По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.3:656.56

Выбор топологии высоковольтных преобразователей частоты по технико-экономическим критериям

Мещеряков В. Н. д-р техн. наук, профессор, Липецкий государственный технический университет, г. Липецк
Степанов С. Е. канд. техн. наук, ООО «Газпром проектирование», г. Нижний Новгород
Крюков О. В. д-р техн. наук, главный научный сотрудник, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», г. Москва

Представлена оценка технико-экономического сопоставления вариантов топологии высоковольтных преобразователей частоты для регулируемого электропривода мегаваттного класса, включая электроприводные газоперекачивающие агрегаты компрессорных станций. Исследование проводилось по 6 показателям технико-экономического характера: стоимости, эксплуатационной надежности, степени искажения выходного напряжения и тока, электромагнитной совместимости с питающей сетью, КПД и массогабаритным характеристикам. В качестве стоимостного показателя принята расчетная себестоимость высоковольтного преобразователя частоты. Разработана методика ориентировочного расчета себестоимости изделия, опирающаяся на стоимость основных компонентов силовой части преобразователя частоты. Проверка полученных результатов расчета себестоимости показала их достаточно хорошую сходимость с ценами на преобразователи различных фирм-изготовителей. Технико-экономическое сопоставление вариантов топологий выполнено методом поиска наилучшего решения по многим критериям при различном уровне их значимости и IT-алгоритмов. Результаты выражены как в численном, так и в вербальном виде. Для многокритериальной оценки вариантов использована экспертная эвристическая система выбора оптимального варианта, построенная на нечеткой логике.

Литература:

1. Пужайло А.Ф. и др. Энергосбережение и автоматизация электрооборудования компрессорных станций / Под ред. О.В. Крюкова. – Н. Новгород: Вектор ТиС, 2010.

2. Воронков В.И., Степанов С.Е., Титов В.Г., Крюков О.В. Векторное управление возбуждением синхронных двигателей ГПА // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2010. – № 3-2. – С. 204–208.

3. Белов А.С., Бычков Е.В., Крюков О.В., Серебряков А.В., Степанов С.Е., Хлынин А.С. Электропривод газоперекачивающего агрегата // Патент на ПМ RU 145058, 10.09.2014.

4. Крюков О.В. Сравнительный анализ приводной техники газоперекачивающих агрегатов / О.В. Крюков // Приводная техника. – 2010. – № 5. – С. 2–11.

5. Крюков О.В., Степанов С.Е. Электропривод газоперекачивающего агрегата // Патент на полезную модель RU 107427, 10.08.2011. Заявка № 2011111826/07 от 29.03.2011.

6. Крюков О.В., Степанов С.Е. Модернизация систем управления ЭГПА в условиях действующих компрессорных станций // В сб.: Проблемы автоматизации и управления в технических системах. МНТК под ред. М.А. Щербакова. – 2013. – С. 29–32.

7. Воронков В.И., Крюков О.В., Рубцова И.Е. Основные экологические направления и задачи энергосбережения при проектировании объектов ОАО «Газпром» // Газовая промышленность. – 2013. – № 7 (693). – С. 74–78.

8. Киянов Н.В., Крюков О.В. Решение задач промышленной экологии средствами электрооборудования и АСУ ТП // Автоматизация в промышленности. – 2009. – № 4. – С. 29–34.

9. Крюков О.В., Васенин А.Б. Функциональные возможности энергетических установок при питании удаленных объектов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2014. – № 2. – С. 50–56.

10. Крюков О.В. Мониторинг условий эксплуатации электродвигателей газоперекачивающих агрегатов // Контроль. Диагностика. – 2016. – № 12. – С. 50–58.

11. Васенин А.Б., Крюков О.В., Серебряков А.В. Энергоэффективные системы электроснабжения электроприводов нефтегазопроводов // В сб.: Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2016. – Пермь, 2016. – С. 380–384.

12. Мещеряков В.Н. Системы электропривода переменного тока с частотно-токовым релейным управлением. – Липецк: ЛГТУ, 2011.

13. Kryukov O.V. Scientific background for the development of intelligent electric drives for oil and gas process units // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. – 2017. – Т. 17. – № 1. – С. 56–62.

14. Крюков О.В. Опыт проектирования АСУ ТП нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2017. – № 1. – С. 2–7.

15. Крюков О.В., Серебряков А.В. Активно-адаптивные алгоритмы управления и мониторинга автономными энергетическими комплексами // В сб.: Пром-Инжиниринг. Труды II МНТК. – ЮурГУ, 2016. – С. 286– 290.

16. Мещеряков В.Н., Абросимов А.С. Анализ систем управления электроприводом на базе автономного инвертора тока с релейными регуляторами тока и напряжения со сглаживающим емкостным фильтром // Электротехнические комплексы и системы управления. – 2011. – № 3. – С. 64–68.

17. Воронков В.И., Рубцова И.Е., Степанов С.Е., Крюков О.В., Титов В.Г. Автоматизированная система плавного пуска синхронного электропривода механизмов с высокомоментной нагрузкой // Патент на полезную модель RU 101598 U1, 20.01.2011.

18. Крюков О.В. Алгоритмы быстрого преобразования Уолша в микропроцессорных системах управления электроприводом // Известия вузов. Электромеханика. – 2005. – № 4. – С. 39–44.

19. Мещеряков В.Н., Коваль А.А. Активные фильтрокомпенсирующие устройства для систем регулируемого электропривода постоянного тока. – Липецк: ЛГТУ, 2008.

20. Мещеряков В.Н., Хабибуллин М.М. Компенсация гармонических искажений и реактивной мощности в однофазных электрических сетях посредством параллельного активного фильтра электроэнергии на базе релейного регулятора тока // Известия вузов. Электромеханика. – 2013. – № 4. – С. 54–57.

21. Крюков О.В., Степанов С.Е., Бычков Е.В. Опыт применения частотно-регулируемого привода вентиляторов АВО газа // В сб.: Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2016. – Пермь, 2016. – С. 428–432.

22. Амбросимов С.К., Мещеряков В.Н. Совершенствование системы вентильного электропривода станков с ЧПУ для обеспечения высокоэффективных методов фрезерования // Вести вузов Черноземья. – 2013. – № 4 (34). – С. 9–13.

23. Крюков О.В. Анализ моноблочных конструкций электрических машин для газоперекачивающих агрегатов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2015. – Т. 3. – № 4. – С. 53–58.

24. Левин П.Н., Мещеряков В.Н. Электропривод переменного тока // Патент на изобретение RU 2254666 C1, 20.06.2005. Заявка № 2004102144/09 от 26.01.2004.

25. Vasenin A.B., Kryukov O.V., Serebryakov A.V. Adaptive control algorithms of autonomous generator complexes // В кн.: Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты. Труды МКЭЭЭ-2016. – 2016. – С. 133–135.

26. Крюков О.В. Подход к прогнозированию технического состояния электроприводных газоперекачивающих агрегатов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2016. – № 9. – С. 30–34.

27. Захаров П.А., Крюков О.В., Киянов Н.В. Встроенная система диагностирования и прогнозирования ЭГПА // Контроль. Диагностика. – 2008. – № 11. – С. 43–49.

28. Мещеряков В.Н., Ласточкин Д.В., Крюков О.В. Приложения теории нечетких множеств для обработки данных и задач прогнозирования в системах АЭП // В сб.: Современные сложные системы управления. – Материалы XII МНПК. – 2017. – С. 153–158.

29. Kryukov O.V. Methodology and tools for neuro-fuzzy prediction of the status of electric drives of gas-compressor units // Russian Electrical Engineering. – 2012. – Vol. 83. – P. 516– 520.

Статья написана при поддержке гранта РФФИ 19-48-480001 «Разработка, исследование и оптимизация энергосберегающих электротехнических и электроприводных автоматизированных комплексов для плазменных, электрометаллошлаковых и индукционных технологий и агрегатов».

Мотивацией проведения данного технико-экономического исследования является необходимость рационального выбора наилучших технико-экономических решений высоковольтных (ВВ) преобразователей частоты (ПЧ) для мощных регулируемых электроприводов переменного тока [1–4], включая электроприводные газоперекачивающие агрегаты (ЭГПА) путем анализа построения топологий [5–9]. Решение данной задачи позволяет при проектировании определить, какие технические решения сегодня наиболее эффективны для конкретных областей применения с учетом механизмов, их мощности и режимов работы, какие типы ВВ ПЧ целесообразно в настоящее время положить в основу их серийного отечественного производства, какие направления развития топологий ВВ ПЧ для ЭГПА могут быть перспективны в будущем [10–15].

Важно подчеркнуть, что сопоставлению подлежали не собственно технико-экономические показатели конкретных видов продукции отдельных фирм, а топологии и принципиальные схемотехнические особенности отдельных технических решений, свойственных рассматриваемым вариантам схем построения ВВ ПЧ.

Учитывая, что ВВ ПЧ являются дорогостоящей продукцией, важнейшим технико-экономическим показателем, по которому должно производиться сравнение вариантов, является стоимость изделия. Это связано с тем, что объективная оценка их стоимости согласно информации ведущих фирм-производителей вызывает некоторые трудности [1, 14].

Продажная цена ВВ ПЧ, приводимая в прайс-листах фирм-производителей, не может использоваться в качестве объективного показателя, отражающего затраты на производство данной продукции. Это связано с тем, что продажная цена зависит от многих конъюнктурных факторов (условия оплаты, кредитование, количество одновременно закупаемых образцов и др.). Кроме того, в продажную цену могут включаться НДС, таможенные и транспортные расходы, сервисные услуги и пр. Исходя из этого, цены на конкретные поставки одного и того же оборудования могут различаться до 2 раз. Более объективным показателем могла бы служить себестоимость оборудования, однако эта величина недоступна для получения и может быть определена приближенным расчетным путем.

Для Цитирования:
Мещеряков В. Н., Степанов С. Е., Крюков О. В., Выбор топологии высоковольтных преобразователей частоты по технико-экономическим критериям. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2020;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: