Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants
We disclose the essence of the problem of creating energy-saving systems for the control of ventilation units and substantiate economically their introduction. We have established the dependence of relative efficiency on flow rate for different rotation frequencies and the frequency providing the ma...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/595 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1871104126444634112 |
|---|---|
| author | Kanyuk G. Mezerya A. Suk I. Babenko I. |
| author_facet | Kanyuk G. Mezerya A. Suk I. Babenko I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Kanyuk G.",
"institution": null
},
{
"author": "Mezerya A.",
"institution": null
},
{
"author": " Suk I.",
"institution": null
},
{
"author": "Babenko I.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Kanyuk G. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:43Z |
| description | We disclose the essence of the problem of creating energy-saving systems for the control of ventilation units and substantiate economically their introduction. We have established the dependence of relative efficiency on flow rate for different rotation frequencies and the frequency providing the maximal efficiency. Based on the results of experiments, we have confirmed the profitability caused by the introduction of algorithms of automated energy-saving control of a blow ventilator. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2017.01.067 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
Введение. К основным потребителям собст-
венных нужд тепловых электростанций отно-
сятся насосы и вентиляторы. На их долю при-
ходится бульшая часть потребленной электро-
энергии (до 90% затрат на собственные
нужды). Кроме того, вентиляторы и насосы
поддерживают необходимые параметры техно-
логического процесса, что также сказывается
на экономичности работы блока. Главная
научная проблема создания энергосберегаю-
щих систем управления вентиляторными уста-
новками состоит в построении точных матема-
тических моделей энергетических процессов и
объектов, в определении и минимизации
функций энергетических потерь, в синтезе
алгоритмов управления, которые реализуют в
реальном времени режимы работы вентилятора
с минимальными потерями энергии.
Уменьшение внепроектных затрат энергии
на собственные нужды на 5% эквивалентно
экономии 15 млн гривен в год с каждой
1000 МВт. В масштабах Украины (при установ-
ленной мощности ТЭС и ТЭЦ более
20000 МВт) это составляет порядка 300 млн
гривен в год.
В работах [1–4] изложены основные теоре-
тические принципы автоматизированного
энергосберегающего управления нагнетатель-
ными установками электростанций, показаны
алгоритмы, функциональные и структурные
схемы такого управления. Согласно теоретиче-
ским исследованиям, использование предло-
женных методик позволит получить значитель-
ный экономический эффект. Целью настояще-
го исследования является экспериментальное
определение резервов энергосбережения при
использовании такой АСУ при управлении
дутьевым вентилятором, являющимся ответ-
ственным потребителей собственных нужд.
Экспериментальные исследования проводи-
лись на базе Змиевской ТЭС.
Изложение основного материала
Для исследования возможного энергосбере-
жения проведем анализ работы дутьевого вен-
тилятора.
67
УДК 681.523 Г.И. КАНЮК, д-р. техн. наук, профессор,
А.Ю. МЕЗЕРЯ, канд. техн. наук, доцент,
И.В. СУК, И.А. БАБЕНКО,
Украинская инженерно-педагогическая академия
РЕЗЕРВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ УПРАВЛЕНИИ
МОЩНЫМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
В статье раскрыта сущность проблемы создания энергосберегающих систем управле-
ния вентиляторными установками и экономически обосновано их внедрение.
Установлены зависимости относительного КПД от расхода для разных частот враще-
ния и частоты вращения, обеспечивающей максимальное значение КПД, от расхода
дутьевого вентилятора. На основании результатов эксперимента подтвержден эконо-
мический эффект от внедрения алгоритмов автоматизированного энергосберегающего
управления дутьевым вентилятором.
К л ю ч е в ы е с л о в а: дутьевой вентилятор, энергосбережение, автоматизированная
система управления.
© Г.И. КАНЮК, А.Ю. МЕЗЕРЯ, И.В. СУК,
И.А. БАБЕНКО, 2017
ISSN 1562-8965. The problems of general energy. 2017, 1(48): 67–73
doi: https://doi.org/10.15407/pge2017.01.067
Дутьевым вентилятором на Змиевской ТЭС
является насос типа ВД-32Н Подольского
машиностроительного завода, номинальной
мощностью 620 кВт. Основные паспортные дан-
ные дутьевого вентилятора приведены в табл. 1.
Регулирование дутьевого вентилятора осу-
ществляется путем переключения обмоток
двигателя из треугольника в звезду.
Экспериментальные характеристики венти-
лятора ВД-32Н приведены в табл. 2. и на рис. 1.
Температура Т = 15 °С, давление Р =
= 760 мм рт.ст.
68 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 1 (48)
Г.И. КАНЮК, А.Ю. МЕЗЕРЯ, И.В. СУК, И.А. БАБЕНКО
Таблица 1 – Паспортные данные дутьевого вентилятора
Таблица 2 – Экспериментальные характеристики дутьевого вентилятора ВД-32Н
Из экспериментальных характеристик получаем:
1. Зависимость напора H от частоты вращения n и расхода Q:
Аппроксимируя табличные данные, получаем:
H(Q, n) = 1,573·10–5·Q2·n2 – 0,017187·Q2·n2 + 4,627·Q2 – 0,00287·Q·n2 + 3,1566·Q·n –
– 854,38·Q – 0,12755·n2 – 139,88·n + 37933,5, м.
69ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 1 (48)
Резервы энергосбережения при автоматизированном управлении мощными вентиляторами паровых котлов электростанций
Рис. 1. Экспериментальные характеристики дутьевого вентилятора ВД-32Н
при разных диаметрах колес и частотах вращения
2. Зависимость потребляемой мощности Nэ от частоты вращения:
70 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 1 (48)
Г.И. КАНЮК, А.Ю. МЕЗЕРЯ, И.В. СУК, И.А. БАБЕНКО
Аппроксимируя табличные данные, получаем:
Nэ(Q, n) = 1,954·10–7·Q2·n2 + 3,958·105·Q2·n 0,078186·Q2 – 1,2483·105·Q·n2 –
– 0,0025278·Q·n + 10,073·Q + 0,00094377·n2 + 0,19111·n + 465,1, кВт.
3. Зависимость КПД η от частоты вращения n и расхода Q при D* =1:
Аппроксимируя табличные данные, получаем:
η(Q, n) = 4,0776·10–6·Q2·n2 – 0,0044614·Q2·n + 1,204·Q2 – 0,0007635·Q·n2 + 0,8389·Q·n –
– 227,39·Q + 0,03435·n2 – 37,86·n + 10368,384, %.
4. Разница потерь мощности ΔN при дроссельном и частотном управлении:
Возможные резервы снижения затрат мощности на привод вентилятора:
Для определения закона управления вентилятором, аппроксимируем зависимость КПД η от
расхода для различных частот при открытой задвижке (рис. 2):
Для частоты n = 8,26 с–1 получаем η =
= – 28,26 + 2,408·Q – 0,1413·Q2.
Приравняв первую производную η’ =
= 2,408 – 0,02826·Q к нулю, получим значение
расхода Q = 85 м3/c, при котором КПД будет
максимальным.
Для частоты n = 9,17 с–1 получаем η =
= – 20,987 + 2,035·Q – 0,0105·Q2.
Приравняв первую производную η’ =
= 2,035 – 0,021·Q к нулю, получим значение
расхода Q = 96 м3/c, при котором КПД будет
максимальным.
Для частоты n = 10 с–1 получаем η =
= – 11,903 + 1,7385·Q – 0,0081·Q2.
Приравняв первую производную η’ =
= 1,7385 – 0,0162·Q к нулю, получим значение
расхода Q =107,3 м3/c, при котором КПД будет
максимальным.
Пересчитав число оборотов на расход, при
котором будет максимальный КПД, получим
зависимость частоты вращения n от расхода Q,
при которой будет обеспечен максимальный
КПД вентилятора (рис. 3).
Закон управления:
– при аппроксимации полиномом второго
порядка:
n(Q) = АQ2 + ВQ + С;
n(Q) = 1,9267·10–4·Q2 + 0,03912·Q +
+ 3,5605 с–1;
– при линейной аппроксимации: n(Q) =
= 0,076183·Q + 1,8 с–1.
Возможные резервы снижения потерь в
дутьевом вентиляторе показаны на рис. 4.
71ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 1 (48)
Резервы энергосбережения при автоматизированном управлении мощными вентиляторами паровых котлов электростанций
Рис. 2. Зависимость относительного КПД’ = η / ηмакс от расхода Q для разных частот вращения
Потенциальная годовая экономия в денеж-
ном эквиваленте:
Э = ΔNср· Траб ·Ц,
где Траб = 8000 ч – число часов работы нагнета-
теля;
Ц = 0,9 грн/кВт·ч – себестоимость выработ-
ки 1 кВт·ч электроэнергии,
ΔNср – среднее значение эффекта. При рав-
номерном распределении режимов работы вен-
тилятора в течение года, можно укрупнено
принять: ΔNср = (ΔNср
max – ΔNср
min) / 2. Тогда
ΔNср = (ΔNср
max – ΔNср
min) / 2 =
= (51,5 + 0) / 2 = 25,75 кВт·ч.
Эдв = 25,75·8000·0,9 = 185 400 грн.
72 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 1 (48)
Г.И. КАНЮК, А.Ю. МЕЗЕРЯ, И.В. СУК, И.А. БАБЕНКО
Рис. 3. Зависимость частоты вращения, обеспечивающей максимальное значение КПД,
от расхода дутьевого вентилятора ВД-32Н
Рис. 4. Ожидаемая экономическая эффективность плавного частотного
управления дутьевым вентилятором ВД-32Н
ВЫВОДЫ
Проведенные экспериментальные исследо-
вания показали, что годовой экономический
эффект от внедрения алгоритмов автоматизи-
рованного энергосберегающего управления
дутьевым вентилятором может составить
порядка 180 тыс. грн/год, что подтверждает
справедливость теоретических предпосылок,
изложенных в [1–4] и экономическую целесо-
образность их использования.
1. Канюк Г.И., Мезеря А.Ю., Фокина А.Р.,
Лаптинова Е.В., Лаптинов И.П.
Энергосберегающее управление и повышение
технико-экономической эффективности насос-
ных установок тепловых и атомных электростан-
ций. Східно-Європейський журнал передових
технологій. Харків, 2012. Вип. № 3/8 (57). С.58—
62.
2. Канюк Г.И., Мезеря А.Ю., Михайский
Д.В., Лаптинов И.П., Фокина А.Р. Резервы энер-
госберегающего управления технологическими
процессами на действующих ТЭС и АЭС.
Харьков: Изд-во «Точка». 2012.184 с.
3. Канюк Г.И., Артюх С.Ф., Мезеря А.Ю.,
Лаптинова Е.В., Мельников В.Е. Научные прин-
ципы энергосбережения в тепловой и атомной
энергетике. Харьков: Изд-во «Точка». 2013.
140 с.
4. Канюк Г.И., Мезеря А.Ю., Лаптинов И.П.
Модель энергосберегающего управления нагне-
тательными установками тепловых электростан-
ций. Вісник НТУ «ХПІ»: Енергетичні та тепло-
технічні процеси й устаткування. Харків, 2014.
Вип. №12(1055). С.90—97.
Надійшла до редколегії 16.02.2017
73ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 1 (48)
Резервы энергосбережения при автоматизированном управлении мощными вентиляторами паровых котлов электростанций
|
| id | systemreorg-article-595 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:19:08Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/71/8bbb6f472703d988ec035446bd92b271.pdf |
| spelling | systemreorg-article-5952026-07-18T12:57:43Z Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants Резерви енергозбереження при автоматизованому керуванні потужними вентиляторами парових котлів електростанцій Kanyuk G. Mezerya A. Suk I. Babenko I. blow ventilator, energy saving, automated control system. дуттєвий вентилятор, енергозбереження, автоматизована система керування. We disclose the essence of the problem of creating energy-saving systems for the control of ventilation units and substantiate economically their introduction. We have established the dependence of relative efficiency on flow rate for different rotation frequencies and the frequency providing the maximal efficiency. Based on the results of experiments, we have confirmed the profitability caused by the introduction of algorithms of automated energy-saving control of a blow ventilator. У статті розкрито суть проблеми створення енергозберігаючих систем управління вентиляторами установками і економічно обґрунтовано їх впровадження. Встановлено залежності відносного ККД від витрати для різних частот обертання і частоти обертання, що забезпечує максимальне значення ККД, від витрати дутьевого вентилятора. На підставі результатів експерименту підтверджено економічний ефект від впровадження алгоритмів автоматизованого енергозберігаючого управління дуттєвим вентилятором. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2017-05-25 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/595 10.15407/pge2017.01.067 System Research in Energy; No. 1 (48) (2017): The Problems of General Energy; 67-73 Системні дослідження в енергетиці; № 1 (48) (2017): Проблеми загальної енергетики; 67-73 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/595/522 Copyright (c) 2017 Kanyuk G., Mezerya A., Suk I., Babenko I. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | blow ventilator energy saving automated control system. Kanyuk G. Mezerya A. Suk I. Babenko I. Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants |
| title | Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants |
| title_alt | Резерви енергозбереження при автоматизованому керуванні потужними вентиляторами парових котлів електростанцій |
| title_full | Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants |
| title_fullStr | Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants |
| title_full_unstemmed | Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants |
| title_short | Reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants |
| title_sort | reserves energy saving under the automated control of powerful ventilators of the steam boilers of power plants |
| topic | blow ventilator energy saving automated control system. |
| topic_facet | blow ventilator energy saving automated control system. дуттєвий вентилятор енергозбереження автоматизована система керування. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/595 |
| work_keys_str_mv | AT kanyukg reservesenergysavingundertheautomatedcontrolofpowerfulventilatorsofthesteamboilersofpowerplants AT mezeryaa reservesenergysavingundertheautomatedcontrolofpowerfulventilatorsofthesteamboilersofpowerplants AT suki reservesenergysavingundertheautomatedcontrolofpowerfulventilatorsofthesteamboilersofpowerplants AT babenkoi reservesenergysavingundertheautomatedcontrolofpowerfulventilatorsofthesteamboilersofpowerplants AT kanyukg rezervienergozberežennâpriavtomatizovanomukeruvannípotužnimiventilâtoramiparovihkotlívelektrostancíj AT mezeryaa rezervienergozberežennâpriavtomatizovanomukeruvannípotužnimiventilâtoramiparovihkotlívelektrostancíj AT suki rezervienergozberežennâpriavtomatizovanomukeruvannípotužnimiventilâtoramiparovihkotlívelektrostancíj AT babenkoi rezervienergozberežennâpriavtomatizovanomukeruvannípotužnimiventilâtoramiparovihkotlívelektrostancíj |