В статье рассматриваются доказательства снижения потребления электроэнергии, идущей на обогрев трубопроводов, а также повышение энергетической эффективности, за счет модернизации действующей системы электрического обогрева по средствам управления питанием.
Ключевые слова: система электрообогрева, энергоэффективность, промышленный трубопровод.
Модернизация системы электрообогрева промышленных трубопроводов заключается в повышении энергоэффективности технологических процессов за счет использования инновационных и надежных технических решений при максимально низких общих эксплуатационных расходах [2, с.16].
Автоматизация систем электрообогрева объектов и коммуникаций нефтетранспортной системы необходима на трубопроводах, где обогрев осуществляется только по средствам саморегулирующегося греющего кабеля, абсолютно независимо от протяженности трубы и ее отдельных характеристик [3, с.92]. Лишь в некоторых случаях, используется широко известный метод управления включением/отключением системы электрообогрева по температуре окружающей среды, который поддерживает систему включенной на полную мощность в течение всего времени, когда температура окружающей среды ниже контрольной точки 5 °С.
В реальности включение электрообогрева необходимо лишь тогда, когда реальная температура меньше контрольной точки + 5 °С [3, с.26].
Мною был произведен расчет энергопотребления реализованной существующей системы обогрева на примере объекта ДНС с УПСВ, выбрав 8 шкафов управления [1, с.112].
Таблица 1
Расчет энергопотребления шкафов управления
|
№ п/п |
Наименование комплекта проектной документации |
Наименование ШУ |
Мощность потребления ШУ |
|
1 |
7500-Ж-С037 ЭЛ.СО |
Шкаф ШУ1 |
38,28 кВт |
|
2 |
7500-Б.УП-ЭЛ5.СО |
Шкаф ШУ15 |
33,2 кВт |
|
3 |
Шкаф ШУ16 |
38,1 кВт | |
|
4 |
Шкаф ШУ17 |
41 кВт | |
|
5 |
Шкаф ШУ18 |
38,2 кВт | |
|
6 |
Шкаф ШУ19 |
35,9 кВт | |
|
7 |
7500-Б.УП-ЭЛ6.СО |
Шкаф ШУ10 |
5,77 кВт |
|
8 |
7500-Б.УП-ЭЛ7.СО |
Шкаф ШУ51 |
23,5 кВт |
Общая мощность потребления выбранных шкафов системы электрообогрева N Σ = 253,9 кВт/час .
Расчётное время работы системы электрообогрева в год (период с сентября по май) составляет 243 суток, или 5832 часа .
Стоимость 1 кВт для нефтегазовых компаний составляет 3,63 руб.
Итого, стоимость электрообогрева в год составляет 5 376 162,13 руб. в год.
Эту сумму компания ежегодно тратит на оплату электроэнергии для питания системы электрообогрева (на 8 выделенных шкафов).
Далее я рассчитал, сколько электроэнергии будет потреблять модернизированная система электрообогрева при управлении по температуре обогреваемой поверхности с помощью датчиков температуры, закрепленных на трубах и электронного контроллера, расположенного в шкафу управления.
Для этого были выполнены специальные теплотехнические расчёты при помощи программного обеспечения для следующих климатических условий: ХМАО, город Нефтеюганск. Диаметр трубопровода 159 мм, теплоизоляция — минеральная вата с коэффициентом теплопроводности равном 0,05 Вт/м °С и толщиной 60 мм [1, с.224].
В результате выполненных расчетов, были получены данные о времени нагрева (система включена) и времени остывания (система выключена) трубопроводов.
Ниже приведены параметры времени разогрева и остывания трубопровода с расчетом по месяцам.
Таблица 2
Расчет времени работы/остывания СЭО в течение года
|
№ |
Название месяца |
Число часов |
Средняя температура месяца |
Время разогрева с 5 ° С до 10 ° С (часы) |
Время остывания с 10 ° С до 5 ° С (часы) |
Время длительности цикла разогрев-остывание (часы) |
Время работы СЭО в месяц (система включена) (часы) |
Время остывания СЭО в месяц (система включена) (часы) | |||
|
1 |
Январь |
744 |
-21,5 °С |
11,73 |
2,99 |
14,72 |
592,9 |
151,1 | |||
|
2 |
Февраль |
672 |
-20,4 °С |
11,4 |
3,13 |
14,53 |
527,2 |
144,8 | |||
|
3 |
Март |
744 |
-12 °С |
10,35 |
4,45 |
14,8 |
520,2 |
223,8 | |||
|
4 |
Апрель |
720 |
-2,8 °С |
12,95 |
8,45 |
21,4 |
436,1 |
283,9 | |||
|
5 |
Май |
372 |
5,1 °С |
61,48 |
57,72 |
119,2 |
191,9 |
180,1 | |||
|
6 |
Июнь |
- |
13,7 °С |
- |
- |
- |
- |
- | |||
|
7 |
Июль |
- |
17,7 °С |
- |
- |
- |
- |
- | |||
|
8 |
Август |
- |
14,1 °С |
- |
- |
- |
- |
- | |||
|
9 |
Сентябрь |
372 |
8,2 °С |
68,5 |
65 |
133, 5 |
190,6 |
181,4 | |||
|
10 |
Октябрь |
744 |
-1,7 °С |
13,82 |
9,48 |
23, 3 |
441,6 |
302,4 | |||
|
11 |
Ноябрь |
720 |
-12,6 °С |
10,38 |
4,32 |
14,7 |
508,3 |
211,7 | |||
|
12 |
Декабрь |
744 |
-18,2 °С |
10,86 |
3,38 |
14,24 |
567,4 |
176,6 | |||
|
ИТОГО: |
3976,2 |
1855,8 | |||||||||
|
68,18 % |
31,82 % | ||||||||||
Время работы системы электрообогрева при ее управлении по температуре трубы составляет 68,18 % от времени работы системы при её управлении по температуре окружающего воздуха. То есть, после проведения модернизации, система управления электрообогрева будет экономить 31,82 % электроэнергии в год, что составляет 5 376 162,13 х 31,82 % = 1 710 694,79 руб. в год (на 8 ШУ) .
Проведенный аналитический анализ по данному объекту подтверждает необходимость усовершенствования системы электрообогрева на действующих объектах нефтегазовых комплексов.
Литература:
1. Струпинский М. Л., Хренков Н. Н., Кувалдин А. Б. Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли. — Инфра-Инженерия, 2015. — 328 c.
2. Коняев Н. В., Назаренко Ю. В. Модернизированная система обогрева. — Электрика, 2015. — 414 с.
3. Фрайштетер В. П., Кудряшов Р. А. Электрические нагрузки и электропотребление систем электрообогрева трубопроводов на нефтяных промыслах северных районов Сибири. — ДизайнПолиграфСервис, 2010. — 344 с.
