Table Of ContentМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
ЭНЕРГЕТИКА.
ИННОВАЦИОННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ.
CALS-ТЕХНОЛОГИИ В ЭНЕРГЕТИКЕ
Материалы IX Всероссийской
(с международным участием)
научно-технической интернет-конференции
(1–30 июня 2015 г.)
Издательство
Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2015
УДК 620.9: [658.5.012.45.011.56+004.4`22
УДК 620.9: [658.5.012.011.56+004.4’22
ББК 31-05
Э65
Отражены основные результаты теоретических и приклад-
ных разработок российских и зарубежных ученых и специали-
стов, аспирантов и студентов в области энергетики, энергоресурсос-
бережения, CALS-технологий, системных исследований, моделиро-
вания и инноваций в электротехнической и энергетической отрас-
лях, автоматизированных систем управления и аппаратно-програм-
много обеспечения информационно-программного обеспечения
информационно-управляющих систем.
Редакционная коллегия:
завкафедрой МСА, канд. техн. наук, доцент
А.Б. Петроченков (отв. редактор),
декан ЭТФ канд. техн. наук, профессор А.М. Костыгов,
д-р техн. наук, профессор кафедры МСА В.П. Казанцев,
д-р техн. наук, профессор кафедры МСА С.В. Бочкарев,
директор НОЦЭС ПНИПУ, канд. техн. наук А.В. Ромодин,
вед. инженер кафедры МСА Н.А. Шульга (отв. за выпуск).
ISBN 978-5-398-01503-4 © ПНИПУ, 2015
СОДЕРЖАНИЕ
Секция 1. Энергетика. Энергоресурсосбережение.
Энергоменеджмент
А.В. Ляхомский, Е.Н. Перфильева,
С.В. Петухов, Г.З. Коробкина
Энергетический менеджмент – инновационный
путь повышения энергоэффективности....................................7
А.И. Цаплин
Методы усиления мощности энергии фотонов......................17
Г.А. Тимофеева
Проблемы обеспечения энергоэффективности
производства на машиностроительных предприятиях..........28
Е.А. Энгель
Обеспечение максимальной выходной мощности
фотоэлектрической энергосистемы на основе
адаптивного нейроконтроллера...............................................33
В.А. Лоскутников, Д.А. Опарин, В.А. Трефилов,
Д.С. Крыласов, П.А. Сивков
Повышение энергетических показателей асинхронного
электропривода насосной станции.............................................42
И.Н. Трус, Н.Д. Гомеля, В.Н. Грабитченко, В.И. Воробьева
Мембранная технология очистки шахтных вод.....................48
В.И. Воробьева, Е.Э. Чигиринец, М.И. Скиба, И.Н. Трус
Ресурсосберегающая технология использования
отходов переработки винограда..............................................52
3
А.А. Грибанов, К.В. Кожевникова
Автоматизированная система контроля и учета
электроэнергии на базе комплекса программно-
аппаратных продуктов по технологии ADDAX.....................59
А.А. Лебедева, А.А. Грибанов
Определение места повреждения на воздушных
линиях электропередач напряжением 220 кВ
на основе двустороннего метода расчёта...............................64
А.А. Крубцова, А.В. Малафеев
Прогнозирование графика электрической нагрузки
с учетом объема заказов на металлопродукцию....................71
В.А. Раков, А.А. Ашапатов
Оценка мощности двигателя транспортного cредства
в городском режиме движения................................................80
В.А. Раков, К.Е. Карпова, Д.А Гавриленков
Эффективность использования энергетических ресурсов
электромобилями и автомобилями, работающими
на водородном топливе............................................................86
В.А. Раков, В.В. Зуйков
Эффективность использования гибридных двигателей
на транспорте............................................................................91
А.Н. Лыков
Цифровая электрическая подстанция
на импортозамещающей основе..............................................99
4
Секция 2. Современные методы и программные средства
автоматизации технической подготовки производства
в рамках CALS-технологий. Интегрированная логистическая
поддержка продукции и услуг в электротехнической
и энергетической отраслях
С.В. Беляев, А.В. Малафеев
Описание блока оптимизации при построении
предварительного графика ремонтов электросетевого
оборудования..........................................................................105
Е.М. Солодкий
Балансировка потребляемой мощности по точкам
присоединения на предприятиях с циклическим
циклом производства путем использования силовых
быстродействующих ключей без нарушения
электроснабжения потребителя с помощью
классификатора на основе деревьев принятия решений.....113
Секция 3. Системные исследования, моделирование
и инновации в электротехнической и энергетической отраслях
В.А. Трефилов, Д.С. Крыласов, П.А. Сивков
Математическая модель нагрузочного устройства
испытательного стенда синхронных машин........................124
А.П. Старцев
Влияние пульсации выходного напряжения
высокочастотного преобразователя частоты
с непосредственной связью на характеристики
асинхронного электродвигателя............................................133
А.М. Зюзев, В.П. Метельков, Д.П. Степанюк, М.В. Бубнов
Моделирование систем ТПН-АД в среде ANSYS...............144
5
С.Ю. Еремочки, Д.А. Королёв, А.А. Титова
Регулирование частоты вращения
трехфазного асинхронного короткозамкнутого
двигателя векторно-алгоритмическим способом.................154
Секция 4. Автоматизированные системы управления
и аппаратно-программное обеспечение информационно-
управляющих систем. Системы оперативного и диспетчерского
управления. Телекоммуникационные системы
Д.А. Даденков
К вопросу о классификации и принципах построения
следящих электромеханических систем управления...........160
Н.И. Хорошев, Ю.С. Баяндина
Методические основы планирования технического
обслуживания и ремонта электроэнергетического
оборудования..........................................................................170
6
СЕКЦИЯ 1
ЭНЕРГЕТИКА. ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ.
ЭНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТ
А.В. Ляхомский, Е.Н. Перфильева,
С.В. Петухов, Г.З. Коробкина
Национальный исследовательский технологический
университет «МИСиС», г. Москва
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ – ИННОВАЦИОННЫЙ ПУТЬ
ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
Рассмотрены альтернативы по энергообеспечению устойчивого развития
цивилизации. Приведен анализ процесса современного повышения энерго-
эффективности, которое характеризуется инерционным путем развития. Дано
обоснование инновационного пути повышения энергоэффективности путем
системного управления энергетическими ресурсами с применением предла-
гаемой интегрированной системы энергетического менеджмента.
Ключевые слова: процесс энергопотребления – эргатический процесс; сис-
темное управление энергетическими ресурсами; инновационный путь повышения
энергоэффективности; интегрированная система энергетического менеджмента.
A.V. Lyakhomskiy, E.N. Perfilyeva, S.V. Petuhov, G.Z. Korobkina
National Rresearch Technological University «MISIS», Moscow
ENERGETIC MANAGEMENT – AN INNOVATIVE WAY
OF INCREASING ENERGY EFFICIENCY
Examined an alternatives of energy supply for sustainable development of
civilization. Analyzed the modern state of improving energy efficiency, which is
characterized by inertial development path. Substantiated the innovative way of
increasing energy efficiency through the systemic management of energy resources
with the use of proposed integrated system of energetic management.
Keywords: process of energy consumption – the ergatic process; systemic
management of energy resources; an innovative way of increasing energy efficiency;
an integrated system of energetic management.
7
Повышение энергоэффективности является одним из усло-
вий устойчивого развития нашей цивилизации.
С точки зрения энергетической сущности процессов жизне-
обеспечения, развития человечества имеют место две конкури-
рующие тенденции: с одной стороны, обеспечение устойчивого
развития недвусмысленно связано с увеличением мирового по-
требления топливно-энергетических ресурсов, с другой сторо-
ны, увеличивающееся потребление ТЭР приводит к известным
негативным последствиям, связанным с истощением традици-
онных источников энергии, увеличением отрицательного воз-
действия на окружающую среду.
Потребление энергоресурсов в мире в течение ХХ века уве-
личилось более чем в 10 раз. За этот период на каждый год уве-
личения средней продолжительности жизни на планете прихо-
дится прирост потребления первичной энергии на человека объ-
емом 120 кг у.т.
Потребность в энергоресурсах составляет почти 15 млрд т у.т.
Развитие экономики стран на планете неразрывно связано
с уровнем энергопотребления. Динамика показателей развития
стран и качества жизни в зависимости от уровня энергообеспе-
ченности на душу населения приведена в таблице. Приведенные
данные показывают, что уровень энергопотребления влияет на
показатели качества жизни, уровень развития стран. Вместе
с этим следует, что энергоэффективность экономики стран также
растет с ростом энергопотребления.
Вместе с этим ежегодно на поверхность земли доставляется
125 млрд т горной массы, сжигается около 10 млрд т у.т, в атмо-
сферу выбрасывается 260 млн т пыли, 140 млн т двуокиси серы,
70 млн т токсичных газов. Кроме того, осуществляются колоссаль-
ные сбросы неочищенных отходов в водный бассейн планеты.
Очевидно, что дальнейшее развитие человечества настоя-
тельно требует повышения энергоэффективности, снижения по-
требления органического топлива, замены его на возобновляе-
мые энергоресурсы.
8
Показатели энергообеспеченности и качества жизни
Страны
№
Показатель Слабо- Развиваю- Высоко-
п/п
развитые щиеся развитые
1 Энергообеспечение, кВт⋅ч/чел. 300 1700 7700
2 Энергообеспечение, отн. показат. 1,00 5,600 24,70
3 Длительность жизни, лет 53 67 74
4 Длительность жизни, отн. показ. 1,00 1,26 1,40
5 ВНП на душу населения, долл./чел. 270 2000 12000
6 ВНП, отн. показ. 1,00 7,10 44,70
Энергоэффективность, долл.
7 0,89 1,27 1,80
ВНП/кВт⋅ч
8 Энергоэффективность, отн. показ. 1,00 1,43 2,02
Повышение энергоэффективности является в России госу-
дарственной задачей, на решение которой направлен ряд зако-
нодательных и нормативно-правовых документов.
Затраты на обеспечение страны топливно-энергетическими
ресурсами значительны. Доля продукции топливно-энергети-
ческого комплекса достигает почти 30 % от общего объема про-
мышленного производства в стране, при этом две трети всего
объема добываемых и производимых энергоресурсов расходует-
ся на внутренние нужды России.
Рациональное использование энергетических ресурсов по-
зволяет нашей стране реализовать потенциал энергосбережения
на уровне 350–420 млн т у.т.
В настоящее время реализация потенциала энергосбереже-
ния за счет технической составляющей, как показывает выпол-
нение государственных программ по повышению энергоэффек-
тивности, происходит по инерционному сценарию и не обеспе-
чивает выполнения целевых показателей указанных программ.
В связи с этим требуется разработка мероприятий, обеспе-
чивающих повышение энергоэффективности по сценарию инно-
вационного развития. В числе указанных – мероприятия, на-
правленные на системное управление энергетическими ресур-
9
сами в рамках положений, методов и способов энергетического
менеджмента.
Анализ решения вопросов повышения энергоэффективности
показывает, что основной упор делается на техническую сторо-
ну – внедрение мероприятий по энергосбережению, повышению
энергоэффективности. Вместе с этим явно в недостаточной мере
учитывается, что процесс потребления энергетических ресурсов
представляет собой «человеко-машинный» процесс. Это обстоя-
тельство приводит к тому, что один из элементов процесса энер-
гопотребления, а именно персонал (человек), практически не во-
влечен в деятельность по повышению энергоэффективности, что
не обеспечивает ее должного развития.
В связи с этим повышение энергоэффективности должно
базироваться на системном управлении энергоресурсами с во-
влечением персонала в этот процесс в рамках положений, мето-
дов и способов энергетического менеджмента.
Следует заметить, что компании, внедряющие системное
управление энергоресурсами – энергетический менеджмент,
снижают энергопотребление на 20–35 %.
В России имеется первоначальный, еще недостаточный опыт
системного управления энергетическими ресурсами и интеграции
этого управления в существующие структуры управления.
Существующие стандарты управления энергоресурсами:
ISO 50001: 2011 «Системы энергетического менеджмента. Тре-
бования и руководство по применению», ГОСТ Р 50001 «Систе-
мы энергетического менеджмента. Требования и руководство по
применению» содержат общие функционально-документирован-
ные требования по управлению энергетическими ресурсами
и в недостаточной степени охватывают в управлении деятель-
ность персонала, участников процесса энергопотребления.
Энергосбережение и повышение энергетической эффективности
должны базироваться на системном управлении энергетически-
ми ресурсами, интегрирующими не только техно-технологи-
10
