1 АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ» - технологии гибкого управления подачей воздуха в аэротэнки 1

2 Современные сооружения биологической очистки сточных вод весьма эффективны, но достаточно энергоемки % энергии на очистных сооружениях потребляется нагнетателями воздуха для аэрации активного ила. Опыт большинства станций аэрации показывает, что подача воздуха в аэротэнки зачастую осуществляется вне зависимости от реальной потребности ила в кислороде.

Нерациональный расход электроэнергии Общее потребление нагнетателей В результате, в среднем 7-10% электроэнергии тратится без пользы, так как подача воздуха обычно производится без учета таких характеристик как: давление, температура, содержание кислорода в сточных водах, а также без учета количества поступающих сточных вод. 3

4 АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ» разработана специально для оптимизации работы биологических очистных сооружений. «ОКСИ-СМАРТ» позволяет производить подачу воздуха в аэротэнки в соответствии с технологическими требованиями к содержанию кислорода в сточной воде. 2-уровневое регулирование позволяет снизить энергопотребление нагнетателей на 5-8% без технологических рисков.

АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ» 5

АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ» - это двухуровневая система регулирования подачи кислорода, которая позволит: Обеспечить подачу воздуха в соответствие с технологическими требованиями к его содержанию в сточных водах; С высокой точностью поддерживать оптимальную концентрацию кислорода в каждом аэротэнке; Полностью исключить нерациональный расход электроэнергии за счет обеспечения наиболее экономичного режима работы нагнетателей; Обеспечить надежную и долговечную работу высоковольтного оборудования «ОКСИ-СМАРТ» не имеет аналогов на российском рынке 6 АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ»

1. Узел плавного запуска 3. Узел регулировки давления 2. Узел регулировки концентрации кислорода Состоит из трёх основных узлов: АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ» 7

8 Узел плавного запуска электродвигателей большой мощности 8

9 Предлагаемое решение УПЗ производства ООО «РАБИКА- энергосбережение»

Электрический шкаф управления с контроллером Электромагнитная муфта Двигатель- разгониик Устройство УПЗ:

11 Порядок работы УПЗ: Зацепление УПЗ с валом запускае- мого эл.двигателя большой мощнос- ти с помощью электромагнитной муфты. Постепенный разгон двигателя до определенного числа оборотов с помощью эл.двигателя малой мощности. Отцепление муфты УПЗ с последующей подачей напряжения на обмотки запускаемого эл.двигателя. Принцип «стартера» Старт начинается с малых оборотов, поэтому исключается сверхинтенсивный износ деталей оборудования. Напряжение подается в тот момент, когда вал двигателя уже вращается в режиме, близком к рабочему, поэтому пусковые токи минимальны.

12 Порядок работы УПЗ: 1. Зацепление с помощью электромагнитной муфты 2. Плавный разгон 3. Отцепление муфты и запуск основного двигателя

13 Особенности работы мощных нагнетателей, позволяющие реализовать такой принцип пуска: 1. Есть возможность существенно уменьшить нагрузку на вал нагнетателя путем закрытия дроссельной заслонки во время пуска при пуске допустимо применение пускового двигателя меньшей мощности 2. Время пуска пренебрежимо мало пусковой двигатель можно эксплуатировать в режиме кратковременной перегрузки

14 УПЗ позволяет осуществить идеально-теоретический пуск (пуск в режиме номинального тока) электроустановок со скоростью вращения 1000 об/мин, а на установках со скоростью вращения 3000 об/мин существенно снизить пусковые токи

15 1.Время действия пусковых токов сокращается до 1-2 секунд; 2.Величина пусковых токов снижается; 3.Тепловое воздействие на обмотки статора электродвигателя в 4 раза меньше, чем при прямом пуске что позволяет запускать эл. двигатель даже из горячего состояния; 4.Первоначальная ударная нагрузка на муфту и вал нагнетателя, приблизительно в раз меньше, чем при прямом пуске; 5.Увеличивается срок эксплуатации высоковольтного электродвигателя; 6.Улучшаются условия эксплуатации коммутационного электрооборудования; 7.Возможность автоматизированного удаленного управления с компьютера диспетчерского пункта через интерфейсы RS-232 и RS-485. Преимущества УПЗ:

16 Устройство плавного запуска: устанавливается индивидуально на каждый эл. двигатель работает полностью в автоматическом режиме сохраняется существующая система прямого пуска

17 Основные причины выхода из строя нагнетательной установки - ударные нагрузки на механические части и нагрев обмоток эл. двигателя. При пуске с УПЗ: 1.Отсутствие первоначальной ударной нагрузки на муфту и вал привода; 2.Плавное трогание и плавное нарастание числа оборотов; 3.Многократное снижение термического воздействия пусковых токов на обмотки синхронного электродвигателя.

18 Диаграмма пусковых токов различных видов запуска I п – Пусковой ток синхронного электродвигателя t зап – Время запуска синхронного электродвигателя I н – Номинальный ток нагрузки синхронного электродвигателя I хх – Ток холостого хода синхронного электродвигателя

19 Влияние нагрева обмоток на ресурс эл. двигателя Прямой пуск является основным фактором, приводящим к мгновенному нагреву обмоток электродвигателя и, как следствие, к уменьшению его ресурса в несколько раз. Для высоковольтных эл. двигателей риск пробоя изоляции возрастает пропорционально напряжению. Ведь толщина изоляции обмоток низковольтных эл. двигателей и высоковольтных эл. двигателей отличается незначительно, а разница напряжения отличается в 26 раз. Практические замеры температуры обмотки статора эл. двигателя СТД-3200 компрессора К-500 показали мгновенный нагрев обмотки во время прямого пуска до 107°C. А после двух запусков того же эл. двигателя с помощью УПЗ, температура обмотки составила всего 27,5 °C.

20 Даже единичный перегрев обмоток приводит к их катастрофическому старению и пробою во время очередного пуска. Влияние нагрева обмоток на ресурс эл. двигателя Правило Монцингера:

21 При прямом пуске При тиристорном пуске При пуске с УПЗ Средний пусковой ток, А860 А716 А710 А Время пуска, сек7102 Количество выделяемого тепла, А 2 *сек Термическое воздействие в сравнении с пуском с УПЗ больше в 5,13 разабольше в 5,08 раза- Термическое воздействие пусковых токов на обмотки ЭД

22 ОАО КАМАЗ ОАО Автодизель (ЯМЗ) ОАО Калужский турбинный завод ОАО Курганмашзавод ОАО Нижнекамскнефтехим ОАО Спасскцемент ОАМО ЗИЛ ООО Тобольск-Нефтехим (АК Сибур) ОАО Амурский судостроительный завод ОАО Алтайский моторостроительный завод (Агромашхолдинг) ОАО Холдинговая компания Коломенский завод ФГУП Воронежский механический завод ОАО Северский трубный завод ОАО Арзамасский машиностроительный завод ОАО Самарский подшипниковый завод ОАО УАЗ (Северсталь-Авто) ОАО Богословское рудоуправление ОАО Моторостроитель ОАО Павловский автобус ОАО Нижнекамскшина АО Казцинк (Казахстан) ОАО Владимирский моторно-тракторный завод ОАО Алтайский шинный комбинат ОАО Татнефть-бурение ОАО Тутаевский моторный завод ОАО Челябинский кузнечно-прессовый завод ОАО Челябинский тракторный завод ОАО "Гомсельмаш Завод Литья и Нормалей ОАО "Уралаз - Энерго ОАО «Златоустовский металлургический завод» ОАО «Вольскцемент» Предприятия, на которых уже установлены УПЗ: ОАО КАМАЗ ОАО Уфимский НПЗ ОАО Волгоградский тракторный завод ГМК Печенганикель ОАО Красноярский завод комбайнов ООО Илим Братск энерго- предприятие ОАО Евразруда ОАО Сургутнефтегаз ОАО Мотордеталь АО Соколовско-Сарбайское ГПО ОАО Авиакор ОАО КАМАЗавтотехника ОАО Нижегородские моторы Радужнинская нефтяная буровая компания ООО «КАМАЗавтотехника» ОАО Автодизель РУП Гомсельмаш ООО «БК Евразия» ОАО «Арзамасский машиностроительный завод» ОАО «Завод Элекон» МП г. Самары «Самараводоканал» ОАО «Водоканал» (г. Иваново) ООО «Башнефть-геострой» ООО «Газпром бурение» ЗАО «Ульяновскцемент»

23

ОАО «Калужский турбинный завод» На компрессорной станции эксплуатируются две установки УПЗ. На предприятии ежедневно производится пуск и останов электродвигателей. За 1,5 года эксплуатации достигнутая экономия составила кВтч ОАО «Челябинский кузнечно-прессовый завод» На компрессорной станции предприятия эксплуатируются 3 УПЗ с функцией регулирования давления и производительности и функцией автоматического вывода компрессора в режим глубокого дросселирования. Останов компрессора производится на время выходных и праздничных дней. По данным предприятия, с момента внедрения энергосберегающего оборудования производства «РАБИКА-энергосбережение» расход электроэнергии на производство сжатого воздуха снизился на 15%. Отзывы клиентов ОАО «Богословское рудоуправление» На компрессорной станции, обслуживающей горнодобывающую шахту, работают пять турбокомпрессоров. Из них два оснащены устройствами плавного запуска. Благодаря внедрению УПЗ, останов агрегатов производится три раза в день ежедневно на время трехчасовых межсменных перерывов. Экономия, достигнутая за 11 месяцев эксплуатации двух компрессоров, оснащенных плавным запуском, составила кВтч. ОАО «Арзамасский машиностроительный завод» По подсчетам специалистов отдела главного энергетика ОАО «Арзамасский машиностроительный завод» за 2,5 года эксплуатации УПЗ экономия электроэнергии составила кВтч. ЗАО «Авиастар» На предприятии ЗАО «Авиастар» 4 турбокомпрессора запускаются при помощи устройств плавного запуска УПЗ. В 2007 году экономия электроэнергии при производстве сжатого воздуха составила кВтч. 24

В сентябре 2009 года специалистами компании ООО РАБИКА- энергосбережение на Городских Очистных Канализационных Сооружениях (ГОКС) МП г. Самары Самараводоканал были внедрены регуляторы давления РДП (8 комплектов) и устройства плавного запуска УПЗ (2 комплекта). Несмотря на малый срок эксплуатации, можем сделать предварительный вывод о реальной эффективности данного энергосберегающего оборудования. Устройства плавного запуска обеспечивают безопасное включение двигателя и нагнетателя в работу, благодаря чему появилась возможность ежедневного отключения нагнетателя с УПЗ в часы снижения поступления сточных вод. Благодаря работе автоматизированного энергосберегающего комплекса производства ООО РАБИКА-энергосбережение за период работы с сентября по 01 ноября была достигнута экономия электроэнергии в размере 3,5% от общего потребления воздуходувной станции. Главный инженер М.П. Сопыряев Отзыв о работе регуляторов РДП и Устройств плавного запуска на Городских Очистных Канализационных Сооружениях МП г. Самары "Самараводоканал" 25

Осуществляется запуск одного компрессора с помощью УПЗ. После запуска компрессора УПЗ переводится в режим регулирования давления в диапазоне 5,6-5,8 кгс/см2. Ориентировочное число пусков компрессора с помощью УПЗ составляет более 2000 раз. Применение УПЗ позволило снизить лимиты потребляемой станцией электроэнергии. Межремонтный период компрессоров изменился в большую сторону (с 6-12 месяцев). И.О технического директора А.М. Валинуров Отзыв о работе УПЗ от «Mefro Wheels Russia» 26

После внедрения УПЗ появилась возможность ежедневно в щадящем режиме запускать компрессор. После запуска происходит регулировка давления в пневмосистеме на уровне 6 атм. В часы резкого снижения потребления воздуха компрессор автоматически переводится в режим глубокого дросселирования. Экономия потребляемой компрессором электроэнергии за счет применения УПЗ за период его эксплуатации по сравнению с прошлым годом составила 243 тыс. кВтч. Главный энергетик Р.Р. Искандаров Отзыв о работе УПЗ от ОАО «ОРМЕТО- ЮУМЗ» 27

В среднем компрессор с УПЗ включается дважды в сутки (до 380 раз в год). В целом применение УПЗ является эффективным и экономически целесообразным, позволяющее без ущерба для технического состояния агрегата снизить потребление электроэнергии на выработку сжатого воздуха. Годовая экономия электроэнергии в денежном выражении за счёт внедрения УПЗ на одном компрессоре в 2011 году составила 3,8 млн. руб. Зам. начальника теплосилового цеха В.А.Гульнов Отзыв о работе УПЗ от ОАО «Ульяновский автомобильный завод» 28

29 Многофункциональная смазочная композиция «Мегос» - это металлоплакирующая добавка в промышленные и моторные масла. Увеличивает ресурс узлов трения в несколько раз Увеличивает срок службы смазочного материала в 2 и более раз Снижает потребление электроэнергии на 4-5 процентов Исключает водородный износ поверхностей Позволяет осуществить безразборный ремонт механизмов Позволяет осуществить страгивание заклинивших узлов

30 Избирательный перенос МСК «Мегос» реализует в паре трения фундаментальное открытие в триботехнике – явление избирательного переноса, открытого советскими учеными Д.Н. Гаркуновым и И.В. Крагельским более полувека назад. Фактически избирательный перенос запускает в паре трения процесс самовосстановления поврежденных в процессе эксплуатации поверхностей за счет собственных ресурсов, выравнивая их до идеально ровного состояния, недоступного ни одному из методов механической обработки деталей.

31 Сферы применения: Любые узлы и механизмы, включая компрессорное, металлорежущее, кузнечное, силовое оборудование, а также автотранспорт.

32 Принцип действия МСК «Мегос» выравнивает поверхности трения до степени, недоступной ни одному из существующих сегодня видов механической обработки Независимо от качества обработки, все поверхности трения состоят из выступов и впадин. Выступы – точки высшего напряжения, что приводит к постоянным срывам частиц материала и выносу их маслом из зоны трения При использовании МСК «Мегос» происходит избирательный перенос : раскисление выступов и перенос их в ближайшие впадины в условиях сильного электромагнитного поля. Процесс продолжается до тех пор, пока все неровности не будут нивелированы. После обработки композицией «Мегос» площадь фактического контакта увеличивается на несколько порядков. В той же степени уменьшаются удельные нагрузки на пару трения.

33 Защитная медная плёнка При использовании МСК «Мегос» образуется защитная плёнка, состоящая из сложных молекул на основе меди и жировых кислот. Благодаря плёнке у поверхности детали многократно усиливается магнитное поле, обеспечивающее перенос материала из выступов во впадины.

34 Результаты испытаний

35 Результаты испытаний

36 Преобразователь МАРК-404 Датчики кислорода DK-404 Шкаф управления Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Блок питания для датчиков Узел регулирования концентрации кислорода

37 Поддержание технологического минимума концентрации кислорода в аэротенках осуществляется по показаниям измерительных приборов (2), установленных в аэротэнках (точки контроля определяет заказчик). Сигналы с датчиков кислорода поступают на шкаф управления (1), который управляет работой затворов (3), открывая и прикрывая поток воздуха 1 3 2

В АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ» может быть использовано измерительное оборудование марок отечественных и зарубежных производителей: МАРК 404 (НПП ВЗОР Нижний Новгород) Преимущества: давно применяются на рынке, невысокая стоимость, приемлемая работа Недостатки: несвоевременная калибровка и обслуживание могут привести к искажению результатов Оптический датчик растворенного кислорода LDO (производитель HACH-Lange) Преимущества: Более высокая точность измерения, не требует калибровки и обслуживания, удобный в эксплуатации Недостатки: Высокая стоимость, Возможны проблемы с гарантийным и постгарантийным обслуживанием (сроки) 38

В АСУ ТП «ОКСИ-СМАРТ» может быть использовано следующее измерительное оборудование (производитель Endress + Hauser): Oxymax W COS51D – амперометрический датчик Преимущества: Низкая стоимость, приемлемая погрешность для мониторинга процессов аэрации Недостатки: Необходимость периодического обслуживания и калибровки Oxymax W COS61D – оптический датчик Преимущества: Минимальное время отклика, не требует калибровки и обслуживания, удобный в эксплуатации Недостатки: Более высокая стоимость

Узел регулирования давления 41

Поддержание заданных параметров по кислороду неизбежно будет приводить к колебаниям давления в пневмосистеме. Система «ОКСИ-СМАРТ» предусматривает поддержание заданного давления в пневмосистеме. Регулятор давления, являющийся составной частью АСУ ТП, получив сигнал с датчиков давления, подает сигнал на электропривод дроссельной заслонки на открытие/прикрытие дроссельной заслонки. Именно поддержание заданного давления в пневмосистеме обеспечивает снижение энергопотребления нагнетателей 42

43 Использование регуляторов давления позволяет получить нагнетатель с регулируемой производительностью и внести ощутимый вклад в экономию электроэнергии. С регулятором давления производительность нагнетателя точно соответствует реальной потребности в сжатом воздухе. В А Ж Н О Теоретически и практически доказано: - каждые 0,1 кгс/см 2 давления нагнетания увеличивают электро- потребление нагнетателя на 10%;

44 Регулятор поддерживает постоянное заданное рабочее давление в пневмо- и гидросистемах с точностью 0,01 кгс/см 2 и немедленно реагирует на изменение давления в сети

45 Принцип действия регулятора: Постоянно опрашивает датчик давления Воздействует на дроссельную заслонку всасывающей линии компрессорной установки или управляет наддувом Работа компрессора в оптимальном режиме без перерасхода электроэнергии привод дроссельной заслонки регулятор

46 График потребления электроэнергии электродвигателем нагнетателя мощностью 1250 кВт (очистные сооружения)

47 Газодинамические характеристики нагнетателя

Зависимость энергопотребления нагнетателей от сезонных изменений температуры Данный график показывает зависимость энергопотребления четырех нагнетателей марки , приводимых электродвигателями мощностью 1250 кВт от сезонных изменений температуры С понижением температуры расход электроэнергии на производстве сжатого воздуха резко увеличивается, достигая своего максимума в январе. Самые небольшие показатели зафиксированы в июне. Внедрение регуляторов РДП позволит поддерживать среднемесячное потребление электроэнергии на одном уровне независимо от внешних факторов, что позволит сократить энергопотребление на 9-12% 48

График суточного поступления сточных вод в аэротенки График подготовлен специалистами ЗАО Водоканал г. Новокузнецк Ночью поступление сточных вод значительно сокращается, а потребление электроэнергии из-за снижения температуры возрастает 49

50 Экономия электроэнергии: - на турбокомпрессорах7-15% Срок окупаемости: 1-12 месяцев Регулятор давления и производительности: Регуляторы внедрены: ОАО Нижнекамскнефтехим ОАО Казаньоргсинтез ОАО Балаковорезинотехника ЗАО Челныводоканал ОАО Салаватгидромаш ОАО Курскрезинотехника ОАО Северский трубный завод ОАО Высокогорский ГОК ОАО Богословское рудоуправление ОАО Нижнекамскшина АО Казцинк (Казахстан) Зеленодольский водоканал (ОАО Водоканал Сервис) ОАО Мотовилихинские заводы ГМК ПеченьгаНикель ОАО Зыряновский ГОК ОАО Усть-Каменогорский металлургический комбинат АО Соколовско-Сарбайское ГПО ОАО Мотордеталь ОАО Новокузнецкий металлургический комбинат ОАО Нижегородские моторы ООО Мефро Уил Руссия Завод Заинск ОАО Автодизель ГУП Гомсельмаш ОАО Авиастар СП ОАО Арзамасский машзавод ОАО Заволжский моторный завод МП Самараводоканал ООО Краснодарводоканал Енакиевский металлургический комбинат ЗАО Ульяновскцемент ОАО Невинномысский азот ОАО «ГАЗ» ОАО Златоустовский металлургический завод ВСМПО-АВИСМА Новокузнецкий водоканал Вольскцемент Кавказцемент Катавцемент Пикалёвцемент

За время испытаний выявлена экономия удельного расхода электроэнергии: ТКС 1 При автоматическом регулировании по сравнению с отключенным регулированием - 11, 8% Пр и автоматическом регулировании по сравнению с ручным регулированием – 10,2 % ТКС 2 При автоматическом регулировании по сравнению с отключенным регулированием - 9,7% При автоматическом регулировании по сравнению с ручным регулированием – 9,2 % Начальник ПСЦ С.Е. Мещанов Протокол испытаний АСУ ТП (Регулятор давления) от ОАО «Златоустовский машиностроительный завод» 51

Диплом международной выставки «Энергетика. Ресурсосбережение» 52 Диплом I степени конкурса «Лучшие товары и услуги Республики Татарстан»

53 Спасибо за внимание!