резонатора Гельмгольца), образованном камерой сгорания (КС) и резонансными трубами (РТ). Эти элементы окружены водяной рубашкой, по которой противотоком к дымовым газам движется нагреваемая вода. Розжиг производится автоматически, включение и отключение подачи топливного газа осуществляется отсечным клапаном. Упрощенно принцип действия и устройство аппарата ПВ можно представить следующим образом. При получении команды «нагревание» с помощью вентилятора (в течение 30 с) КС и РТ продуваются, после чего последовательно на запальник, а потом и соленоид отсечных клапанов подается напряжение. Вспыхнувшая газовоздушная смесь приводит к кратковременному повышению давления в КС и возникновению акустических волн в резонаторе. Когда давление в камере сгорания начинает превышать ресиверное, газовый и воздушный пульсирующие клапаны закрываются. При этом дымовые газы (под избыточным давлением) выходят из КС в выхлопной ресивер и далее (через дымоход выхлопа) — в окружающую среду. Затем (через 20 мс) давление в камере снижается, клапаны открываются, запускают очередную порцию газа и воздуха, и цикл повторяется. Это происходит с частотой 35–50 раз/с. После установки такого автоколебательного процесса пульсирующего горения дальнейший наддув вентилятором и электророзжиг не требуются — всасывание происходит благодаря периодическим полуволнам разрежения. Свежие порции газовоздушной смеси возгораются остаточным пламенем, постоянно присутствующим в зоне завихрения на свечном конце КС. Процесс горения продолжается до достижения максимальной заданной температуры (с помощью нагреваемой воды), после чего отсечной клапан прекращает подачу топливного газа. При остывании жидкости до минимальной заданной температуры цикл розжига и горения котла снова повторяется. Работа в режиме «старт-стопного» регулирования экономит расход газа и электроэнергии (максимальное электропотребление котла при запуске составляет не более 110 Вт). Такая технология выработки тепла, основанная на периодическом бесфакельном сжигании газа, позволила разработчикам предельно упростить конструкцию выпускаемых заводом агрегатов ПВ. В них отсутствует горелочное устройство, а выхлоп отработанных газов осуществляется под давлением, но без дымососа и использования самотяги дымовой трубы. Однако простота конструкции является далеко не единственным достоинством газовых котлов. Благодаря высокому коэффициенту теплоотдачи от продуктов сгорания к стенкам теплообменника и большим скоростям движения газовых сред масса и габариты ПВ, приходящиеся на единицу теплопроизводительности, в 2 раза меньше, чем у традиционных аналогов. КПД котлов независимо от тепловой производительности составляет 93–95%. Кроме того, благодаря возникновению нестационарных вихрей и отсутствию пространственно-стационарных фронтов горения, бесфакельное сжигание газа характеризуется более интенсивным перемешиванием компонентов. Температурные поля в ходе процесса пространственно сглаживаются, что обеспечивает низкую эмиссию монооксида углерода (СО) и оксидов азота (NO, NO2). Удельные выбросы СО при этом не превышают 130 мг/м3, а NO2 — 80 мг/м3. Номинальная теплопроизводительность модели ПВ-100 (ПВ-400) составляет 100 (400) кВт, а диапазон ее регулирования — 40–100% от номинальной. Максимальная температура воды на выходе — 95 (105) °С, минимальная — 50 (50) °С, уходящих газов — не более 200 °С, наружных поверхностей — 30 °С. Наибольший расход газа ограничивается 11,5 (46) м3/ч. Уровень шума на выходе дымовой трубы — не более 80 дБ, а при использовании глушителя — 60–65 дБ. Габариты котла — 635і608і1785 (2700і900і994) мм, масса — 190 (1200) кг. Предусмотренные в конструкции специальные элементы позволяют производить монтаж двух котлов друг на друга, что дает возможность компактно размещать полученные таким образом модульные котельные установки на малых площадях. Благодаря полной автоматизации моделей, их работа не требует дежурного персонала, а простота сборки узлов сводит к минимуму техническое обслуживание. С целью повышения безопасности при эксплуатации и возникновении нештатных ситуаций котлы снабжаются микропроцессорным блоком и датчиками продувки, горения, а также индикаторами температуры и уровня воды. Для контроля группы, в которую могут входить до шести водогрейных котлов, подключенных к одной системе отопления, используется блок автоматического управления (БАУ). Путем изменения (включения или отключения) числа одновременно работающих агрегатов БАУ поддерживает температуру воды в системе отопления в заданном интервале. Это позволяет использовать определенные режимы отопления не только для отдельных помещений, но и небольших микрорайонов. При этом максимальная температура интервала устанавливается оператором (ручной режим) либо определяется по графику ее зависимости от уличной (автоматический режим). Оборудование для систем теплоснабжения Обычно для нагрева воды в системах горячего водоснабжения и отопления в котельных или центральных/индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП/ИТП) применяются кожухотрубные подогреватели с латунными трубками. ООО «Промэнергосбыт» (г. Москва) в качестве альтернативы таким агрегатам предложило на выставке подогреватели с трубками из нержавеющей стали, оснащенные блоком опорно-турбулизирующих перегородок. Ранее трубки из нержавеющей стали в таких устройствах не применялись из-за их более высокой (по сравнению с латунными) стоимости. Но поскольку с середины 2005 г. начался интенсивный рост цен на медь, в настоящее время затраты на латунь и нержавеющую сталь оказались почти на одном уровне, что вывело по ряду преимуществ на передний план использование именно стали. Нержавеющие трубки имеют более гладкую поверхность, что уменьшает количество осаждающихся на них веществ и увеличивает межремонтный интервал. Их высокая коррозионная стойкость дает возможность использовать при очистке и промывке более широкий ряд химических реагентов. Кроме того, высокая износостойкость трубок из стали позволяет существенно увеличить срок службы подогревателей. Известным недостатком нержавеющей стали (по сравнению с латунью) является более низкий показатель теплоэффективности. В новых кожухотрубных подогревателях со стальными трубками этот параметр доведен до уровня латунных за счет применения опорно-турбулизирующих перегородок, разработанных компанией «Промэнергосбыт». Перегородки устанавливаются внутри корпуса агрегата и увеличивают турбулизацию потока теплоносителя. Для водо-водяных систем теплоснабжения предприятие выпускает подогреватели с площадью поверхности теплообмена 0,37–28,49 м2 на давление рабочей среды 1 и 1,6 МПа и температуру не более 150 °С стоимостью от 5369 до 81 715 руб. В пароводяных комплексах используются устройства с площадью теплообмена 6,3–108 м2, рассчитанные на рабочее давление воды 1,6 МПа и избыточное давление пара 0,7 МПа. Стоят они от 42 480 до 490 290 руб. Заводская гарантия кожухотрубных подогревателей с нержавеющими трубками составляет 3 года, что в 1,5 раза больше гарантийного срока типовых аналогов с латунными трубками, также выпускаемых компанией. На стенде ООО «Теплосервис» (г. Тверь) была представлена новая продукция Тверского трубного завода — трубы из полиэтилена с армирующим слоем из стеклокомпозита. Изделия предназначены для прокладки напорных трубопроводов с внутренним диаметром 700–2400 мм и рабочим давлением до 20 атм (при коэффициенте запаса прочности 1,25). Трехслойные трубы изготавливаются по технологии фирмы KRA (Германия) из полиэтилена марки ПЭ80 или ПЭ100 российского производства и стекловолокна, выпускаемого заводом «Стеклопластик» (г. Тверь). Гладкая рабочая поверхность внутреннего слоя изделия, состоящего из полиэтилена, обладает высокими гидравлическими свойствами, химической стойкостью, устойчивостью к истиранию и ударным воздействиям. Использование же процесса соэкструзии позволяет выпускать трубы со светлым внутренним покрытием, облегчающим их межэксплуатационный осмотр. Средний армирующий слой изготовлен из многослойного стеклокомпозита, толщина которого позволяет транспортировать среды, находящиеся под высоким давлением. Наружный полиэтиленовый слой служит для защиты армирующего от разрушающих воздействий окружающей среды. Кроме того, он не подвержен влиянию ультрафиолетового излучения. Одно из главных отличий армированных полиэтиленовых труб заключается в устройстве раструба, содержащего электрическую спираль для безопасного и быстрого соединения изделий методом электродиффузионной сварки. Состыкованные контакты спирали (выведенные на торец раструба) подключаются к источнику электрического тока. При воздействии последнего внутренний слой раструба подплавляется, и зазор между трубами заполняется жидким полиэтиленом, который, после отключения спирали, затвердевает и образует герметичное «сварное соединение». Благодаря высокой пластичности целостность трубопровода из армированных полиэтиленовых труб не нарушается даже в случае движения почвы, что позволяет использовать их для прокладки конструкций в сейсмически активных зонах. По данным представителей Тверского трубного завода, в настоящее время такую продукцию в России больше никто не производит. Александр Пуховский, фото автора