WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 | 3 |

«Регистрационный № 1772-ж №4(40) 2016 г. Основан в 2001 году Выходит 4 раза в год ылыми журнал Атырау мнай жне газ институтыны ЖАРШЫСЫ ВЕСТНИК Атырауского института нефти и ...»

-- [ Страница 1 ] --

Подписной индекс: 75185

ISSN 1683-1675

Регистрационный № 1772-ж №4(40) 2016 г .

Основан в 2001 году Выходит 4 раза в год

ылыми журнал

Атырау мнай жне газ институтыны

ЖАРШЫСЫ

ВЕСТНИК

Атырауского института нефти и газа

Научный журнал

Материалы

региональной научной конференции «Электроэнергетика Атырауской области в

развитии индустриально-технологического комплекса», посвященной 70-летнему

юбилею известного ученого, ветерана образования, кандидата технических наук

, профессора Яшкова Владимира Александровича .

Атырау АтМГИ Жаршысы, 2008 ж., №(3) 15 Вестник АИНГ, 2008 г., №(3)15

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ

«ВЕСТНИК АТЫРАУСКОГО ИНСТИТУТА НЕФТИ И ГАЗА»

Главный редактор:

Н.Г. Джумамухамбетов, член-корреспондент НИА РК, доктор физикоматематических наук, профессор

Редакционная коллегия:

Абишев А.А., академик МИА и НИА РК, доктор экономических наук, профессор Айткулов А.У., доктор технических наук, профессор (Актау, КГУТИ) Акжигитов А.Ш., кандидат химических наук, профессор Ахметов Н.М., доктор технических наук, профессор Баймиров М.Е., доктор технических наук, профессор Бодо Лохман, доктор наук, профессор (Германия) Воробьев А.Е., доктор технических наук, профессор (Россия, Москва, РУДН) Гилажов Е.Г., доктор технических наук, профессор Диаров М.Д .



,академик НАН РК, доктор геолого-минералогических наук,профессор Жирнов Б.С., доктор технических наук, профессор (Россия, Уфа, УГНУ) Ершов М.С., доктор технических наук, профессор (Россия, Москва, РГУНГ) Карл Вий, доктор наук, профессор (США) Карамурзиев Т.К., доктор экономических наук, профессор Кенжегалиев А.К., доктор технических наук, профессор Кулекеев Ж.А., кандидат экономических наук, профессор (Астана, КИНГ) Мазур Константин, профессор (Польша, Лешно, ВШПО) Мардонов Б.М., доктор физико-математических наук, профессор (Узбекистан, Ташкент, ТИТЛП) Мурзагалиев Д.М., доктор геолого-минералогических наук, профессор Мтар.., доктор исторических наук, профессор Оразбаев Б.Б., академик НИА РК, доктор технических наук, профессор Руденко М.Ф., доктор технических наук, профессор (Россия, Астрахань, АГТУ) Сагинаев А.Т., доктор химических наук, профессор (зам. главного редактора) Сериков Т.П., академик НИА РК, доктор химических наук, профессор, Утельбаев К.Т., доктор философских наук, профессор Хубиев К.А., доктор экономических наук, профессор(Россия, Москва, МГУ) Цюй Чжань, доктор наук, профессор (Китай, г.Сиань, СНУ) Эфендиев Г.М., доктор технических наук, профессор (Азербайджан, Баку, НИИГ)

–  –  –

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Открытие региональной научной конференции «Электроэнергетика Атырауской области в развитии индустриально-технологического комплекса»

Уважаемые участники региональной научной конференции!

Разрешите поприветствовать всех присутствующих на региональной научной конференции «Электроэнергетика Атырауской области в развитии индустриальнотехнологического комплекса», посвященной 70-летнему юбилею известного ученого, ветерана образования, кандидата технических наук, профессора Яшкова Владимира Александровича История энергетики Прикаспия началась в 1927 году с двух дизельных электростанции, служивших для освещения жилых поселков нефтепромыслов Доссор и Макат. Чуть позднее, в 30-х годах, были построены ДЭС на других действующих промыслах и в Гурьеве .



1941 году приказом Наркома нефтяной промышленности была образована контора «Энерготок», ставшая в 1944 году трестом «Казэнерготрест». По мере развития нефтяной и других промышленности, сельского хозяйства, коммунально-бытового сектора осуществлялось строительство и ввод в эксплуатацию с начало дизельных, а потом более экономичных и мощных паротурбинных электростанции. В начале 60-х годов для покрытия быстрорастущих потребностей в электроэнергии было принято решение о строительстве новой, современной электростанции Гурьевской ТЭЦ, которая оснащалась теплофикационными турбоагрегатами, что позволило решить вопросы электроснабжения промышленных потребителей и теплофикации города .

Первые два турбоагрегата были введены в эксплуатацию в конце 1963 года. В 70-е годы были пущены практически один за другим пять турбоагрегатов, проектной мощности 249 мВт- электростанция достигло 1976 году. После ввода в эксплуатацию магистральных ВЛкВ Гурьев-Доссор и Гурьев-Кульсары появилась возможность говорить о создании единой энергосистемы области. С переходом на рыночные отношения энергетика нашего государства претерпела коренные структурные изменения, которые коснулись и Атырауской энергосистемы.

На базе республиканского государственного предприятия «Атырауэнерго» в конце 1996 года было создано Акционерное общество Открытого типа «Атырауэнерго», которое в свою очередь было образовано в два самостоятельных АО:

«Атырауская РЭК» и «Атырауская ТЭЦ». 1 октября 1999 года на базе имущественного комплекса АО «Атырауская РЭК» было создано ТОО «Атырау-Жарык», которое занимается распределением электрической энергии по линиям электропередачи от АО АТЭЦ до потребителей .

Сегодня ЕЭС Казахстана охватывает территорию порядка 2 млн.кв.км. с наименьшем 17 млн. человек. Протяженность с Востока на Запад 3000 км, с Севера на Юг – 2000 км электрические сети 220-500-1150 кВ протяженные с недостаточной пропускной способностью. ЕЭС работает параллельно с ЕЭС России и ОЭС Центральной Азией и расположена в центре четырех лучевой звезды с направлениями на Урал, Сибирь, Омск и Центральную Азию и делится на три зоны: Северную, Южную и Западную, Северная зона связана с ОЭС Урала и ОЭС Сибири трехцепными транзитами 500 кВ с достаточной пропускной способностью. Северная и Южная зона связаны между собой протяженными (1500 км) двухцепным транзитом 500 кВ. Западная зона (Уральский, Атырауский, Мангышлакский энергоузлы) связаны с ОЭС Средней Волги по воздушной линии 220 кВ и не имеет связей с ЕЭС Казахстана. Актюбинский энергоузел имеет связи 220 кв. с ОЭС Урала и с Северной зоной ЕЭС Казахстана .

Электроэнергетический комплекс Казахстана сейчас и в будущем – один из приоритетных секторов экономики, который должен развиваться на базе высокоэффективных технологий, как динамично сбалансированная система энергетика – экономика- природа – общество, и обеспечивать постоянное снижение энергоемкости внутреннего валового продукта страны. Он также призван сохранить и укрепить энергетическую независимость и безопасность Республики .





АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Я желаю всем участникам региональной научной конференции конференции «Электроэнергетика Атырауской области в развитии индустриально-технологического комплекса» эффективной работы, интересных дискуссий и плодотворного сотрудничества .

–  –  –

УДК 622.24

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ВЕЛИЧИНУ

ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЗА БУРОВОЙ

ЛЕБЕДКИ Ш.М. Медетов, А.Р. Каракулова, М.Ж. Карымсакова Атырауский институт нефти и газа, г.Атырау, Казахстан medetov.76@mail.ru, lovegame-95@mail.ru,erbayanovaa@mail.ru Рассмотрено построение характеристики гидротормоза при различном уровне заполнения гидротормоза водой и при различных числах оборотов вала ротора гидротормоза .

Ключевые слова: буровая установка, буровая лебедка, гидротормоз, бурильные трубы, обсадные трубы, статор, ротор, тормозной момент Гидродинамические тормоза буровых лебедок относятся к вспомогательным и используют для ограничения скорости спуска бурильных и обсадных труб в скважину [1] .

Гидродинамические тормоза представляют собой лопаточное гидравлическое устройство, состоящее из вращающегося ротора и неподвижного статора, рабочая полость которых заполнена жидкостью. Гидродинамический тормоз действует подобно гидромуфте в тормозном режиме, при котором турбинное колесо заклинивается и скольжение становится равным 100 %. При вращении радиальные лопатки ротора отбрасывают жидкость от центра к периферии и направляют ее на лопатки статора. Пройдя по межлопаточным каналам статора, жидкость вновь попадает на лопатки ротора и, таким образом, устанавливается замкнутая циркуляция жидкости между ротором и статором .

Силы гидравлических сопротивлений, обусловленные трением жидкости в межлопаточных каналах и потерей напора на удары в вихревых зонах между лопатками ротора и статора, создают тормозной момент, противодействующий вращению ротора .

Величина тормозного момента зависит от диаметра и частоты вращения ротора и регулируется уровнем наполнения гидродинамического тормоза рабочей жидкостью .

Механические потери, вызываемые трением в опорах и уплотнениях вала ротора, не влияют существенно на величину тормозного момента. Механическая энергия, поглощаемая в процессе торможения, превращается в тепловую и вызывает нагрев рабочей жидкости и деталей гидродинамического тормоза .

Допустимая температура нагрева зависит от физических свойств рабочей жидкости .

При использовании воды температура нагрева не должна превышать 90°С, так как при температуре, более близкой к точке кипения, возникает угроза кавитации. Для охлаждения рабочей жидкости используется холодильник, который одновременно служит для регулирования уровня наполнения тормоза жидкостью [2] .

Ротор гидродинамического тормоза (рисунок 1) состоит из вала 8 и отлитого из чугуна двухлопастного насосного колеса 5 с радиальными плоскими лопатками, наклоненными под углом 450 в сторону их рабочего вращения, совпадающего с направлением вращения барабана лебедки при спуске. Толщина лопаток опреде ляется из требований литейного производства и в зависимости от диаметра ротора составляет 12-25 мм. Число лопаток принимается равным 20-28. Дальнейшее увеличение числа лопаток суАтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) щественно не влияет на величину тормозного момента и приводит к неоправданному увеличению массы гидродинамического тормоза .

Для предохранения от проворачивания под действием крутящих моментов, передаваемых ротором насосное колесо соединяется с валом ротора прессовой посадкой и шпонкой .

Статор 6 состоит из двух симметричных частей, образующих корпус гидродинамического тормоза со стойками 1 для крепления к раме буровой лебедки. Обе части статора отливают из чугуна. Они имеют радиальные лопатки, наклоненные в сторону, противоположную наклону лопаток насосного колеса. Вал 8 на роликоподшипниках 3, 9 и фланцевых стаканах 4 и 7 устанавливается в сквозных расточках статоров. Соосность отверстии обеспечивается центрирующим буртиком в соединении статоров. Стыкуемые плоскости статоров уплотняются паронитовой либо картонной прокладкой 13, затягиваемой крепежными болтами 12 .

В качестве рабочей жидкости обычно используют воду, поступающую из холодильника через патрубки 11 в кольцевые камеры статора. По радиальным и тангенциальным каналам А в теле и лопатках статоров вода направляется в межлопаточные полости Б тормоза. Тангенциально направленный поток способствует самовсасыванию, и поэтому поступающая из холодильника вода интенсивно перемешивается с горячей водой в полости тормоза, нагреваемой в результате торможения. Для увеличения проточных се чений тормоза часть лопаток ротора укорочена .

1 – стойка; 2 – втулка; 3, 9 – роликоподшипники; 4, 7 – стаканы фланцевые; 5 – колесо лопастное; 6 – статор; 8 – вал; 10 – канал; 11 – патрубок; 12 – болт; 13 – прокладка Рисунок 1. Гидродинамический однороторный тормоз буровой лебедки Из гидротормоза вода отводится в холодильник через верхний патрубок .

Необходимый для этого напор создается углублениями на наружной цилиндрической поверхности ротора либо сужением радиального зазора между ротором и статором у АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) верхнего патрубка, что достигается смещением фланцевых стаканов подшипников ротора относительно оси статора (эксцентриситет равен 6 мм). После охлаждения жидкость самотеком переливается из холодильника в гидротормоз. Создаваемый тормозной момент зависит от уровня воды в холодильнике, устанавливаемого с помощью ступенчатых и бесступенчатых регуляторов [3] .

–  –  –

Примечание: УТГ – гидродинамический тормоз УЗТМ; ТГ – гидродинамический тормоз ВЗБТ; ШТГ – гидродинамический тормоз завода им. лейт. Шмидта Как отмечалось выше, величина тормозного момента регулируется уровнем наполнения гидродинамического тормоза рабочей жидкостью. Поэтому немаловажный интерес представляет исследование влияния уровня заполнения гидротормоза водой при данной частоте вращения ротора гидротормоза .

Для этого построим характеристику гидротормоза при различном уровне заполнения

–  –  –

где Ra - активный радиус ротора гидротормоза, м; - относительная толщина потока на выходе ротора, зависящая от степени заполнения гидротормоза водой. Значения при различной степени заполнения гидротормоза водой представлены в таблице 1. K1 коэффициент, зависящий от отношения наименьшего радиуса ротора гидротормоза R1 к наибольшему (активному) Ra ротора гидротормоза. Значения приведены в таблице 2. K2 коэффициент, учитывающий влияние отношения глубины лопаток в осевом направлении (h) к активному радиусу Ra ротора гидротормоза. Значения приведены в таблице 3 .

Таблица 1. Зависимость от наполнения гидротормоза водой

–  –  –

Для спуска колонны при нагрузке на крюке Q КРнаиб из таблицы 2 выбираем тип вспомогательного тормоза. Для выбранного типа гидротормоза из той же таблицы выписываем значения R1,h [4] .

Определяем отношение R1 /Ra и по таблице 2 находим значение K1, по отношению h Ra по таблице 3 находим значение K2.Обозначим

–  –  –

q1 = 55%, MТГ = 2400,094 0,023 502 =1,29; MТГ = 2400,094 0,023 752 =2,91; MТГ = 2400,094 0,023 1002 = 5,18; MТГ = 2400,094 0,023 2002 =20,75; MТГ = 2400,094 0,023 2252 =26,26; MТГ = 2400,094 0,023 3002 =46,69 q1 = 76,3%, MТГ = 2400,094 0,036 502 = 2,03; MТГ = 2400,094 0,036 752 = 4,50; MТГ = 2400,094 0,036 1002 =8,12; MТГ = 2400,094 0,036 2002 =32,48; MТГ = 2400,094 0,036 2252 = 41,11;

MТГ = 2400,094 0,036 3002 =73,09 q1 = 92,5%, MТГ = 2400,094 0,052 502 =2,90; MТГ = 2400,094 0,052 752 = 6,50; MТГ = 2400,094 0,052 1002 =11,70; MТГ = 2400,094 0,052 2002 =46,70; MТГ = 2400,094 0,052 2252 =59,30;

MТГ = 2400,094 0,052 3002 =105,58 q1 = 100%, MТГ = 2400,094 0,0656502 = 3.69; MТГ = 2400,094 0,0656752 =8.32; MТГ = 2400,094 0,06561002 = 14.79; MТГ = 2400,0940,0656 2002 =59.19; MТГ = 2400,0940,0656 2252 = 74.92;

MТГ = 2400,0940,06563002 =133.19 Результаты расчёта сводим в таблицу MТГ = f (n) Таблица 4. Результаты расчета

–  –  –

Анализ учебно-справочных материалов, выполненные выше расчеты, а также полученный на их основе график кривых при различном заполнении гидротормоза водой, позволяют сделать следующие выводы:

- чем больше частота вращения вала ротора гидротормоза при данном уровне заполнения гидротормоза водой, тем выше тормозной момент гидротормоза;

- чем больше уровень заполнения гидротормоза водой при данной частоте вращения, тем выше тормозной момент гидротормоза;

- чем больше частота вращения вала ротора гидротормоза и чем больше уровень заполнения гидротормоза водой, тем намного выше тормозной момент гидротормоза. В данном случае кривая приближается к прямой .

Список литературы

1. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. – М.: Недра, 1988 .

2. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование / Коллектив авторов;

под общей редакцией А.М. Гусмана и К.П. Порожского: Научное издание. Екатеринбург:

УГГГА, 2002 .

3. Балденко Ф.Д. Расчеты бурового оборудования. М.: РГУ нефти и газа имени И.М .

Губкина, 2012. – 428 с .

4. Бобылёва Т. В. Гидродинамический тормоз буровой лебедки: конструкция и расчет [Текст]: метод. указания к выполнению практических работ / Т. В. Бобылёва. – Ухта: УГТУ, 2010. – 19 с .

Гидротежегішті ртрлі дегейде сумен толтыра отырып жне гидротежегішті роторыны білігіні ртрлі айналу жиіліктерінде гидротежегішті сипаттамасын трызу арастырылан .

Тйін сздер: брылау ондырысы, брылау лебедкасы, гидротежегіш, брылау бырлары, шеген бырлар, статор, ротор, тежеу моменті .

The construction of a hydraulic brake characteristics with different filling with water and hydraulic brake at different rotor shaft speed hydraulic brake .

Keywords: drilling rig, drawworks, hydrobrake, drill pipe, drill pipe, casing, a stator, a rotor, braking torque .

–  –  –

Благодаря высоким эксплуатационным качествам, опорный демпферный подшипник с самоустанавливающимися вкладышами на гидростатическом подвесе ши роко и успешно применяется для повышения надежности компрессорных агрегатов и позволяет успешно решать проблемы компрессорного оборудования в нефтяной и газовой промышленности .

Ключевые слова: компрессор, демпферный подшипник, агрегат, зубчатая муфта .

При эксплуатации компрессорных установок для газовой и нефтяной промышленности довольно часто возникают проблемы, связанные с работой соединительных муфт и узлов подшипников. Зачастую преждевременный выход из строя этих узлов становится причиной незапланированных простоев и, как следствие, существенных убытков предприятия. Поэтому задача модернизации компрессорного оборудования с целью повышения надежности работы узлов подшипников и соединительных муфт является весьма актуальной. В настоящее время на большинстве газоперекачивающих агрегатов используются, как правило, пятиколодочные опорные подшипники с самоустанавливающимися колодками.

Такие подшипники обладают рядом серьезных недостатков, среди которых можно выделить следующие:

- большие потери мощности и расходы смазки, обусловленные наличием масляной ванны;

- недостаточная демпфирующая способность, особенно при низкочастотных вибрациях;

- недостаточная несущая способность;

- большая прецессия ротора;

- повышенный механический износ корпуса подшипника под колодками, «про-садка подшипника»;

- отсутствие защиты от электрохимической коррозии .

В результате недостаточная несущая и демпфирующая способности пятиколодочных подшипников приводит к их интенсивному износу, особенно в пусковых и переходных режимах. Из-за большой прецессии ротора требуются повышенные зазоры в лабиринтных уплотнениях, которые еще больше увеличиваются в процессе эксплуатации из-за износа и «просадки» подшипника, а это ведет к повышенным протечкам через лабиринтные уплотнения и, как следствие, к снижению КПД агрегата и дополнительным потерям мощности .

Фирмой «ТРИЗ®» накоплен богатый опыт проектирования, изготовления и эксплуатации опорных демпферных подшипников с самоустанавливающимися вкладышами на гидростатическом подвесе для центробежных компрессорных и насосных агрегатов, турбин, электродвигателей.

Диапазон поставок:

-диметр шеек валов от 45 до 280 мм;

- частота вращения от 3000 до 25000 об/мин;

- нагрузки на подшипник от 60 кгс до 17000 кгс .

Опорные демпферные подшипники на гидростатическом подвесе производства ООО «ТРИЗ®» защищены патентами Украины [1], Российской Федерации [2] и Республики Беларусь[3] .

Опыт эксплуатации свидетельствует о том, что среди подшипников скольжения трех сегментные подшипники с самоустанавливающимися вкладышами на гидростатическом подвесе не имеют альтернативы благодаря следующим преимуществам:

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40)

- надёжность и долговечность;

- низкий износ, стабильность зазоров;

- высокая несущая способность;

- высокие демпфирующие свойства и устойчивость в широком диапазоне частот вращения ротора;

- работоспособность вблизи помпажной зоны и критических частот вращения;

- работоспособность в широком диапазоне зазоров между валом и подшипником, что позволяет без ущерба для демпфирования уменьшить зазоры в уплотнениях и повысить экономичность агрегата; простота и компактность конструкции, возможность установки взамен других типов подшипников скольжения; ремонтопригодность – возможность при помощи технологической оправки расточить вкладыши под фактический размер шейки ремонтного вала с требуемым зазором; низкие потери мощности на трение и расход смазки .

Схема опорного демпферного подшипника приведена на рис. 1 .

Рисунок 1. Радиальный подшипник с самоустанавливающимися вкладышами на гидростатическом подвесе Благодаря высоким эксплуатационным качествам, опорный демпферный подшипник с самоустанавливающимися вкладышами на гидростатическом подвесе широко и успешно применяется фирмой «ТРИЗ®» для повышения надежности компрессорных агрегатов и позволяет успешно решать проблемы компрессорного оборудования в нефтяной и газовой промышленности .

Анализ работы штатных подшипниковых узлов показал, что наиболее часто подшипники мультипликатора М-260 выходят из строя во время остановов агрегата, причем не только аварийных, но и нормальных .

Выполненные расчеты подтвердили предположение о том, что вероятной причиной их выхода из строя может быть потеря несущего гидродинамического клина при останове машины на скорости скольжения, превышающей максимальную допустимую скорость для баббита, используемого в опорных колодках. После всестороннего анализа условий работы подшипниковых узлов специалисты ООО «ТРИЗ®» разработали конструкцию опорных подшипников с гидростатическим подвесом вкладышей для мультипликатора и турбокомпрессора. Благодаря конструкции самоустанавливающихся вкладышей на гидростатическом подвесе, обеспечивается устойчивая работа подшипников на переходных и нестационарных режимах. Уровни горизонтальной и осевой составляющей вибрации на демпферном подшипнике были ниже – 0,84 мм/с. Ниже также были зафиксированы максимальные уровни вибрации на подшипнике со стороны свободного конца вала: 1,07 мм/с – вертикальная составляющая, 1,01 мм/с – горизонтальная составляющая и 0,84 мм/с – вертикальная составляющая. Данные этих замеров подтверждают высокие демпфирующие АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) свойства модернизированных узлов подшипников .

Однако тот факт, что подшипник агрегата ТКА-302, расположенный со стороны муфты, имеет сравнительно более высокий уровень вибрации, указывает на то, что соединительные муфты могут оказывать существенное влияние, как на вибрационное состояние агрегата, так и на надежность его работы .

Поэтому рассмотрим еще одну актуальную проблему эксплуатации компрессорных установок для газовой и нефтяной промышленности, которой является работа соединительных муфт .

Типичные проблемы, возникающие при эксплуатации широко распространенных в таких установках зубчатых муфт, приведены в работе. Остановимся на одной из наиболее характерных: на примере газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16. Соединительная муфта этого агрегата имеет жесткую осевую связь с ротором свободной турбины (дисковая муфта);

со стороны ротора нагнетателя она освобождена, что обеспечивает осевое перемещение торсионного вала за счет проскальзывания в зубчатой паре. Величина максимального относительного перемещения валов агрегата с учетом температурного прогрева конструкции и сдвига в подшипниках нагнетателя и свободной турбины составляет » 8 мм, что должно компенсироваться зубчатой муфтой. Однако, при пуске этого агрегата большой крутящий момент на зубчатой паре муфты вызывает значительную силу нормального давления по рабочим поверхностям зубьев, что приводит к большой силе трения и ограничивает свободное осевое перемещение валов установки. Вследствие этого в пусковые моменты из-за прогрева конструкции на постоянных оборотах возрастает осевая сила на подшипник свободной турбины, отмечается резкое сбрасывание осевых сил до нулевых значений при проскальзывании в шлицах муфты и возникает усилие, действующее в противоположную сторону .


Затем нарастание силы повторяется несколько раз в течение прогрева до момента стабилизации температуры конструкции. По данным замеров осевой силы на подшипник свободной турбины при выходе на рабочий режим и на номинальных оборотах свободной турбины nст =5300 об/мин отмечается рост осевой силы в сторону двигателя до 4000…4500 кгс и до 500 кгс в противоположную сторону, при том, что остаточная газодинамическая сила не превышает 1500 кгс. Процесс возрастания осевой силы, сбрасывание и действие ее в противоположную сторону даже в непродолжительные пусковые периоды (в течение не более полутора часов начальной работы установки) могут неблагоприятно сказываться на работе осевых подшипников установки. Решить указанную проблему и добиться компенсации осевых перемещений ротора установки в момент прогрева без резкого возрастания и перекладки осевой силы позволяет модернизация компрессорного агрегата, связанная с изменением конструкции соединительной муфты, и в частности, замена штатной зубчатой муфты агрегата на упругую с металлическими элементами. Муфты с упругими металлическими элементами фирма «ТРИЗ®» разрабатывает и изготавливает с 1990 года, и с тех пор ведет работу по совершенствованию их конструкций и расширению номенклатуры с целью удовлетворения возрастающих требований к муфтам, таких как передача больших крутящих моментов, высокая частота вращения, оптимизация упруго-массовых характеристик. Основным преимуществом муфт с упругими металлическими элементами является их высокая компенсирующая способность, или способность работать при смещенных осях валов без создания значительных дополнительных нагрузок на валы и их опоры. Низкие реактивные силы благоприятно влияют на роторную систему, срок службы которой меньше зависит от точности центровки валов. Муфты одновременно обладают жесткостью в отношении кручения и гибкостью в осевом и угловом направлении, компенсируя значительные величины расцентровки валов, в том числе несоосность .

Поэтому замена штатной муфты ГПА-Ц-16 на упругую с металлическими элементами позволяет решить проблему нежелательных нагрузок в пусковые и переходные режимы, и добиться необходимой компенсации осевых перемещений ротора. Еще одним весомым положительным качеством упругих муфт являются их высокие виброизолирующие свойства, или способность демпфировать вибрации, передающиеся по валопроводу, за счет упругих АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) свойств пакетов мембран. Длительный ресурс работы и динамическая стабильность муфт обеспечены также низким дисбалансом и отсутствием изнашивающихся трущихся элементов. Муфты с упругими металлическими элементами не требуют смазки, постоянного обслуживания .

В случае маловероятной поломки мембран (только при многократных перегрузках) муфты имеют аварийный привод для передачи крутящего момента .

В настоящее время ООО «ТРИЗ®» накоплен опыт по проектированию, изготовлению и внедрению в эксплуатацию упругих муфт с различными типами упругих элементов .

Проведен большой комплекс работ по изучению преимуществ каждого из типов, испытанию различных материалов упругих элементов, разработке методик расчета, что позволило определить область оптимального применения каждого типа упругих элементов. Наиболее надежными в эксплуатации и удовлетворяющими разнообразным требованиям заказчиков зарекомендовали себя муфты с пакетами из кольцевых упругих элементов с фасонными вырезами типа МСК (Рис.2) .

Рисунок 2. Муфта с упругими металлическими элементами типа МСК конструкции ООО «ТРИЗ®»

В настоящий момент они составляют основу номенклатуры упругих муфт, поставляемых фирмой "ТРИЗ®", и все вышеперечисленные достоинства муфт с пакетами упругих металлических элементов подтверждаются опытом их эксплуатации на многих предприятиях химической и нефтегазовой промышленности стран СНГ. Большое конструктивное разнообразие муфт с упругими металлическими элементами, разрабатываемых и изготавливаемых ООО «ТРИЗ®», позволяет их проектировать с учетом всех особенностей агрегата и условий эксплуатации муфты. В результате накопленного за 20 лет опыта в фирме «ТРИЗ®» выработана система проектирования упругих муфт, направленная на обеспечение их высокого качества и удовлетворение всех требований заказчиков. В настоящий момент в ООО «ТРИЗ®» спроектирована и изготовлена муфта МСК-380 (см. рис.3) с упругими элементами для газлифтнго агрегата ТКА-302. Ввод ее в эксплуатацию, поспособствует дальнейшему повышению надежности работы агрегата .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Рисунок 3. Муфта МСК-380 для газлифтного агрегата ТКА-302 Анализ практических результатов показал, что наиболее эффективной является комплексная модернизация компрессорного оборудования, включающая замену узлов Сторона мультипликатора Сторона компрессора штатных опорных и упорных подшипников на подшипники с повышенной несущей и демпфирующей способностью, а также установку упругих соединительных муфт с повышенными компенсирующими и виброизолирующими свойствами взамен штатных зубчатых муфт .

Высокая эффективность обусловлена оригинальными и взаимно дополняющими друг друга свойствами модернизированных узлов, позволяющими в комплексе решать широкий спектр технических проблем, связанных с повышенными вибрациями, сдвигом ротора, низким ресурсом подшипников и уплотнений, неустойчивой работой оборудования в пусковых и переходных режимах .

Список литературы

1. Патент № 763, Україна, F16C 32/06. Підшипниковий вузол. В.С. Марцинковський, В.Г. Гриценко .

2. Свидетельство на полезную модель № 19887. Подшипниковый узел. В.С .

Марцинковский, В.Г. Гриценко .

3. Патент №3489, Республика Беларусь. Опорный подшипниковый узел (варианты) .

В.С. Марцинковский

4. Марцинковский В.С., Юрко В.И. Подшипники для динамического оборудова-ния /"Химическое и нефтегазовое машиностроение" – Москва.-2002 г. № 11. –С. 32-37 .

Гидростатикалы аспасындаы демперлі мойынтірегіні зі орнатылатын ішпегі жоары пайдалану асиеттері арасында кеінен жне табысты о лданылады компрессорлы агрегаттар дын сенімділігін арттыр у шін мнай жне газ нерксіб індегі компрессорлы жабдытар проблемалар ойдаыдай шешуге ммкіндік беруде .

Тйін сздер: компрессор, демперлі мойынтірек, агрегат, тісті муфта .

Due to high operating internalss, supporting damper bearing with spherical inserts on hydrostatical suspension widely and is successfully used for the increase of reliability of compressor aggregates and allows successfully to work out the problems of co mp ressor equipment in the oil and gas industry Keywords: o mpressor, damper bearing assembly, gear coupling .

–  –  –

УДК 665.775:547.245:547.279.3

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СЕРООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

НА ПРИМЕРЕ МЕРКАПТАНОВ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Д.К.Кулбатыров1), Г.К.Шамбилова2), Н.Х.Халдаров 3) Атырауский институт нефти и газа, г.Атырау, Казахстан Атырауский государственный университет им. Х. Досмухамедова, г.Атырау, Казахстан 3) Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, г. Чимкент, Казахстан В данной статье рассмотрены области применения меркаптанов углеводородного сырья: сельское хозяйство, энергетика, агрохимия, нефтехимия, бытовая химия, медицина, вулканизация, металлургия, экология и безопасность .

Ключевые слова: меркаптаны, сероорганические соединения, область применения .

Последнее двадцатилетие характеризовалось бурным развитием производства различных меркаптанов (тиолов) и расширением области их применения. В результате сформировалась большая область индустрии меркаптанов. Наиболее широко п рименяются метилмеркаптан и трет-додецилмеркаптан. Их крупнейшими производителями являются американские фирмы Penwalt Corp. (заводы в США, Голландии и Японии) и Phillips Petroleum Co. (заводы в США и Бельгии) и французская фирма Atochem [1,2] .

По оценкам американских и западно-европейских экспертов в настоящее время производство синтетических меркаптанов в развитых странах составляет более 150 тыс.т/год .

Из этого количества на долю Западной Европы приходится около 30%. Прирост продукции составляет около 7% в год [2] .

В настоящее время и в отечественной и в зарубежной промышленности меркаптаны производятся синтетическим путем, поэтому стоимость их велика [3], а наличие крупной сырьевой базы в Западном Казахстане диктует создание крупномасштабного промышленного производства меркаптанов и продуктов на их основе. Это обуславливает необходимость проведения дальнейших исследований в направлении совершенствования технологии существующих процессов извлечения и разработки принципиально новых методов синтеза разнообразных соединений на основе меркаптанов с практически полезными свойствами .

Разнообразные по структуре меркаптаны нашли применения в качестве фармацевтических препаратов [3], ускорителей вулканизации каучуков [4], стабилизаторов полимерных материалов [5]. Однако наиболее важной областью применения меркаптанов является тонкий органический синтез. Лабильность связей S-Н и С-S, их способность расщепляться под действием как нуклефильных, так и электрофильных реагентов, наличие реакционного центра с серой переменной валентности, все это делает меркаптаны ценными соединениями, широко используемыми в тонком органическом синтезе .

Тиолы, являющиеся ловушками для радикалов, используют для защиты от радиации и как антиокислители, например додекантиол - стабилизирующая добавка для каучуков [6] .

Меркаптаны и их производные (соли, сульфиды, дисульфиды) используют как ускорители вулканизации натурального и синтетического каучуков (например, 2меркаптобензтиазол-каптакс) [4], как ускорители пластикации каучуков (например, пентахлортиофенол-ренацит, додецилмеркаптан): в---- синтезе некоторых лекарственных АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) препаратов (метионина, сульфонала), а также инсектицидов [3] .

Метилмеркаптан применяют в производстве метионина - белковой добавки в корм скоту и птице .

Меркаптан - товар, получаемый искусственно и долженствующий заменить весьма полезный в медицине, но дорогостоящий ихтиол (Ichthyolum). Используется в медицине для получения отхаркивающих препаратов месна, или меркаптоэтансульфонат (мистаброн) [7] .

Меркаптаны, прежде всего, используются как химические промежуточные соединения в производстве реактивных топлив, инсектицидов, фунгицидов, фумигантов, красок, фармацевтических препаратов и других химикалий, и как добавки к токсичным газам без запаха .

Смесь меркаптанов (чаще бутил- и амилмеркаптанов) применяют для одорации не обладающих запахом вредных газов (для своевременного обнаружения утечки последних) [8]. Амил меркаптан (1-пентантиол), этил меркаптан и трет-бутил меркаптан (2-метил-2пропантиол) используются как добавки для природного газа, в то время как пропил меркаптан (пропантиол) и метил меркаптан используются в качестве ароматизаторов и предупреждающих агентов для других токсичных газов без запаха. Метилмеркаптан также используется как синтетическое ароматизирующее вещество и как промежуточное вещество в производстве пестицидов, реактивных топлив, фунгицидов и пластических масс. Фенил меркаптан является промежуточным веществом для инсектицидов, фунгицидов и фармацевтических препаратов. 1-Додекантиол (додецил меркаптан) используется в производстве синтетического каучука, пластических масс, фармацевтических препаратов, инсектицидов, фунгицидов и неионогенных моющих средств. Он также служит в качестве комплексообразующего реагента удаления металлов из отходов .

В последние годы за рубежом старались найти такую предупредительную систему, которая при аварии или катастрофе гарантировала бы своевременное извещение занятых под землей трудящихся. В Польше в аварийной сигнализации на рудниках применяется меркаптан. В случае аварии меркаптан подается в сеть сжатого воздуха или же в свободную вентиляционную струю и при этом запах его служит сигналом 9 .

В сигнализации применяют этилмеркаптан в cмеси с инертным газом фреоном. Этой безопасной смесью меркаптан - фреон, имеющей запах чеснока, наполняют стеклянные ампулы, которые запаивают. По количеству газа в ампулах изготовляется пять их видов, предназначенных для установки в выработках, по которым проходит воздух в количестве 150, 300, 600, 1200 и 1500 м3/мин .

Антиоксиданты тиолы, применяемые при многих заболеваниях, в сочетании с витамином В12 оказывают прооксидантное действие, более того, становятся токсичными для клеток и тканей. Однако токсический эффект можно использовать в противоопухолевой терапии. Специалисты лаборатории тканевой инженерии Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН установили, что сочетание тиола и витамина В 12 вызывает гибель клеток лимфолейкоза человека [10] .

Лекарственные препараты на основе тиольных соединений: N -ацетилцистеина и глутатиона широко применяют в медицине для повышения результативности химио- и радиотерапии и уменьшения их побочных эффектов, при лечении заболевания бронхов и лёгких, диабета, атеросклероза и катаракты. Тиолы тормозят рост некоторых опухолей и стимулируют работу иммунной системы .

Оказалось, что тиольные антиоксиданты в присутствии В12 становятся значительно более токсичными для клеток лимфолейкоза человека и вызывают апоптоз. Частично защитить клетки от гибели может соединение дефероксамин, которое связывает свободное внутриклеточное железо .

Как следует из литературных источников, меркаптаны находят широкие применения в различных областях.

На рисунке представлены наиболее часто используемые области применения указанных меркаптанов:

Сельское хозяйство: метилмеркаптан применяют в производстве метионина АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) белковой добавки в корм скоту и птице [11] .

Энергетика: смесь меркаптанов применяют для одорации не обладающих запахом вредных газов, химические промежуточные соединения в производстве реактивных топлив [8] .

Агрохимия: в синтезе инсектицидов, фунгицидов, фумигантов, пестицидов [3] .

Нефтехимия: как ускорители вулканизации натурального и синтетического каучуков, как ускорители пластикации каучуков [4] .

Бытовая химия: в синтезе красок, пластических масс, неионогенных моющих средств, как синтетическое ароматизирующее вещество .

–  –  –

Медицина: в синтезе некоторых лекарственных препаратов (метионина, сульфонала, ихтиола) используется в медицине для получения отхаркивающих препаратов месна, или меркаптоэтансульфонат (мистаброн), имеет противораковый эффект [7] .

Вулканизация: как ускорители вулканизации, стабилизирующая добавка для каучуков АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) [4, 6] .

Металлургия: в качестве комплексообразующего реагента удаления металлов из отходов, применяется в аварийной рудничной сигнализации [8, 9] .

Экология: в качестве ловушки для радикалов, используют для защиты от радиации и как антиокислители, в качестве комплексообразующего реагента удаления металлов из отходов [6] .

Безопасность: добавления во вредные газы, не имеющие запаха, для обнаружения утечки, применение меркаптана в аварийной рудничной сигнализации 9 .

Несмотря на высокие перспективы использования меркаптанов и представленные примеры научных разработок, в настоящее время меркаптаны по-прежнему не используется должным образом в РК .

Список литературы

1. Шарипов А.Х., Нигматуллин В.Р., Нигматуллин И.Р., Моджибовский А.С. Технология органических соединений серы. - М.: ООО «Издательский центр» Техинформ "МАИ". 2001 .

-76 с .

2. Шарипов А.Х. Меркаптаны из газоконденсатов и нефтей // Химия и технология топлив и масел, 2002. №4. С.50-54 .

3. Соркин Я. Г. Особенности переработки сернистых нефтей и охрана окружающей среды. М.: Химия, 1975. 665 с .

4. Ляпина Н.К., Шмаков В.С., Парфенова М.А. Меркаптаны и дисульфиды нефти Тенгиз // Нефтехимия, 1989. Т.49. №4. с. 453-457 .

5. Дюсенгалиев К.И., Сериков Т.П., Бисенов А.З. Органические дисульфиды:

реакционная способность и перспективы использования. Преприит АИНиГ МОН РК №1 .

г.Атырау: АИНиГ 2005 – 24 с .

6. Зефиров Н.С. и др. Химическая энцоклопедия. Т.4. –М.: Научное издательство:

«Большая Российская энцоклопедия». 1995. -639 с .

7. The chemistry of the tiol Group, ed. by S. Patai, N. Y., 1974 .

8. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd 9, Stuttg., 1955;

9. Польская техническая литература по горному делу www.sgb.com.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=326:ryda&catid=2:gornoedelo&Itemid=4

10. М.Е. Соловьёва, А.А. Фасхутдинова, В.В. Соловьёв, В.С. Акатов «Тиолыантиоксиданты в сочетании с витамином В12 инициируют апоптотическую гибель клеток лимфолейкоза человека посредством дестабилизации лизосом при участии ионов железа» .

Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2012, № 10 .

11. Патент РФ №2376378 Способ получения метионина .

Маалада кмірсутегі шикізатыны меркаптандарын олдану салалары крсетілген: ауыл шаруашылыы, энергетика, агрохимия, мнай химиясы, трмыс химиясы, медицина, вулканизация, металлургия, экология жне ауіпсіздік .

Тйін сздер: меркаптандар, ккірт органикалы осылыстары, олдану облысы .

This article describes the application of mercaptans of hydrocarbons: agriculture, energy, agricultural chemistry, petrochemicals, household chemicals, medicine, cure, metallurgy, ecology and safety .

Keywords: mercaptans, organic sulfur compounds, the scope of .

–  –  –

Изучены реакции каталитической гидратации ацетилена в присутствии полифункциональных нанокатализаторов, а также влияние различных факторов на процесс .

На основании полученных данных предложен механизм реакции гидратации ацетилена на полифункциональных нанокатализаторах .

Ключевые слова: Ацетилен, ацетон, ацеталдегид, нанокатализатор, каталитическая гидратация, маханизм, кинетическое уравнение, оптимизация, технологическая схема .

Введение. Ацетальдегид широко используется в химической промышленности в качестве полупродукта. Из него получают уксусную кислоту, уксусный ангидрид, этилацетат, бутанол, 2-этилгексанол и другие .

В настоящее время для получения ацетальдегида из ацетилена, кадмийкальцийфосфатный катализатор, предложенный Ю.А.Гориным и С.М.Момозоном, обладающий кислотными свойствами, состава CdHPO4 Ca3 (PO4 )2, является достаточно активным и стабильным. Этот катализатор активен до 350-4000 C. На данном катализаторе при мольном соотношении пары воды: ацетилен = 7-10:1 конверсия ацетилена 45-50%, выход ацетальдегида 89%, выход кротонового альдегида -6-7% и, кроме того, образуются 0,5-1,0% уксусной кислоты, до 0,3% ацетона и другие примеси. Производительность катализатора по ацетальдегиду 140-216 кг/м3 кат час[1] .

Смолообразные вещества и образование кокса снижают активность катализатора .

Недостатками этого катализатора являются: быстрое снижение активности, наличие кадмия (отравляющего вещества) и необходимость регенерации после 100 часового использования смесью воздуха и паров воды при 400-5000С. Кроме того, на данном катализаторе конверсия ацетилена незначительна, избирательность низка, выход продукта невысок, он термически неустойчив и другие. Разработка катализатора без указанных недостатков является актуальной для химической промышленности республики Узбекистан. В производственном объединении «НАВОИАЗОТ» вырабатывается 30 тонн ацетилена методом пиролиза и 35% от этого количества расходуется на получение других продуктов .

Одной из первоочередных задач, стоящих перед учеными-химиками Узбекистана, является разработка новых технологий, позволяющих вырабатывать новые продукты из местного сырья и отходящих газов, важные для народного хозяйства .

Они должны быть экономичными, безотходными, продукты способны заменить сырьё, покупаемое за границей за валюту и тем самым повысить экспортный потенциал страны. В св язи с этим является важным получение ацетона и ацетальдегида. Успешное решение этой проблемы связано с получением высокоселективного и эффективного катализатора, изучением кинетических закономерностей, термодинамической оценкой процесса, его оптимизацией и является актуальной задачей .

Разработаны различные катализаторы для гидратации ацетилена и изучены кинетические закономерности в условиях интегралного реактора. В данной статье приведена математическая модель для каталитической гидратации, проведена теоретическая оптимизация процесса. Изучены зависимости конверсии исходных веществ и выхода продуктов от объемной скорости, температуры и объёмного соотношения реагентов [2-4] .

Практическая часть. Опыты по каталитической гидратации ацетилена и его АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) производных в паровой фазе проводились в реакторе диаметром 25 мм, высотой 1600 мм, изготовленном из нержавеющей стали в стационарных условиях. Качественный и количественный состав продуктов реакции определялся методом газовой хроматографии при следующих условия: неподвижная фаза на светохроме 15% ный Апиезон-М, температура термостата колонки 800 С, расход газа носителя-гелия 60 см3 /мин, детектор ДИП .

Количественный анализ проводился методом внутренней стандартизации .

Результаты и их обсуждение. Для нахождения оптимальных условий проведения процесса важно термодинамическое обоснование каталитической гидратации ацетилена .

Основной целью термодинамических расчетов является нахождение оптимальных условий, при которых обеспечивается максимальный выход конечного продукта. Условия протекания реакции с максимальной скоростью находятся опытным путём .

Изменение энергии Гиббса реакции расчитывали по следующему уравнению:

G0 H0 T S0 CP T M0, (1) T 298 298 Здесь: M0 – коэффициент, зависящий от температуры. Значения этого коэффициента при различных температурах приведены в таблице .

–  –  –

Здесь: M0, M1, M2, M2 – коэффициенты, зависящие от температуры. Их значения при различных температурах проведены в таблице 1 .

Для расчета M0 использовано следующее уравнение:

–  –  –

изучалась зависимость скорости образования ацетона от парциальных давлений воды и ацетилена .

Опыты проводились при условии изменения парциального давления одного компонента и постоянстве парциальных давлений других. Для поддержания постоянства линейной скорости исходной смеси в реакционную зону при необходимости вводилось нужное количество чистого аргона. Для поддержания постоянства относительной скорости потока ацетилена соответствующим образом изменялся объем катализатора. Установлено, что с уменьшением парциального давления ацетилена возрастает выход ацетона. В то же время повышается общая конверсия ацетилена, но уменьшается селективность по ацетону.

В результате исследований предложено кинетическое уравнение реакции получения ацетона из ацетилена:

PC3 H 6O PCO2 PH 22

–  –  –

На основе проведенных исследований предложена технологическая схема получения ацетона .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Технологическая схема реакции гидратации ацетилена 1-насос; 2-источник ацетилена; 3,5,14-теплообменники; 4-реактор; 6-приёмник катализата; 7-абсорбционная колонка; 8-источник воздуха; 9-источник азота; 10ректификационная колонка; 11-приёмник ацетальдегида; 12-приёмник ацетона; 13-приёмник остатка Согласно схеме необходимое количество воды с помощью насоса (1) подается в теплообменник (2). Там вода нагревается до 353-3580 К. Из источника ацетилена в теплообменник под давлением 0,12-0,15 МПа подается ацетилен .

Ацетилен, насышенный парами воды, в виде парогазовой смеси подается в реактор, заполненный катализатором, нагретым до 633 0 К .

Реакция экзотермична. Ацетон, ацетальдегид и другие продукты реакции очищаются от газов промыванием водой. Выходящая из реактора парогазовая смесь подаётся в теплообменник (5) и там катализат конденсируется. Несконденсировавшаяся часть направляется в абсорбционную колонку (7). Сконденсированная часть катализата направляется в теплообменник и из колонны в приёмник катализата (6) и далее в ректификационную колонку (10). В ректификационной колонке сначала отделяется ацетальдегид, затем ацетон. Кротоновый альдегид, паральдегид, вода и другие вещества направляются в реактор .

Выводы

1. Выбраны оптимальные условия газохроматографического определения продуктов каталитической гидратации ацетилена .

2. Проведено термодинамическое обоснование реакции гидратации ацетилена .

3. На основе термодинамического обоснования и кинетических закономерностей найдены оптимальные условия реакции каталитической дегидратации: при давлени и 0,1 МПа и температуре 700-800 К достигается максимальный равновесный выход .

4. Найдены кинетические закономерности реакции каталитической гидратации ацетилена и выведено кинетическое уравнение .

Список литературы

1. О.Н.Темкин., Г.К.Шестаков,. Ю.А.Трегер. Ацетилен: Химия, Механизм реакций, Технология. – М.: Химия. –1994. – С.175-190 .

2. Н.И.Файзуллаев, Д.Юсупов, Т.М.Миркомилов //Докл.акад.наук. Респ. Узбекистан.Н.И.Файзуллаев и др.//Хим.пром-ть.-2002.-№7 .

4. Н.И.Файзуллаев и др//Узб.хим.журнал.-2002.-№5.-С.68-71 .

Зерттелген реакция каталитикалы ацетиленді гидратациялау кп ызметті нанокатализаторды атысуымен, сондай-а р трлі факторларды процесске сері. Алынан деректер негізінде гидратациялау ацетилен реакциясымен арналан кп ызметті нанокатализаторда тетігі сынылды .

Тйін сздер: Ацетилен, ацетон, ацеталдегид, нанокатализатор, каталитикалы цементті АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) гидратациялануы, маханизм, кинетикалы тедеуі, отайландыру, технологиялы схемасы .

Catalytic reactions of hydratation of acetylene in the presence of polyfunctional nanocatalysts, as well as the influence of different factors to the process have been studied. As on the basis of findings the mechanism of the reactions of hydratation of acetylene on polyfunctional nanocatalysts has been offered .

Keywords: Acetylene, acetone, acetaldehyde, nanocatalyst catalytic hydration mechanisms implied, kinetic equation, optimization, process flow diagram .

УДК 547. 25. 057:665.652.72:541.124

КАТАЛИТИЧЕСКОЕ АЦЕТИЛИРОВАНИЕ АЦЕТИЛЕНА В ПАРОВОЙ ФАЗЕ

В ПРИСУТСТВИИ НАНОКАТАЛИЗАТОРА

–  –  –

Изучена реакция ацетилирования ацетилена в присутствии нанокатализатора состава (ZnO)x* (CdO)y.* ZrO 2 )z. Изменением парциальных давлений исходных веществ в широком интервале изменения параметров изучены кинетические закономерности. На основе экспериментальных и литературных данных предложена стадийная схема механизма реакции и различные варианты кинетических уравнений реакции ацетилирования ацетилена и оценены их адекватности. На основе адекватного кинетического уравнения выбраны оптимальные условия синтеза винилацетата из ацетилена: T = 180-2200 C, Vkat = 100 мл;

С2 Н2 :СН3 СООН=4:1; VC2 H 2 =280 час-1 кат. По экспериментальным данным предложена технологическая схема получения винилацетата каталитическим ацетилированием ацетилена .

Ключевые словы: ацетилен, винилацетат, уксусная кислота, ацетилирование, гетерогенный катализ, основной органической синтез, гетерогенно-каталитическое ацетилирование, ацетат цинка, ацетат кадмия, диоксид циркония, нанокатализатор, хроматография, хроматографический анализ .

Введение В производстве основной органической химии и нефтехимии среди получаемых кислородсодержащих сложных виниловых эфиров наиболее важным является винилацетат .

В промышленности винилацетат широко используется в качестве мономера. Одним из важных свойств винилацетата является его способность полимеризоваться. Среди полимерных продуктов, получаемых из винилацетата, широко используются поливинилацетат, поливиниловый спирт и поливинилацетали. Высокие адгезионные и эластичные свойства поливинилацетата определяют его повышенную клеющую способность .

Поэтому он широко используется в производстве водорастворимых латексных красок, клеев, волокон и других .

Ещё в больших количествах винилацетат используется в производстве поливинилового спирта и поливинилацеталей .

В связи в вышесказанным изучение реакции каталитического ацетилирования ацетилена и поиск для этого процесса катализатора, обладающего высокой активностью, избирательностью и высокой эффективностью и устойчивостью, а также изучение кинетических закономерностей реакции является актуальной .

Опубликовано несколько работ [1-3], посвященных проблемам парофазного синтеза винилацетата .

Процесс проводится при участии ацетата цинка, нанесенного на активированный АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) уголь при 170-2300 С в мольных соотношениях ацетилен:уксусная кислота= от 2:1 до 10:1 при атмосферном давлении. Частичное или полное замещение ацетата цинка на ацетат кадмия приводит к увеличению активности катализатора. Одним из параметров, влияющих на выход винилацетата и срок службы катализатора является состав носителя [4] .

На основе вышеупомянутого выбран нанокатализатор строения ядро/оболочка .

Нанокатализатор готовился по следующей схеме .

Схема синтеза наночастицы строения ядро/оболочка ZnO:CdO:

Cd(CH3COO)2 + H2O

–  –  –

Удельную поверхность полученного образца рассчитывали методом БЭТ, средний размер мезопор определяли методом BJH. Фазовый состав определялся методом рентгеновской дифракции с помощью дифрактометра ДРОН-3 (CuK излучения) .

Дисперсные свойства катализатора изучались на сканирующем электронном микроскопе (JSM-6510 LV) .

Каталитическая активность полученного образца изучалась на реакции ацетилирования ацетилена .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Продукты синтеза анализировались пламенно – ионизационным детектором методом газо-жидкостной хроматографии при следующих оптимальных условиях: размеры частиц неподвижной жидкой фазы 0,250-0,315 нм на Цветохром - 545 с15% ним лестосилом, стеклянная колонка размерами 2х0,004 м, температура колонки 1000 С, расход газаносителя азота 30 мл / мин. Качественный анализ проводился методом «свидетелей», количественный АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) методом внутренней нормализации .

На реакции газофазного каталитического ацетилирования ацетилена изучалась активность катализаторов, изготовленных из солей d-элементов .

Из таблицы видно, что катализатор (№4) содержащий оксиды цинка, кадмия, циркония, обладает высокой селективностью и эффективностью. На этом катализаторе (№4) изучалось влияние различных факторов (температура, объёмная скорость, мольное соотношения С2 Н2 :СН3 СООН, способ приготовления катализатора) на выход винилацетата, селективность процесса, конверсию исходных веществ .

Таблица 1. Зависимость активности катализатора реакции каталитического ацетилирования ацетилена от состава (Т=1800 C, С2 Н2 :СН3 СООН=4:1, VС2Н2 =280 час-1 )

–  –  –

При изучении влияния соотношения С2 Н2 :СН3 СООН на выход винилацетата и селективность процесса было установлено, что оптимальным является соотношение 4:1 .

–  –  –

1 1:3 48,0 18,4 38,3 2 1:2 63,4 48,5 76,5 3 1:1 78,8 63,2 80,2 4 2:1 82,0 70,7 86,2 5 3:1 83,8 75,4 90,0 6 4:1 85,4 79,8 93,4 7 5:1 92,5 72,0 77,8 8 6:1 96,2 65,4 68,0 Из таблицы видно, что с увеличением в реакционной смеси количества ацетилена возрастает общая конверсия уксусной кислоты. При соотношении исходных веществ более чем 4: 1 вследствие образования побочных веществ (этилидендиацетат) выход винилацетата снижается .

Дезактивация катализатора объясняется разложением ацетата цинка от ядра по следующей реакции:

Zn(CH3COO)2 ZnO + CO2 + CH3C(O)CH3

–  –  –

Зерттелген реакция ацетилирендіруге ацетилен атысуымен нанокатализаторды рамын (ZnO)x*(CdO)y.*ZrO2)z. згеруіне парциальды ысым бастапы заттарды ке аралыта згерту параметрлерін кинетикалы задылытары зерттелді. Негізінде эксперименттік жне деби деректер сынылды, сатылы схемасы реакция механизмін жне р трлі нсалары кинетикалы тедеулер реакция ацетилирендіру ацетилен жне оларды барабарлыын бааланды. Негізінде барабар кинетикалы тедеу тадалан отайлы синтездеу винилацетатты бірі ацетилен: T = 180-2200C, Vkat = 100 мл;С2Н2:СН3СООН=4:1; =280 са-1 кат. Эксперименттік деректері бойынша винилацетат каталикалы ацетилирлендіру ацетиленді технологиялы сызбасы сынылды .

Тйін сздер: ацетилен, винилацетат жне акрилді оса, сірке ышылы, р, гетерогендік катализ,негізгі органикалы синтез, гетерогенді-каталикалы р,ацетаттар, мырыш, ацетат кадмий, диоксиді цирконий, нанокатализатор, хроматография, хроматографиялы сараптау .

The acetylating reaction of acetylene in the presence of nanocatalysts (ZnO)x * (CdO)y * ZrO2 )z has АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) been studied. By changing partial pressure of initial substances in a wide interval of parameters’ change the objective laws were studied. On the basis of experimental and literature data stage scheme of reaction mechanism and various options of kinetic equations of acetylating reaction of acetylene have been offered and evaluated their adequacy. On the basis of adequate kinetic equation optimum conditions of synthesis of

vinyl acetate from acetylene were chosen:

T = 180-2200 C, Vkat = 100 ml; C2 H2 : CH3 COOH = 4:1; = 280 h-1 cat. According to experimental data technological scheme of vinyl acetate preparation by catalyst acetylating of acetylene was offered .

Keywords: acetylene, vinyl acetate, acetic acid, acetylation, heterogeneous catalysis, basic organic synthesis, heterogeneously catalytic acetylation, zinc acetate, cadmium acetate, zirconium dioxide, nanocatalyst, chromatography, chromatographic analysis .

УДК 661.724.4

ПАРОФАЗНЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АЦЕТОНА ИЗ АЦЕТИЛЕНА И

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНТЕЗИРОВАННЫХ

КАТАЛИЗАТОРОВ

–  –  –

Изучены реакции синтеза ацетона прямой гидратацией ацетилена на катализаторах, приготовленных из оксидов и фторидов цинка, кадмия, железа, хрома и алюминия .

Определены основные текстурные и эксплуатационные характеристики синтезированных катализаторов. По экспериментальным данным предложена технологическая схема получения ацетальдегида, ацетона каталитической гидратацией ацетилена .

Ключевые слова: ацетилен, ацетон, ацетальдегид, каталитическая гидратация, нанокатализатор, кинетика и механизм, технологическая схема .

Введение Изучена парофазная гидратация ацетилена с образованием ацетона на полифункциональных катализаторах. Найдены параметры процесса, обеспечивающие получение ацетона с высокой селективностью и конверсией ацетилена .

В настоящее время уксусный альдегид в основном получают двумя методами гидратацией ацетилена и окислением этилена [1,2] .

Процесс гидратации ацетилена до уксусного альдегида в присутствии катализаторов изучен достаточно хорошо. Для этого процесса предложены многочисленные катализаторы [3-5]. Среди известных катализаторов гидратации ацетилена до уксусного альдегида наиболее активным оказался кадмийкальцийфосфатный катализатор (ККФ), который рекомендован для промышленного при менения [2]. Однако, кадмийкальцийфосфатный катализатор не лишен недостатков. Средний выход ацетальдегида за один проход ацетилена не превышает 7,0 %. ККФ катализатор очень чувствителен к изменению температуры, его срок службы до регенерации не превышает 72-76 часов .

Гидратация ацетилена в присутствии катализа тора может быть проведена с целью получения ацетона. Достоинством данного метода является возможность проведения процесса в существующих установках производства уксусного альдегида. Замена кадмийкальцийфосфатного катализатора на цинксодержащий катализатор позволяет получить ацетон с хорошим выходом при незначительных изменениях в технологии .

Золь-гель технология - это один из способов получения нанокатализаторов, основанный на синтезе из коллоидных частиц неорганических и неоргано–органических гибридных материалов .

Применение в нефтехимическим синтезе «золь-гель» метода может обеспечить АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) получение кристаллических наночастиц и снизить температуру синтеза однофазного продукта. Поэтому в настоящие время актуальными являются исследования, посвященные синтезу нанокатализаторов для нефтехимического синтеза. Синтез нанокатализатора осуществлялся путем осаждения геля из водных растворов исходных компонентов с последующей высокотемпературной обработкой полученного осадка .

В результате проведенных экспериментов выбран эффективный катализатор, обладающий высокий активностью, селективностью, производительностью и стабильностью действия. Разработанный катализатор в течение длительного времени сохраняет свою активность. Было изучено влияние температуры, соотношения вода:ацетилен, объемной скорости, состава катализатора на выход целевых продуктов и степень конверсии ацетилена .

Практическая часть Реакцию гидратации ацетилена до ацетальдегида проводили в проточных условиях в реакторе из нержавеющей стали размером dxh=25xl000 мм, с 50,100,150,200 см3 насыпного объема катализатора. Анализы проводили методом ГЖХ на хроматографе ЛХМ-8 МД (НФАпиезон-М/цеолит-545, детекция по теплопроводности, скорость газа носи теля гелия-60 см3 /мин, температура колонки 80°С) .

Определяли удельную площадь поверхности, прочность на раздавливание, суммарный объем пор и зольность образцов .

Удельную площадь поверхности определяли методом тепловой десорбции азота в токе газа-носителя — гелия при температуре кипения жидкого азота, обрабатывая экспериментальные данные по уравнению БЭТ .

Механическую прочность гранул на раздавливание измеряли на приборе «Прочномер ПК-1», предназначенном для испытания гранулированных материалов на механическую прочность в статических условиях методом сжатия. За результат опыта принимали среднее арифметическое значение 25 отдельных испытаний .

Суммарный объем пор гранул рассчитывали по формуле V pk pп где рк, рп — кажущаяся и пикнометрическая плот ность гранул, г/мл, соответственно .

Кажущуюся плотность гранул определяли путем измерения их объема без учета внутренних пор. Объем гранул находили, погружая их в твердый порошок (кварцевый песок с размером частиц 0,063— 0,1 мм) .

Фазовый состав образцов определен методом рентгеновский дифрактометрии, съемка выполнялась на дифрактометре ДРОН-3М на СиК –излучении с Ni- фильтром, длина рентгеновского излучения 1,54 А .

Результаты и их обсуждение Изучен процесс каталитической парофазной гидратации ацетилена и его производных в присутствии сложных смешанных полифун кциональных катализаторов. В процессе получения ацетальдегида в качестве катализатора был использован фторид кадмия на оксиде алюминия, промотированном фторидом алюминия. При синтезе ацетона в качестве катализатора был использован оксид цинка, нанесенный на оксид алюминия, промотированный фторидами кадмия и алюминия, сле дующего состава, % вес. ZnO-20, 0CoF2 -3,0-5,0; A1F3 -3,0-5,0; Al2 O 3 -60,0-84,0 .

Состав и свойства синтезированных катали заторов для синтезе ацетальдегида и ацетона приведены в таблице 1 .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Таблица 1. Состав и свойства синтезированных катализаторов

–  –  –

Реакцию гидратации ацетилена до ацетальдегида проводили в присутствии кадмийхромалюминиевого катализатора КХА в интервале температур 360-460°С .

Изучено влияние соотношения ацетилен: вода на селективность образования ацетальдегида в интервале соотношений=1:1-10 моль. При этом установлено, что в интервале соотношения ацетилен:вода=1 :1-1:3 наблюдается увеличение доли побочных продуктов. Выход ацетальдегида не превыша ет 26,0 % на прореагировавший ацетилен. При соотношении -1:4-1:6 выход ацетальдегида и конверсия ацетилена достигают максимума .

Дальнейшее увеличение соотношения ацетилен: вода существенного влияния не оказывает .

Экспериментально установлено, что выход ацетальдегида и конверсия ацетилена существенно зависят от объемной скорости ацетилена .

Влияние объемной скорости ацетилена на вы ход ацетальдегида и на конверсию изучали в интервале объемной скорости от 50 до 120 час (рисунок 1) .

Рисунок 1. Влияние объемной скорости ацетилена на его конверсии

Изучены влияние температуры, размера зерен катализатора, параметров реактора, высоты слоя катализатора на технологические параметры процесса. Установлено, что реакция синтеза ацетальдегида начинается с 350°С. С целью поддержания конверсии ацетилена на уровне 70-75 % температуру реактора поднимали на 10°С через каждые 10 часов. Установлено, что оптимальным является соот ношение высоты слоя катализатора на диаметр реактора, равным 50-60, объемной скорости ацетилена-50-60 час-1. В этих условиях КХА-1 катализатор с постоянной активностью работает до 120 часов и при регенерации в течении 16-24 часов полностью восстанавливает свою активность .

–  –  –

Полученные данные показывают, что процесс образования ацетона необратим в широком интервале температур и протекает с выделением тепла .

Найдена зависимость изменения энергии Гиббса от температуры. При этом установлено, что энергия Гиббса уменьшается от - 87917 кал/моль до - 100967 кал/моль в интервале температур от 298°К до 723°К .

Изучено влияние высоты слоя катализатора на степень конверсии ацетилена (рис 2) .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Рисунок 2. Влияние высоты слоя катализатора на степень конверсии ацетилена Как видно из рисунка, с увеличением высоты слоя катализатора возрастает степень конверсии ацетилена, что подтверждает протекание процесса во внутренней диффузионной области .

Для создания научных основ процесса получения ацетона гидратацией ацетилена необходимо изучение кинетических закономерностей реакции и на этой основе создание механизма протекания этих процессов .

Из научной литературы известно, что кинетические закономерности этого процесса изучены на небольшом числе катализаторов и нет единого мнения по механизму процесса .

Исходя из этого с целью подробного изучения механизма каталитической гидратации ацетилена проведена серия опытов. Для изучения кинетических закономерностей при температурах 400-4750 C с интервалом 250 C и объемной скоростью (по ацетилену) 120 час-1 изучалось действие воды и парциального давления ацетилена на скорость образования ацетона .

Изучение влияния изменения парциальных давлений компонентов на кинетические закономерности проводилось при изменении парциального давления одного компонента и постоянстве парциальных давлений всех остальных. Для поддержания постоянной линейной скорости исходной смеси в необходимых случаях в реакционную зону вводится определенное количество чистого аргона. Для поддержания постоянной относительной скорости подачи ацетилена соответствующим образом меняелся объём катализатора .

Изучением влияния парциальных давлений ацетилена и воды на кинетические закономерности реакции установлено повышение выхода ацетона с понижением парциального давления ацетилена. При этом общая конверсия ацетилена возрастает, а селективность реакции к ацетону уменьшается.

На основе изучения кинетических закономерностей реакции предложено следующее кинетическое уравнение для реакции получения ацетона каталитической гидратацией ацетилена:

PC H O PCO2 PH 2 2

–  –  –

ВЫВОДЫ

1. Изучены реакции синтеза ацетона прямой гидратацией ацетилена на катализаторах приготовленных из оксидов и фторидов цинка, кадмия, железа, хрома и алюминия с использованием в качестве пептизирующего агента раствора уксусной кислоты. Определены основные текстурные и эксплуатационные характеристики синтезированных катализаторов .

2. На основе изучения зависимости степени конверсии, стабильности работы катализатора и выхода целевого продукта от соотношения вода:ацетилен выявлено, что катализатор №5 стабильно работает в течение 125-144 ч (при условии повышения температуры на 100 С через каждые 20 ч), обеспечивая степень конверсии ацетилена до 91-95 % и выхода ацетона – 90-92 % .

Список литературы

1. О.Н.Темкин., Г.К.Шестаков, Ю.А.Трегер. Ацетилен: химия, механизм реакций, технология. – М.: Химия. –1994. – С.75-190 .

2. Файзуллаев Н.И., Юсупов Д., Умирзаков Р.Р. Каталитический синтез ацетона прямой гидратацией ацетилена // Узб. Хим. журн.– 2001. - N 5. – С. 68-71 .

3. Файзуллаев Н.И., Юсупов Д., Умирзаков Р.Р. Совместный каталитический синтез ацетона и ацетальдегида. // Композицион материаллар журнали. – 2002. – N 4. - 7-8 бетлар .

4. Файзуллаев Н.И., Юсупов Д., Ширинов Х.Ш., Коротоев А.В., Умирзаков Р.Р .

Каталитическая парофазная гидратация ацетилена и его производных // Химическая промышленность. – 2002. - N 7. - С. 1-33 .

5. Н.И.Файзуллаев, Д.Юсупов, Т.М.Миркомилов //Докл.акад.наук. Респ .

Узбекистан.-2002.-№5. 47-50 .

Катализаторда зерттелген синтез реакциясы ацетон тікелей гидратациямен ацетиленге арналан, оксидтеріні жне фторидтер мырыш, кадмий, темір, хром жне алюминийден дайындалан. Негізгі текстуралы жне пайдалану сипаттамалары катализаторларда синтезделген .

Эксперименттік деректері бойынша технологиялы, ацетон каталитикалы гидратациямен ацетилен сызбасы ацетальдегида сынылды .

Тйін сздер:ацетилен, ацетон, ацетальдегид, каталитикалы цементті гидратациялануы, нанокатализатор, кинетикасы жне механизмі, технологиялы схемасы .

–  –  –

ОБОБЩЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА И КИНЕТИЧЕСКИХ

ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ГЛОБАЛНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ РЕАКЦИИ

ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ МЕТАНА

–  –  –

В работе на основе обобщения результатов анализа и кинетических закономерностей проведена оптимизация процесса оксиконденсации метана. Выбрано несколько кинетических уравнений и проверена их адекватность. На основе адекватного уравнения выбраны оптимальные условия реакции оксиконденсации метана: Т=1023 K; PO4 0,038 МПа; PO4 0,014 МПа; объемная скорость 55,8 моль/кг кат.час; линейная скорость =2,2см/сек; размеры катализатора 24 мм .

Ключевые словы: газовая хроматография, метан, кислород, этилен, катализатор, симплекс метод, оптимизация .

Введение Одним из основных путей превращения легких углеводородов является гетерогеннокаталитическое окисление [1]. Исследования процесса гетерогенно-каталитического окисления метана в полезные продукты можно условно разделить на два направления. Одно их них связано с получением ценных кислородсодержащих соединений — метанола и формальдегида. Это направление развивается уже довольно давно и достигнуты определенные успехи в изучении механизма процесса и влияния природы активных центров катализаторов на их эффективность и селектив ность .

Второе направление - каталитическая окислительная конденсация метана в высшие углеводороды (в основном этан, этилен, пропилен и ацетилен) - начало развиваться сравнительно недавно .

Тем не менее, за это весьма короткое время было разработано значительное число эффективных катализаторов, позволяющих, например, получить углеводороды C2 с выходом до 30% [1-2] .

К числу первоочередных задач при разработке технологии получения этилена реакцией окислительной конденсации метана кислородом воздухаотносится, разработка нового катализатор, обладающего по сравнению с известными катализаторами более высокой активностью, селективность и производительностью .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В последние годы для анализа газообразных и жидких продуктов каталитических реакций методы газовой хроматографии оказались предпочтительными по сравнению с другими методами. Это возможность одновременного качественного и количественного анализа компонентов, отбор проб без остановки каталитического процесса, непрерывное проведение анализа. Это обеспечивает получение достоверных результатов при изучени и кинетических закономерностей реакций. Поэтому газообразные и жидкие продукты реакции оксиконденсации метана анализировались методом газовой хроматографии («Газохром 3101 и Цвет 100, модель 165») .

В процессе окислительной конденсации метана воздухом обра зуется газовая смесь, состоящая из азота, водорода, кислорода, оксидов углерода, метана, этилена и ацетилена .

Для нахождения оптимальных условий разделения такой смеси была приготовлена искусственная смесь аналогичного состава. Для разделения компонентов в хроматографической колонке в качестве сорбента использовался активированный уголь .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Рисунок 1. Хроматограмма продуктов реакции на катализаторе (Mn2 O3 )x ·(KCl)y ·(ZrO 2 )z Оптимальные значения параметров, обеспечивающих наилучшее разделение компонентов смеси, были найдены симплекс методом из адекватного регрессионного уравнения. При этом оптимальными условиями разделения компонентов разделяемой смеси в хроматографической колонне на активированном угле являются следующие: температура термостата колонки-500 С, поток газа-носителя (азота) 35 мл/мин; размеры стеклянной колонки-1,0х0,003 м; детектор катарометр .

Хроматограмма реакционной смеси, полученной при оптимальных условиях, приведена на рис. 1 .

Из рисунка видно, что при оптимальных условиях происходит практически полное разделение компонентов смеси. Водород, окись углерода (II) и непрореагировавший метан обладают близкими временами удерживания, но обозначены отдельным пиками, что является признаком их полного разделения (RS 0,85). Времена удерживания этилена и ацетилена соответственно больше, их пики значительно удалены (RS = 4,32). В выбранных условиях другие газообразные продукты реакции (O2, CO 2 ) не указываются .

Качественный состав смеси определялся сравнением со временами удерживания эталонных смесей, а количественный – методом абсолютной калибровки. По количеству образовавшихся продуктов определялся выход продукта .

Для проверки воспроизводства результатов проводился 7-кратный анализ каждого образца и найдена метрологическая характеристика анализа. Воспроизводимость результатов находится в пределах нормы, относительная ошибка не превышает 2,3%, а это обеспечивает получение достоверных результатов при изучении реакции оксиконденсации метана .

Поэтому кинетические закономерности процесса изучались именно этим методом. При выводе кинетического уравнения каталитической окислительной конденсации метана в качестве определяющей (лимитирующей) стадий выбрана стадия адсорбции (её скорость) метана и кислорода на поверхности катализатора. Адсорбция, протекающая на поверхности катализатора, является мономолекулярной, а метан и кислород адсорбируются на различных активных центрах .

Реакция каталитического окисления углеводородов протекает по механизму Марс-Ван

–  –  –

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) изменения кинетических параметров и совпадения их с рассчитанными, т.е. доказана адекватность уравнений. Решения кинетических уравнений, предложенных для реакции каталитической оксиконденсации метана найдены на основе значений константы скорости реакции k, коэффициентов адсорбции кислорода и метана ( K O2, K CH4 ), их парциальных давлений ( PO2, PCH4 ) и опытной скорости реакции (W). Данными с высокой адекватностью являются рассчитанные по уравнению (4) константы и коэффициенты, которые были выбраны для дальнейших расчётов. Среднеквадратичное отклонение, приведённое по данному уравнению, не превышает ~5% и адекватно удовлетворяет в пределах изменения кинетических параметров процесса. По этой причине в качестве уравнения, удовлетворяющего течению реакции оксиконденсации метана на катализаторе состава (Мn2 О 3 )x ·(ZrO 2 )y ·(KCl)z было уравнение (4) .

Из литературных данных известно, что энергия активации полного окисления метана E250 кДЖ/моль. Это значение предполагает проведение полного окисления метана в жестких условиях. Вместе с тем, энергия разрыва связи С-Н в молекуле метана равна E84 кДЖ/моль [3] .

Галогениды, введенные в состав катализатора, снижают энергию активации реакции на 16 кДЖ/моль. Указано на радикальный механизм протекания реакции. Поэтому определение энергии активации рассматриваемой реакции (Ea) на катализаторе состава (Мn2 О 3 )x ·(ZrO 2 )y ·(KCl)z даёт важную информацию об эффективности катализатора и механизме реакции. Энергия активации (Ea) реакции оксиконденсации метана на указанном катализаторе определяется по зависимости логарифма константы скорости и обратного значения абсолютной температуры реакции. Его значение 35,5 кДЖ/моль и показывает эффективность выбранного катализатора для разрыва С – Н связи .

Выбранное кинетическое уравнение для изучаемой реакции использовано для выбора оптимальных условий проведения процесса. Используя значения константы скорости и адсорбционные коэффициенты метана и кислорода, рассчитывались скорость реакции по парциальным давлениям метана и кислорода, а также построены графики этих зависимостей (Рис. 2 и 3). Из рис. 2 видно, что в интервале изучаемых температур зависимость скорости реакции от парциального давления метана имеет экстремальный характер. Скорость образования этилена пропорциональна температуре, но не пропорциональна парциальному давлению метана. При достижении парциального давления метана 0,038 МПа скорость реакции становится максимальной (12,0 моль/кг катчас). Такая же закономерность наблюдалась и при изучении зависимости скорости реакции от парциального давления кислорода (Рис 3) .

Наиболее оптимальными оказались условия:температура 1023К и парциальное давление кислорода 0,014 МПа.

Оптимальные условия образования этилена:

PCH 4 0,038МПа ва PО2 0,014МПа .

Стехиометрическое соотношение в реакции превращения метана в этилен должно быть 2:1. Однако, расчёты, произведённые вышеуказанным способом, показывают соотношение 2,7:1 .

При оптимальных условиях, выбранных по уравнению (4) (Т=1023 K, относительная объёмная скорость 55,8 моль/кг.кат.час, PCH 4 0,038МПа, PО2 0,014МПа ) скорость образования этилена составляет 11,8 моль/кг.кат.час .

–  –  –

1. В.А.Махлин, М.В. Магомедова, А.Г.Зыскин, А.С. Локтев, А.Г. Дедов, И.И .

Моисеев. Математическое моделирование кинетики окислительной конденсации метана://Кинетика и катализ катализ.-2011., -Т.52, №6, С.1-9 .

2. С.И.Галанов, А.И. Галанов, М.Ю.Смирнов, О.И.Сидирова, Л.Н.Курина .

Окислительная димеризация метана в этилен на оксидных марганец-содержащих системах.//Известие политехнического университета.-2005.-Т.308.-№1.-С.126-130 .

3. Крылов О.В. Гетерогенный катализ. М.: Академкнига. –2004 .

–  –  –

Рассмотрены международные, региональные и внутренние проблемы освоения углеводородного сырья в процессе противоборства ведущих стран мира за влияние в регионе в условиях глобализации. Показаны экологические последствия и возникшая критическая ситуация в регионе в результате форсированной добычи нефти. Даны обоснования необходимости перевода казахстанской экономики на современные принципы устойчивого развития .

Ключевые слова: экология, добыча нефти .

Казахстанские и российские ученые уникальное Каспийское море видят через призму усеянных нефтяных вышек и заставленную браконьерскими сетями. Они выражают обоснованные опасения, что в погоне за нефтедолларами можно потерять, например, осетров, составляющих здесь 90% всех мировых запасов, другую каспийскую и волжскую ценную рыбу, загубить само море и весь регион. Сейчас компании, разрабатывающие нефтяные месторождения платят за загрязнение Каспийского моря в 90 раз меньше, чем объем реального загрязнения! Действительно, транснациональным нефтедобывающим компаниям ввиду слабого международного и отсутствия действенного национального контроля намного легче сбрасывать отходы в море, чем их вывозить и утилизировать .

Парадокс здесь состоит в том, что нефть, будучи невосполнимым сырьем, по мере добычи безвозвратно теряется, а, сохраняя восполняемые биоресурсы, можно было бы обеспечить себя на столетия вперед, поскольку рыбные запасы Каспия оцениваются в полтора триллиона долларов, и это больше чем нефтяной потенциал, т.е. очевидно, что заниматься рыбным промыслом экономически и экологически гораздо выгоднее[2]. Другим важным обстоятельством, накладывающим серьезные требования на процессы освоения ресурсов моря выступает геополитическое положение стран Каспийского бассейна, в современных условиях глобализации расположенных в зоне жизненных интересов ведущих государств мира. Основными проблемами региона являются: наличие спорных месторождений на Каспии, Иран, настаивающий на 20% территории Каспия и проблема экологии. Вопрос спорных месторождений на Каспии до сих пор не может урегулироваться и в ближайшем будущем вряд ли имеет решение. Претензии Ирана не устраивают всех остальных, а проблеме экологии Каспия вообще уделяется мало внимания. Пока идут споры, как уже говорилось, Каспий осваивается преимущественно иностранными компаниями, которым дешевле заплатить за нарушения экологических норм, чем соблюдать их[1] .

Важнейшим императивом освоения, воспроизводства и устойчивого развития ресурсов Каспия выступает необходимость скорейшего преодоления неопределенности правового статуса Каспийского моря. В ноябре 2010 г. в Баку прошел саммит глав прикаспийских стран, на котором основной вопрос – правовой статус Каспийского моря и принципы его раздела – так и не был решен. По прошествие 20 лет переговорного процесса видно, что вопрос все еще находится в подвешенном состоянии и это ставит под сомнение проводящиеся сегодня работы по разработке и использованию ресурсов этого региона. К примеру, инициативу президента Казахстана о введении моратория на вылов осетровых в акватории Каспийского моря поддержали четыре прикаспийских государства, но Туркменистан отказался присоединиться к этим договоренностям. Между тем ситуация в сфере рыболовства и сохранения водных биоресурсов Каспия и впадающих в море рек и водоемов как уже говорилось, оставляет желать много лучшего. В настоящее время в список АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) находящихся под угрозой вымирания осетров Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения, внесла все четыре вида осетровых, которые распространены на Каспии. Это белуга, шип, длинноносый осетр и севрюга[3]. Существует благодушное мнение, будто имеющиеся в Казахстане проблемы экологии «от лукавого», т.е. они локальны и конкретны в каждом городе и регионе. Так, оценка состояния экологии Казахстана в целом по сравнению с другими странами показывает, например, что эмиссия углекислого газа (выбросы экв.СО2 на единицу площади (тонн/кв.км.)) составила 79,42. При этом у нас выбросы на ед. площади меньше в сравнении с Россией – в 1,23 раза, Норвегией – в 1,56 раза, США – в 7,46 раза, Китаем – 8,24 раза, Великобританией – 28,56 раза (из отчета энергетической статистики США) [4] .

Подобное кажущееся экологическое благополучие складывается из средних показателей взвешенных по всей протяженной территории страны и малой плотности населения Казахстана. Но это чисто внешняя картина, к сожалению, вуалирует и вов се не отражает реального состояния экологии во многих местах, да и страны в целом. Например, величина экологического ущерба, нанесенного ТНК в регионе Каспийского моря, испытаниями ядерного оружия в районе Семипалатинского полигона, катастрофой Аральского моря, происходящего на наших же глазах отвода Китаем части стока рек Или и Иртыша и целого ряда других объектов, по масштабу приравнивается к мировым. Их наличие на живом теле природы Казахстана не дает ни малейшего повода для самоуспокоения и благодушия в отношении рассматриваемой проблемы. Форсированное трехкратное увеличение добычи нефти в Каспийском регионе менее чем за два десятилетия не проходит бесследно для природы Каспия. Одной из серьезных экологических проблем региона выступает никем не контролируемое тотальное загрязнение морской воды и дна морского шельфа (сток загрязняющих веществ, поступающих в море от буровых установок и хозяйственно-бытовых отходов жилых плавучих комплексов), земной поверхности (огромные пятна разлившейся нефти) и постоянное отравление окружающего воздуха парниковыми газами (при сжигании попутного газа в факелах), а также потенциальная угроза возникновения масштабных техногенных катастроф, связанных с массированным освоением углеводородных ресурсов в Каспийском море (наподобие аварии в Мексиканском заливе). Ухудшение состояния здоровья населения, исчезновение многих видов фауны и флоры региона (например, резкое уменьшение рыбных запасов, птицы, массовая гибель каспийских тюленей) лишь некоторые результаты происходящего сегодня на Каспии. Из изложенного видно, что наряду необходимостью безотлагательного урегулирования правового статуса Каспийского моря в качестве основной проблемы выдвигается также и экология региона, поскольку высказанный учеными прогноз относительно будущего Каспия предельно конкретен и суров. А именно, в случае сохранения современного масштаба добычи и потребления углеводородного сырья, а также характера и масштабов загрязнения окружающей среды через 50 лет в Каспии закончатся биоресурсы, через 100 лет – нефть. Потомкам останется мертвое море [2] .

Чтобы избежать подобный исход событий необходимо срочно принять комплекс научнообоснованных и взаимосогласованных радикальных мер на глобальном, региональном и национальном уровнях включая законодательные с соответствующими экономическими, социальными и экологическими механизмами. Следует от принципов неолиберальной модели глобализации перейти на стратегию устойчивого развития национальной экономики .

Необходимость и неизбежность перехода существующих мировых систем хозяйствования на рельсы устойчивого развития сейчас не вызывает ни у кого серьезного сомнения [5, 6]. Это обусловлено, прежде всего, тем, что существующая индустриальная цивилизация основана на интенсивном использовании невозобновляемых минерально-сырьевых ресурсов [7]. Такая форма жизнедеятельности ставит под сомнение неотъемлемое право всех будущих поколений иметь такие же возможности по доступу к ресурсам и социальному благу, которые мы имеем сейчас. Под сомнение ставится сама ценность социального и научнотехнического прогресса, развернувшегося в прошлом столетии. Альтернативой подобному тупиковому развитию современной индустриальной цивилизации является переход к АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) устойчивому развитию, провозгласившему принцип равных возможностей для всех будущих поколений .

Таким образом, устойчивое развитие предполагает повышение качества жизни всего населения планеты без увеличения масштабов использования природных ресурсов до степени, превышающей возможности Земли как экологической системы. Усилия по формированию устойчивого образа жизни предполагают комплексный подход к деятельности в трех ключевых областях или в трех измерениях: Экономический рост и справедливость - применение комплексного подхода к стимулированию долгосрочного экономического роста. Сохранение природных ресурсов и охрана окружающей среды – поиск экономически приемлемых решений проблемы сокращения потребления ресурсов, прекращения загрязнения окружающей среды и сохранения природной среды обитания .

Социальное развитие – удовлетворение потребностей людей в рабочих местах, продовольствии, образовании, энергии, медицинской помощи, воде и санитарии; бережное отношение к богатому культурному и социальному разнообразию и соблюдение прав трудящихся; обеспечение возможностей всех членов общества участвовать в принятии решений, влияющих на их дальнейшую судьбу .

Экономическое измерение. Ориентация процесса развития только на традиционные экономические показатели более неприемлема. Необходимо найти приемлемый баланс между экономическим развитием и сохранением природы. Иными словами, при расчете ВВП конкретных стран необходимо принимать во внимание не только наращивание создаваемой человеком капитала, но и сокращение (расход) «природного капитала». Поэтому чисто экономический подход при оценке ВВП должен быть заменен методами,используемыми в экологической экономике. Погоня за максимальной прибылью не может более рассматриваться какосновная движущая сила развития. Рыночная система хозяйствования будет становиться все более и более регулируемой со стороны правительств и парламентов .

В изложенных принципах очевидна социоприродная сущность модели УР (включая экологические, экономические и социальные императивы). Одна из основных проблем перехода на путь УР — как распределять природно-ресурсную ренту, т.е. разницу между ценой, по которой продается природный ресурс, и расходами на его добычу, включая нормативную прибыль. Если износ капитала учитывается, то износ и истощение природных ресурсов до недавнего времени, да и сейчас, не учитываются. Отсюда заниженная доля учета природных ресурсов в общемировом доходе, что невыгодно для развивающихся стран и выгодно для стран «золотого миллиарда». Цены труда и капитала не уравновешиваются ценой природных ресурсов, что нарушает принцип эквивалентного обмена в условиях рынка, свободу и равенство обмена товаров. В условиях такого неэквивалентного обмена та часть дохода, которая остается от труда и вложения капитала, т.е. земля и природные ресурсы, согласно академику Д.С.Львову, должны быть собственностью государства, всего общества в целом. Необходимо принятие государственных решений в области перераспределения природно-ресурсной ренты в целях перехода на новую цивилизационную парадигму .

«Природная рента» может оказаться наиболее важным источником финансовых средств, которые ускорят переход на путь устойчивого развития [8] .

Экологическое измерение. Целью «Концепции перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы», одобренной Указом Президента Республики Казахстан Н.А.Назарбаева от 14 ноября 2006 года № 216 является достижение баланса экономических, социальных, экологических и политических аспектов развития Республики Казахстан как основы повышения качества жизни и обеспечения конкурентоспособности страны в долгосрочной перспективе. Для достижения указанной цели необходима реализация следующих задач в области устойчивого развития .

1. Повышение показателя ЭИР (эффективность использования ресурсов) до 37% к 2012 году, 43% к 2018 году и 53% к 2024 году

2. Увеличение средней продолжительности жизни населения до 68 лет к 2012 году, 70 лет к 2018 году, 73 лет к 2024году при поддержании показателя рождаемости на уровне не АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) ниже 18-22 родившихся на 1000 человек населения

3. Увеличение индекса экологической устойчивости на 10% к 2012 году, 15% к 2018 году, 25% к 2024 году и др. [9] .

Однако на пути достижения цели и задач данной Концепции и других моделей устойчивого развития, разработанных на основе неоклассической модели Киотского протокола и связанных с ним сценариях глобального потепления и его экономических последствий (доклад Н. Стерна и др.), рассматривающих сокращение выбросов парниковых газов как функцию изменения технологий, последняя преимущественно задается как экзогенный фактор. При этом не учитывается взаимосвязь технологий и их разнообразие – т.е. множественность вариантов и способов снижения рисков климатических изменений и адаптации к ним национальных экономик[10]. При таком подходе не учитываются (или серьезно недоучитываются) два важных фактора. Во-первых, « неклиматические »

экономические выгоды от указанной модернизации. Во-вторых, недоучитываются факторы времени, реально необходимого для перехода к технологическому укладу, обеспечивающему снижение экологических и экономических рисков климатических изменений; прежде всего, для разработки, апробации и применения рентабельных энергосберегающих технологий .

По указанным причинам возможности традиционной экономической теории как методологической базы эффективной политики устойчивого развития, в том числе снижения экологических и экономических рисков климатических изменений, очевидно ограничены. По мнению Б.Н. Порфирьева необходима другая теоретическая база, увязывающая экономический рост, технологический переход и снижение указанных рисков в единую стратегию в отношении глобального потепления, которая может быть только долгосрочной, учитывая инерционность климатических изменений и огромную сложность решаемой проблемы. Такую теорию, очевидно, еще предстоит создать, однако уже сейчас представляется возможным определить ее контуры в рамках институциональноэволюционного подхода[10] .

Для создания принципиально новых эколого-экономических проектов и программ в различных сферах деятельности необходима разработка концепции эко логизации экономического развития Казахстана. Центральным вопросом при этом является определение потребного количества природных ресурсов. Сейчас нет ни строгого научного обоснования, ни четкого критерия, в каких размерах и с какой интенсивностью осваивать эти ресурсы. Имеющиеся программы ориентируют экономику на увеличение или сохранение ресурсопотребления в природной среде .

Для Казахстана и его регионов рациональное ресурсосбережение самый эффективный и единственно возможный путь обеспечения конкурентоспособ ности экономики. В его основе должна лежать глубоко продуманная политика, определяющая целесообразность того или иного направления расходования ре сурсов. В рамках данного исследования не представляется возможным рассмотреть все направления ресурсосбережения, поэтому внимание уделяется исполь зованию сырьевых ресурсов .

В недрах Казахстана сосредоточены богатейшие запасы разнообразных полезных ископаемых. Однако, до настоящего времени природные ресурсы используются во многих случаях расточительно, наблюдается бесхозяйственное отношение к природе .

Следует отметить, что вовлечение не возобновляемых сырьевых ресурсов в народнохозяйственный оборот неизбежно связано с интенсивным загрязнением окружающей среды, что при водит к нарушению экологического равновесия и тем самым наносит огромный экономический ущерб .

Успешное решение задач, направленных на ресурсосбережение и охрану окружающей среды в рыночных условиях хозяйствования, предполагает совершенствование механизма природопользования. Важнейшим средством дости жения указанной цели является создание эффективной системы управления экологоэкономическими процессами .

Социально-ориентированные рыночные отношения сопровождаются переходом к АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) иным приоритетам: от политических к экономическим и, главным образом, к социальным и экологическим. В последние годы происходит активный процесс переосмысления и изменения ценностей в общественном сознании .

В результате этого возрастает значимость экологических проблем, так как сохране ние окружающей природной среды становится одним из важнейших факторов повышения качества жизни населения. При этом особое внимание обращается на обеспечение благоприятной экологической обстановки в регионах с высокой концентрацией добывающей и, особенно, нефтегазодобывающей промышленности .

Поэтому при освоении нефтегазовых ресурсов необходимо учитывать не просто экономическую эффективность, а эколого-экономическую. Следует отметить, что оценка экологических последствий стала в последнее время обяза тельной составляющей при обосновании проектов. Однако разработанность применяемой системы показателей и критериев природоохранных мероприятий является недостаточной. В большинстве случаев отсутствует широкая региональная увязка проекта и учет взаимосвязей экологических систем разного уровня с социально-экономическими, политическими и иными факторами .

Таким образом, экологические проблемы целесообразно решать в комп лексе, чтобы предусмотреть не только получаемые эффекты, но и возможные отрицательные последствия. Важным направлением в обеспечении экономичес кой самостоятельности и сбалансированности развития нефтегазовой промышленности Казахстана является наиболее эффективное использование минеральных ресурсов с учетом охраны окружающей среды .

По вопросам рационального использования отдельных видов ресурсов проводились исследования в отраслевом аспекте, где предлагались различные подходы к определению экономической эффективности их вовлечения в народнохозяйственный оборот .

Резюмируя все вышеизложенное можно отметить, что для успешного перевода процессов освоения ресурсов Каспия в рамки новой цивилизационной экологической парадигмы, предполагающей обеспечение единства социального и экологического аспектов развития необходимо:

- все вопросы по урегулированию правового статуса Каспийского моря, достижению других договоренностей необходимо решать в связи со стратегией снижения рисков климатических изменений в рамках международного сотрудничества исходя из принципов устойчивого развития национальных экономик стран региона с учетом требований как наднационального так и национального уровней управления;

- в процессе международного сотрудничества странам Каспия руководствоваться приоритетом сохранения имеющейся естественной экосистемы региона, рационального земле- и ресурсопользования, воплощаюших принципы экологического императива и коэволюционного развития человека и биосферы;

- создание и реализация странами Каспийского региона согласованных и эффективных экономических, экологических и социальных механизмов снижения рисков, смягчения последствий климатических изменений и адаптации к ним в рамках институционально-эволюционного подхода как наднациональном, так и национальном уровнях;

- создание межгосударственной системы регулирования выбросов парниковых газов в регионе Каспийского моря;

- осуществление регионального мониторинга состояния, воспроизводства и потребления восполняемых и невосполняемых природных ресурсов Каспийского моря в тесной связи с глобальной системой учета размещения ресурсов по странам, основанных на полных и точных данных обо всей мировой системе, вариантах возможного перераспределения ресурсов между странами .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Список литературы

1. Чулпан Гумарова «Море преткновения». Капитал, 15 марта 2012 г .

2. Ольга Малахова «Потерянный рай, или трудно не плюнуть в каспийский колодец»

Казахстанская правда, от 10.11.2003 г .

3. Сергей Расов «Елбасы заблокировал Бердымухаммедов» Республика. 23.03.2012 г .

4.АлматАзади «Мифология энергетики Казахстана».Обществ. позиция. 06.06.2012 г .

5. Наше общее будущее. Доклад международной комиссии по окружающей среде и развитию / пер. с англ.; под ред. С.А. Евтеева и Р.А. Перелета. М., 1989 .

6. Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию./Устойчивое развитие и «Повестка дня на 21 век».Под ред. Воропаевой. – СПб: СПбГУ.–1999. С.75-80 .

7. Повестка дня на XXI век. Конференция ООН по окружающей среде и развитию .

Рио-де Жанейро. 3-14 июня, 1992 .

8. Львов Д.С. Экономика развития. М., 2002 .

9. Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы». Одобрена Указом Президента Республики Казахстан Н.А.Назарбаева от 14 ноября 2006 года № 216. Астана, 2006 .

10. Б.Н. Порфирьев Экономика климатических изменений. – М.: Анкил, 2008.–168 с .

Жаандану жадайында лемні жетекші елдеріні ыпал ету аймаындаы кмірсутек шикізатын игеру процесінде арама-айшылытарды халыаралы, ірлік жне ішкі проблемалары аралды. Дадарысты жадай салдарынан аймата демелі мнай ндіруді экологиялы салдарынан крсетілген жне пайда болан. азастанды экономиканы азіргі заманы траты даму принциптерін ауыстыру ажеттілігіне негіздеме берілді .

Тйін сздер: экология, мнай ндіру .

Are considered international, regional and internal problems of development of hydrocarbons in the confrontation between the leading countries for influence in the region in the context of globalization .

Showing environmental impacts and has arisen critical situation in the region as a result of accelerated oil production. Given the rationale for the transfer of Kazakhstan's economy in the modern principles of sustainable development .

Keywords: ecology, booty of oil .

УДК 504.058

ПРОЦЕССЫ ДИФФУЗИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ И

СЕДИМЕНТАЦИЯ ИХ В ПОЧВЕ

–  –  –

Излагается прогноз изменения экологических систем под влиянием естественных и антропогенных факторов. Показаны основные уравнения и краевые условия, а также уравнение баланса тепла .

Ключевые слова: экология, деятельность человека, негидростатические уравнения термогидродинамики .

Интенсификация деятельности человека в последние годы приводит к нарушению сложившегося в природе экологического равновесия. Среди весьма серьезных проблем экологического плана, наибольшее беспокойство вызывает нарастающее загрязнение воздушного бассейна и почвы урбанизированных территорий примесями, имеющими антропогенную природу. В настоящее время проведены серии натурных опытов по контролю АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) распространения примесей, исследованы основные закономерности переноса и осаждения загрязняющих веществ .

Из важнейших задач охраны окружающей среды в настоящее время является прогноз изменения экологических систем под влиянием естественных и антропогенных факторов .

Исходным моментом является исследование процесса загрязнения окружающей среды выбросами отходов промышленных предприятий. Следующий этап заключается в оценке воздействия вредных веществ загрязнений на почвенную среду, в целом биосферы .

В данном разделе анализируются процессы загрязнения атмосферы и подстилающей поверхности пассивными примесями. В работах [1, с. 56-62; 20, с. 207; 21] примесь будем называть пассивной, если вплоть до выпадения на поверхность земли она не претерпевает изменений. Процесс распространений промышленных выбросов в атмосфере происходит за счет адъективного их переноса воздушными массами и диффузии, обусловленной турбулентными пульсациями воздуха .

Если выбрасываемые в воздух примеси состоят из крупных частиц, то, распространяясь в атмосфере, они под действием силы тяжести начинают седиментироваться с определенной постоянной скоростью в соответствии с законом Стокса. Естественно, что почти все примеси в конечном итоге осаждаются на поверхности земли, причем тяжелые осаждаются в основном под действием гравитационного поля, а легкие – в результате диффузионного процесса. При этом гравитационный поток тяжелых частиц оказывается намного больше диффузионного, тогда как для легких примесей он практически несущественен. Таким образом, если загрязнение поверхности почвы связано с оседанием на нее тяжелых примесей, то следует, в первую очередь, изучить процесс переноса и диффузии вещества под действием силы тяжести преимущественно по вертикали вниз .

Проведение природоохранных мероприятий выдвигает повышенные требования к точности моделей, предназначенных для расчетов распространения примесей в атмосфере .

Методика расчета рассеяния примесей в основном пригодна при условии термически однородного рельефа. Однако, значительное количество промышленных объектов размещается на побережье водоемов или неровного рельефа. В таких случаях использование кинематических моделей, где предполагаются компоненты скорости ветра и другие метеорологические характеристики заданными, приводит к большим погрешностям рассеяния примесей в нижнем слое атмосферы. Поэтому вполне понятен возникающий интерес к изучению процесса переноса и рассеяния примесей с помощью более детально физически богатых гидродинамических математических моделей .

Основные уравнения и краевые условия. Рассмотрим негидростатические уравнения термогидродинамики пограничного слоя атмосферы (ПСА), в следующем виде [2, с.

20]:

–  –  –

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) турбулентности; – оператор «набла»; div – оператор дивергенции; S – параметр стратификации .

Выпишем краевые условия для системы уравнений (1)-(4) в области t 0, T, где X x X, 0 z H, t 0, T ; 0, T – временной интервал, в течение которого рассматривается гидродинамический процесс в атмосфере.

Тогда краевые и начальные условия имеют вид:

–  –  –

где: K q – коэффициент диффузии; K S – коэффициент молекулярной теплопроводности почвы; K H – коэффициент обмена для тепла. Распределение температуры в почве описывается уравнением теплопроводности [3, с. 56; 25-27] .

–  –  –

где K S K S z – коэффициент темперапроводности почвы, предполагаемый заданным .

Уравнение баланса тепла (9) является краевым условием для (10) при z 0. Второе, краевое условие для (10) зададим на небольшой глубине H и предположим (10) затухание суточных колебаний температуры, т.е .

–  –  –

1 Папенков К.В., Хачатуров Т.С. Охрана окружающей среды. – М.: Издательство МГУ, 1991. – 212с .

2. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружаюей среды. – М.:

Наука, 1982.-320с .

3.Пененко В.В., Алоян А.Е. Модели и методы для задач охраны окружающей среды. – Новосибирск: Наука, 1985. – 256с .

Табии жне антропогендік факторларды серінен экологиялы жйелерді згеру болжамы жазылан тедеулерді негізгі жне шектік шарттары, сондай-а жылу балансыны тедеуі крсетілген .

Тйін сздер: экология, адам ызметі, азы-гидростатикалы thermohydrodynamics тедеуі .

We present a forecast of changes in ecological systems under the influence of natural and anthropogenic factors. The basic equations and boundary conditions, and the heat balance equation Keywords: ecology, activity of man, unhydrostatical equalizations of ther mohydrodynamics .

–  –  –

УДК 66.086.2

ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА ПОД ВЛИЯНИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

–  –  –

В представленной статье приводятся результаты экспериментального исследования изменения свойств поливинилхлорида при относительно низких (не приводящих к значительному повышению температуры) дозах поглощенной энергии сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ). Актуальность таких исследований обусловлена с одной стороны, широким использованием данного полимера при изготовлении различных изделий, в частности, для крупнотоннажного производства изолирующих покрытий трубопроводных систем, а с другой, относительно высоким (по сравнению с другими полимерами) показателем поглощения излучения СВЧ-диапазона. Из экспериментальных исследований следует, что при удельной поглощенной энергии менее 10 кДж/кг наблюдается незначительное увеличение прочностных свойств, а при дозе более 30 кДж/кг их снижение по сравнению с немодифицированным образцом. В интервале энергий от 15 до 20 кДж/кг наблюдается увеличение действительной разрывной нагрузки более чем в

1.5 раза. Кроме того, установлено, что в указанном интервале доз облучения СВЧ ЭМИ объемное удельное электрическое сопротивление, определяемое наличием в полимере свободных зарядов и их подвижностью, принимает максимальное значение. С увеличением удельного электрического сопротивления наблюдается снижение свободных зарядов, из-за образования дополнительных связей и конформационных изменений макромолекул, что приводит к увеличению разрывной прочности. Определено, что в интервале доз облучения 10-20 кДж/кг наблюдается уменьшение влагопоглощения в два раза. Уменьшение влагопоглощения можно объяснить увеличением плотности пространственной сетки макромолекул полимера из-за образования поперечных связей. При этом скорость набухания снижается, что свидетельствует о возникновении более жесткой структуры модифицированного полимера. Из экспериментов по определению температуры стеклования и времени до начала дегидрохлорирования можно сделать вывод, что возникновение дополнительных связей между макромолекулами полимера и их конформационные изменения происходит без процесса дегидрохлорирования. Экспериментально доказана принципиальная возможность использования СВЧ излучения для проведения целенаправленной модификации структуры полярных полимеров, обеспечивающей улучшение их физико-механических свойств. Как показывают оценки, предлагаемый способ повышения эксплуатационных характеристик менее энергоемок и более экологичен по сравнению с традиционным способом упрочнения изделий из поливинилхлорида .

Ключевые слова: Микроволновое излучение, поливинилхлорид, разрывная нагрузка, влагопоглощение, электрическое сопротивление Улучшение физико-механических свойств полимерных материалов является актуальный проблемой, решение которой позволяет существенно повысить качество и срок АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) эксплуатации изделий из них. В последние годы опубликовано большое количество работ, в которых приводятся результаты успешного применения сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ) для модификации физико-механических свойств полимерных материалов [1]. При этом наибольший интерес представляет так называемая нетепловая модификация полимеров, когда количество энергии СВЧ ЭМИ поглощенного веществом не приводит к существенному изменению температуры материала, но при этом наблюдается значительное изменение физико-механических свойств. В представленной работе приводятся результаты экспериментального исследования изменения свойств поливинилхлорида при различных дозах поглощенной энергии СВЧ ЭМИ. Актуальность таких исследований обусловлена, с одной стороны, широким использованием данного полимера при изготовлении различных изделий, в частности, для крупнотоннажного производства изолирующих покрытий трубопроводных систем [2], а с другой, относительно высоким (по сравнению с другими полимерами) показателем поглощения излучения СВЧдиапазона. Так, например, как следует из экспериментальных данных приведенных в работе [3], характерная глубина проникновения СВЧ ЭМИ в вещество полимера, при которой вектор напряженности электрического поля уменьшается в е раз (е2,7 – основание натурального логарифма) при частоте излучения 2,45 ГГц составляет для поливинилхлорида ~10 см, полиэтилентефталата ~28 см, полипропилен ~ 34 см, полиэтилен ~41 см .

Экспериментальная установка по исследованию взаимодействия поливинилхлорида с СВЧ ЭМИ (рисунок 1) включает источник микроволнового излучения, а именно, СВЧ генератор 1 непрерывного действия с фиксированной частотой колебаний 2450 МГц и регулируемой мощностью от 60 до 600 Вт. По волноводу 2 электромагнитные волны излучаются в прямоугольную рабочую камеру 4, представляющую собой параллелепипед со следующими размерами: длина 90 мм, ширина 45 мм, высота 60 мм. Изменяя массу образца, время облучения и мощность излучения можно было изменять удельную (кДж/кг) дозу поглощенного излучения .

1 – СВЧ генератор; 2 – волновод соединительный; 3, 5 – фланцы со встроенными мембранами; 4 – рабочая камера (рабочий волновод); 6 – согласующая камера; 7, 8 – штуцера ввода и вывода воды из согласующей камеры соответственно; 9 – термопара; 10 – вольтметр; 11 – амперметр;

12 – корпус установки .

Рисунок 1. Схема лабораторной установки для определения глубины проникновения СВЧ излучения На рисунке 2 представлена экспериментальная зависимость изменения разрывной

–  –  –

1,5 Рисунок 2. Зависимость относительной разрывной прочности от удельной поглощенной энергии Из приведенных зависимостей следует, что при удельной поглощенной энергии менее 10 кДж/кг наблюдается незначительное увеличение прочностных свойств, а при дозе более 30 кДж/кг их снижение по сравнению с немодифицированным образцом. В интервале энергий от 15 до 20 кДж/кг наблюдается увеличение действительной разрывной нагрузки более чем в 1,5 раза. Из этого же графика видно, что в указанном интервале дозы облучения СВЧ ЭМИ объемное удельное электрическое сопротивление, определяемое наличием в полимере свободных зарядов и их подвижностью, принимает максимальное значение. Таким образом, можно предположить, что с увеличением удельного электрического сопротивления наблюдается снижение свободных зарядов, из-за образования дополнительных связей и конформационных изменений макромолекул, что приводит к увеличению разрывной прочности .

Влагопоглощение полимерных пленок используемых для изоляционных покрытий является, наряду с механической прочностью, адгезией, одним из определяющих параметров .

На рисунке 3 представлены зависимости влагопоглощения поливинилхлоридной пленки модифицированной в СВЧ электромагнитном поле от времени экспозиции. Так же как и в предыдущем случае в интервале доз облучения 1020 кДж/кг наблюдается уменьшение влагопоглощения в два раза. Уменьшение значений можно объяснить увеличением плотности пространственной сетки макромолекул полимера из-за образования поперечных связей. При этом скорость набухания снижается, что свидетельствует о возникновении более жесткой структуры модифицированного полимера .

Для выявления механизма влияния СВЧ ЭМИ на структуру поливинилхлорида были проведены исследования методом дифференциально-сканирующей калориметрии, позволяющие определить температуру стеклования, температуру и время начала выделения хлорводорода и теплоемкость полимера. Экспериментальные исследования проводились с использованием прибора DSC Q200 в режиме ступенчатого нагрева со скоростью 10 0 С/мин .

Результаты экспериментов приведены на рисунке 4 .

Как видно из приведенных графиков в интервале доз от 12 до 23 кДж/кг наблюдается увеличение времени и температуры начала выделения хлорводорода. Увеличение времени

–  –  –

0,0030 0,0025 0,0020 0,0015 0,0010 0,0005 0,0000

–  –  –

0С 156,5

–  –  –

Рисунок 4. Зависимость времени и температуры начала выделение хлорводорода от удельной поглощенной энергии Из результатов экспериментов по взаимодействию поливинилхлорида с электромагнитным излучением сверхвысокочастотного диапазона следует, что существует интервал доз облучения 1020 Дж/кг, при которой наблюдается возникновение дополнительных связей между макромолекулами полимера и их конформационные изменения, приводящие к увеличению механической прочности, электрического сопротивления и уменьшению влагопоглощения .

Кроме того, предлагаемый способ улучшения эксплутационных характеристик менее энергоемок и более экологичен по сравнению с традиционным способом упрочнения [5], при котором энергетические затраты составляют ~4080 кДж/кг. Это создает возможность разработки эффективной технологии [6] и аппаратов [7-9] с применением электромагнитного излучения для улучшения эксплутационных характеристик изделий из поливинилхлорида .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Список литературы 1 Калганова С.Г. Электротехнология нетепловой модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 05.09.10 – Электротехнология. – Саратов, 2009 .

2 К.Д.Басиев, А.А.Бигулаев, М.Ю.Кодзаев. Механо-коррозионные процессы в грунтах и стресс-коррозия в магистральных нефтегазопроводах // Вестник владикавказского научного центра. – 2005. – Том 5. – №1. – с.47-53 3 Шулаев Н.С., Абакачева Е.М., Сулейманов Д.Ф. Исследование физико-механических свойств полимерных материалов, модифицированных в электромагнитном поле СВЧдиапазона // Бутлеровские сообщения. – 2011 г. – Т.24. – №1. – с.95-98 .

4 Шулаев Н.С., Сулейманов Д.Ф. и др. Исследование термостабильности поливинилхлорида, модифицированного в электромагнитном поле СВЧ–диапазона // Нефтегазовое дело. – 2012. – Т.10. – №2. – с.79-81 5 Каргин В.А. Энциклопедия полимеров. – Т.1 А–К. – М.: Сов. Энц. 1972. – 1224 стр. с илл .

6 Патент РФ № 2461586 Способ производства полимерной пленки // Сулейманов Д.Ф., Шулаев Н.С. и др. Заявл. 05.08.2010. Опубл. 20.09.2012 Бюл. № 21 .

7 Патент РФ № 118818 Сверхвысокочастотная электромагнитная установка для модификации полимерных пленок // Сулейманов Д.Ф., Шулаев Н.С. и др. Заявл.27.12.2010;

Опубл. 27.07.2012. Бюл.№26 8 Патент РФ №139814 Сверхвысокочастотная электромагнитная установка для модификации полимерных пленок // Сулейманов Д.Ф., Шулаев Н.С. и др. Заявл.26.11.2013;

Опубл. 27.04.2014. Бюл.№12 9 Патент РФ №145191 Установка для нанесения изоляционного ленточного покрытия на трубопровод // Сулейманов Д.Ф., Шулаев Н.С. и др. Заявл.13.11.2013; Опубл. 10.09.2014 Бюл.№25

–  –  –

В статье рассмотрена деятельность компании западные МЭС «АО КЕGОС», вопросы потерь электроснабжения, приведена структурная схема анализа потерь электроэнергии, примеры определения нагрузочных и условно-постоянных потерь .

Ключевые слова: потери электроэнергии, структура потерь, компания, западные МЭС, КЕGОС .

В первые годы независимости Казахстана Правительство Республики Казахстан приняло некоторые меры по структурной перестройке управления энергетической системой Казахстана. Было создано АО Казахстанская компания по управлению электрическими сетями- KEGOG (KazakhstanElectricityGridOperatingCompany), которое явилось системным оператором Единой Энергетической Системы СЭС Республики Казахстан и осуществляющей функции по оказанию системных услуг по передаче электрической энергии по национальной электрической сети (НЭС) напряжением 220…1150 кВ .

Компания управляет потоками электрической энергии в масштабах страны, АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) регулирует ее направление и объемы в зависимости от потребностей получателей. Связь между генерирующими электрическими станциями, оптовыми потребителями в лице крупных промышленных предприятий и распределительных электросетевых компаний обеспечивают 24,5 тысячи километров высоковольтных линии электропередач и 76 опорных подстанции. Это стратегические активы компании, формирующие НЭС .

Структурно Компания состоит из 9 филиалов межсистемных электрических сетей (филиал МЭС), расположенных во всех трех региональных энергетических зонах Казахстана и филиала Национального диспетчерского центра Системного оператора (НДЦ СО), в оперативном ведении которого находятся все филиалы МЭС и дочерней зависимой организации АО «Энергоинформ», осуществляющей функцию оперативной поддержки информационно-телкоммуникационного комплекса .

АО “KEGOC” входит в группу фонда “Самрук-Казына”. Услуги, оказываемые компанией KEGOC, регулируется государством. Свою деятельность компания осуществляет в соответствии с действующими международными стандартами ISO 14001, OHSAS 18001, ISO 9001 .

В компании завершается крупный инвестиционный проект «Модернизация Национальной электрической сети Республики Казахстан», в рамках которого было заменены устаревшее высоковольтное оборудование 110-220-500кВ, средства релейной защиты и автоматики (РЗА). Успешно введены в работу две цепи линии электропередачи 500кВ транзита Север – Юг Казахстана, Северный Казахстан – Актюбинская область, подстанция 500кВ “Алма” в Алматинской области. Завершается третий транзит Север – Юг, строительство которого осуществляется в два этапа: Экибастуз – Семей – Усть-Каменогорск (запуск состоялся в октябре 2016 года) и Семей – Актогай – Талдыкорган. Тем самым обеспечится надежность электроснабжения и покроется дефицит электроэнергии на востоке и юге .

У компании KEGOC есть четкое видение относительно своего перспективного развития. В срок до 2025 года компания планирует реализовать ряд приоритетных инвестиционных проектов. Дальнейшее развитие сетевой инфраструктуры электроэнергетики тесно связано с генерирующим сектором .

Филиал «Западные межсистемные электрические сети» AO KEGOC образован в июле 1998 года.

Основной целью деятельности филиала является:

Осуществление передачи мощности и электроэнергии по электрическим сетям с шин подстанции и электрических станций в установленных объемах и режимах, задаваемых НДЦ СО;

Формирование оптимальной схемы электрических сетей с точки зрения надежности экономичности .

«Западные МЭС» (Атырау) расположены в Атырауской и Мангистауской областях и не связаны с ЕЭС Казахстана. Энергоисточники: Мангышлакский атомно – энергетический комбинат (МАЭК), включающий Актауские ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 И ТЭЦ-3 (ГРЭС), электростанция регионального значения – Атырауская ТЭЦ, электростанции местного значения (Тенгизские ГТЭС и ТЭЦ АО АНПЗ) В имущественный комплекс филиала входят высоковольтные линии электропередачи 220кВ общей протяженностью 1679,5 км (по цепям), а также 5 подстанций напряжением 220 кВ, суммарной мощностью 950 МВА в том числе:

ЛЭП – 220 кВ – 1679,5 км

А так же 5 подстанций напряжением 220 кВ, суммарной мощностью 950 МВА:

«Атырау», «Индер», «Кульсары», «Бейнеу», «Сай-Утес» .

Это завершение модернизации ОРУ-220 кВ на ПС «Бейнеу», согласно которой произведена замена всех морально и физически устаревших воздушных выключателей 220 кВ на современные элегазовые. До конца текущего года будут произведены аналогичные работы по модернизации ОРУ-220 Кв «Тенгиз». Продолжаются работы по подготовке работы электрических сетей и подстанций филиала в осеннее-зимний период максимумом АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) нагрузки. По итогам 2015 года подстанция 220 кВ «Атырау» филиала «Западные МЭС» была признана лучшей из 72-х подстанций Национальной Электрической системы Казахстана .

Сейчас Атырауская и Мангистауская области являются динамично разв ивающимися регионами, где наблюдается большой рост потребления электроэнергии. Здесь реализовываваются проекты по присоединению крупных производителей и потребителей электроэнергии к сетям АО «KEGOC». А именно таких так: АО «КТК-К» на данном этапе проводятся пусконаладочные работы по этому субъекту, Интегрированный газохимический комплекс, проект акимата Атырауской области ПС «Нурсая»-110 кВ, Электростанции Кашаган (NCOCN.V.), расширение ТЭЦ ТОО «Атырауский НПЗ», магистрального водовода АО «КазТрансОйл», Атырауской ТЭЦ и другие. Компания лице филиала «Западные МЭС»

также принимает участие в обновлении комплексного плана развития береговой полосы казахстанского сектора Каспийского моря (КСКМ) в рамках Государственной программы освоения КСКМ, утвержденной Поставлением Правительства РК .

В 2019 году начинается реализация Проекта «Объединение энергосистемы Западного Казахстана с ЕЭС Казахстана» и проекта «Строительства ВЛ – 220 кВ Уральск – Атырау и Кульсары – «Тенгиз», расширение ПС 220 Кв «Уральская», «Правобережная», «Индер», «Атырау», «Кульсары», «Тенгиз». Однако, учитывая быстрые темпы развития региона, сроки реализации данного проекта пересмтариваются, и возможно, строительство перенесут на более близкие сроки. Компания ведет постоянную работу по повышению надежности предачи электроэнергии потребителям с учетом растущих потребностей развивающейся экономики .

Электроэнергетический комплекс Казахстана сейчас и в будущем – один из приоритетных секторов экономики, который должен развиваться на базе высокоэффективных технологий, как динамично сбаланстрованная система энергетика – экономика – природа – общество, обеспечивать постоянное снижение энергоемкости внутреннего валового продукта страны. Он также призван сохранить и укрепить энергетическую независимость и безопасность Республики .

Электроэнергетике также принадлежит доминирующая роль в решении задачи повышения качества жизни народа Казахстана, а «Западные МЭС» АО KEGOC буду вносить свой вклад в обеспечение надежного и эффективного оказания системных услуг по передаче электрической энергии .

Одной из основных проблем в магистральных электрических сетях является анализ потерь электрической энергии, которые включают в себя составляющие различной природы:

технологические потери (технические потери, расход на собственные нужды подстанции, недоучи электроэнергии) и коммерческие потери .

Технические потери (основные потери) - это нагрузочные, потери условнопостоянные и климатические. (рис. 1)

–  –  –

При использовании эквивалентного сопротивления разветвленной линии Rэ и электроэнергии W, отпущенной в линию по головному участку за Т часов, формула для расчета нагрузочных потерь электроэнергии имеет вид

–  –  –

где- коэффициент формы графика нагрузки;

А=R(1+ 2 ) /U2 – постоянный коэффициент, связывающей потери электроэнергии с ее отпуском за время Т .

К основным условно-постоянным потерям отнесены потери холостого хода в силовых трансформаторах

–  –  –

где Ui-напряжение на вводах трансформатора в i-м режиме. Проведение аналитических (оперативных) и оконечных (на основе обобщенных данных о схеме сети) расчеты потерь позволили осуществлять анализ влияния на потери изменении схем и снизить потери в компании до 15%

–  –  –

1. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов/Ю.С. Железко-М: ЭНАС, 2009

2. Сибикин Ю.Д., и др. Электроснабжение промышленных предприятий и установок:

учебное пособие / Ю.Д.Сибикин, М.Ю.Сибикин., В.А.Яшков-3-е изд.-М-.:ИНФА-М, 2015 Бл маалада Батыс БМ «А KEGOC» компаниясыны ызметі арастырылды жне электрмен жабдытауды шыын сратары келтірілген, рылымды слба анализін электр шыындарын талдау, жктемелік шыын жне шартты трдегі траты шыынын анытау мысалдары .

–  –  –

The article describes the activities of the Western MES "JSC KEGOC" and questions of power loss are given a block diagram of the analysis of power losses, and examples of the determination of the load of fixed losses .

Keywords: power losses, loss of structure of the company, the Western MES, KEGOC .

УДК 621.313

ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ПРИВОДОВ КАК

СРЕДСТВА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА ОБЪЕКТАХ ЖКХ

–  –  –

Рассмотрены проблемы и перспективы внедрения автоматизированных систем подкачки воды с использованием частотных преобразователей .

Ключевые слова: электропривод, энергопотребление, энергосбережение, жилищнокоммунальное хозяйство Одним из источников уменьшения экономических затрат и установки оптимальных режимов работы системы водоснабжения в многоэтажных домах для управляющих компаний в ЖКХ является внедрение автоматизированных систем подкачки воды с использованием частотных преобразователей. Практика использования частотных преобразователей показывает, что срок окупаемости их внедрения составляет менее одного года. Реализация данного проекта позволяет достичь двух основных целей: снизить расход электроэнергии, воды и тепла и значительно снизить вероятность аварий в системах холодной и горячей воды у потребителей, а также на сетях .

Наибольший эффект от внедрения данного мероприятия прослеживается при установке ЧРП на насосы горячего и холодного водоснабжения ТП, поскольку их режимы работы отличаются наибольшей нерегулярностью .

В качестве причин, согласно которым предлагаемое мероприятие до сих пор не реализуется на объектах ЖКХ Казахстана в массовом масштабе во всех регионах, можно назвать следующие:

- сокращение и низкий уровень заработной платы работников ЖКХ привели к тому, что эксплуатация систем теплоснабжения свелась только к поддержанию их жизнедеятельности .

- повсеместно наблюдается отсутствие средств для оптимизации режимов теплоснабжения; все имеющиеся средства, как правило, направляются на оплату долгов, топлива и электроэнергии, а остаток на крайне необходимые ремонтные работы .

На сегодняшний день единственной эффективной мерой для развития данного мероприятия и других энергосберегающих мероприятий в масштабах страны остается распространение информации рекламного характера. Источниками являются, как правило, энергоаудиторские фирмы и производители ЧРП. Так как установка ЧРП является мероприятием с малым сроком окупаемости, внедрение данного мероприятия не требует во многих случаях бюджетного финансирования со стороны администраций городов .

Проблема, которую планируется решить путем реализации мероприятия, состоит в несовершенстве используемого насосного оборудования, применяемого в тепло- и водоснабжении. Насосное оборудование на ТП и повысительных станциях устанавливается с резервом по напору от 15% до 50%, поскольку при его подборе учитывается перспектива застройки района и суточные колебания напоров холодной воды, обеспечиваемых АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) водоснабжающими организациями .

Кроме того, разбор воды потребителями в течение суток очень неравномерен: ночью практически отсутствует, а в утренние и вечерние часы находится на максимальном уровне .

А поскольку насосы работают с одинаковой мощностью в течение суток, напор резко увеличивается в часы минимального водоразбора, и наоборот, падает в пиковые часы. При пуске насоса, не оснащенного частотно-регулируемым приводом, происходит гидравлический удар, способный повредить как разводящие сети, так и в нутренние сантехнические системы в присоединенных зданиях .

Другая проблема, связанная с невозможностью регулирования производительности насосного оборудования, состоит в нерациональном расходе энергетических ресурсов электрической и тепловой энергии, а также воды. Электрическая энергия расходуется по максимальной производительности насоса, хотя в ночные часы, ее расход мог бы быть снижен. Избыточный напор в системе в часы минимального разбора приводит к повышенным утечкам, что приводит к перерасходу холодной воды, тепла на приготовление горячей воды, а как следствие, объема канализирования стоков .

Одним из источников уменьшения экономических затрат и установки оптимальных режимов работы системы водоснабжения в многоэтажных домах для управляющих компаний в ЖКХ является внедрение автоматизированных систем подкачки воды с использованием частотных преобразователей. Практика использования частотных преобразователей показывает, что срок окупаемости их внедрения составляет менее одного года. Реализация данного проекта позволяет достичь двух основных целей: снизить расход электроэнергии, воды и тепла и значительно снизить вероятность аварий в системах холодной и горячей воды у потребителей, а также на сетях .

Установка частотно-регулируемых приводов позволяет обеспечить минимально необходимые напоры в системе, и, кроме того, плавный пуск насосов, что, в свою очередь приводит к продлению ресурса ТП и тепловых сетей. Установка ЧРП является хорошо зарекомендовавшим себя энергосберегающим мероприятием, массово применяемым за рубежом. Применяемые технологии являются испытанными, оборудование для ЧРП массово выпускается многими отечественными и иностранными производителями. Установка ЧРП в тепловых пунктах выгодна и потребителям, поскольку позволяет сэкономить средства на оплату холодной и горячей воды, а также канализирование стоков. Соответственно снижается объем бюджетных субсидий на компенсацию коммунальных платежей населению .

Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:

роста цен на энергоресурсы;

роста благосостояния населения;

введением новых экологических требований;

других факторов .

Для получения максимального эффекта от мероприятия проводится предварительное обследование насосного оборудования, изучаются гидравлические режимы работы. По результатам обследования выполняется проект на установку ЧРП и предлагаются мероприятия по замене насосов и запорной арматуры, что в совокупности повышает эффективность реконструкции .

Наибольший эффект от внедрения данного мероприятия прослеживается при установке ЧРП на насосы горячего и холодного водоснабжения, поскольку их режимы работы отличаются наибольшей неравномерностью .

В качестве причин, согласно которым предлагаемое мероприятие до сих пор не реализуется на объектах ЖКХ Казахстана в массовом масштабе во всех регионах, можно назвать следующие:

- сокращение и низкий уровень заработной платы работников ЖКХ привело к тому, что эксплуатация систем теплоснабжения свелась только к поддержанию их жизнедеятельности .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40)

- повсеместно наблюдается отсутствие средств для оптимизации режимов теплоснабжения; все имеющиеся средства, как правило, направляются на оплату долгов, топлива и электроэнергии, а остаток на крайне необходимые ремонтные работы .

На сегодняшний день единственной эффективной мерой для развития данного мероприятия и других энергосберегающих мероприятий в масштабах страны остается распространение информации рекламного характера. Источниками являются, как правило, энергоаудиторские фирмы и производители ЧРП. Так как установка ЧРП является мероприятием с малым сроком окупаемости, внедрение данного мероприятия не требует во многих случаях бюджетного финансирования со стороны администраций городов .

Жиілік трлендіргіштерін олдану арылы автоматтандырылан су соры жйелері мселелерін жне енгізу келешегі арастырылан .

Тйін сздер: электржетегі, энергия ттыну, энергияны немдеу, трын й-коммуналды шаруашылы .

The problems and prospects of implementation of automated water pumping systems using frequency converters .

Keywords: Electric drive, power consumption, energy savings, housing and utilities .

УДК 621.315.1:621.3.056

–  –  –

Маалада уе желілеріндегі мз атан сымдарды жел тіндегі билеулеріне ысаша талдау жасалан. Мзды сымдар билеулеріні сипаттамалары, билеу механизмі жне билеулеріні Ден-Гартог бойынша орнытылы критериі арастырылан. Маала соында билеу оиаларыны сипаттамаларына атысты ысаша орытындылар келтірілген Тйін сздер: уе желілері, сымдарды билеуі, автотербеліс, Ден-Гартог бойынша орнытылы .

ткен асырды 20-30 жылдарынан бастап уе желілеріндегі мз атан сымдарды жел тіндегі тербелістері зерттеле бастаан [1,2,3]. Тменгі жиіліктегі жоары арынды мндай тербелістерді ылыми тілде мзды сымдарды билеуі (пляска проводов) деп атап кеткен .

Сымдарды билеуі детте энергожйелерді сенімділігін тмендетеді. Сымдар мен найзаайдан орайтын тросты билеуі кезінде трос пен сым араларында синхронды емес тербелістер туындап, сымдарды зара немесе сым мен тросты зара ауіпті жаындасулары орын алады. Бл жадай з кезегінде сымдарды ыса тйыталуларына алып келеді де, сымдарды жануы жне зілуімен аяталады. Сымдарды билеулеріні е басты аупі де осы болып табылады. Сонымен атар жоары арындылыпен билеу кезінде, кей жадайларда арматураларды, ошаулаыштарды, тіректерді заымдайтындай динамикалы кштер де пайда болады. Осыан орай, сымдарды билеулерін зерттеу жалпы сенімділік мселелеріні бірі болып табылады .

азіргі тада мзды сымдарды билеу оиаларымен АШ, Канада жне европалы елдерді барлыы дерлік белсенді трде айналысады. Жаын шет елдерден Украина, Беларуссия, Ресей, ырызыстанды атап туге болады .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Мзды сымдар билеулеріні сипаттамалары .

1 .

Билеу кезінде сымны ртрлі ималарыны озалысы жалпы жадайда сызыты жне айналмалы тербелістерден трады. Сызыты озалуларды негізгі сипаттамаларын анытау шін арапайым жадай - сымдарды вертикаль жазытыта тербелуін арастырамыз. 1-суретте тербелісті бірнеше трлеріне сйкес билеулері крсетілген .

Билеу параметрлерді бірі - пролет аралытаы жартылай толын саны болып табылады. Бір жартылай толынды тербелістерді (1-исы) сымыны штарында екі озалмайтын нктелері болады. Билеуді траталан режиміне детте трын толындар (стоящая волна) сйкес келеді. Мндай тербеліс кезінде сымны барлы ималарыны жартылай толын аймаындаы озалыс баыты бірдей болады, бір уаытта е жоары жылдамды аймаынан теді жне шеткі (жоары жне тменгі) орындара жетеді .

Бір пролет шегіндегі екі жартылай толынды тербелістер (2-исы) штарында екі жне аралыты ортасында бір озалмайтын нктелері бар толы бір толын болып табылады. Сым нктелеріні бірінші жне екінші жартылай толындарда озалуы арамаарсы жатара баытталан. 3-исыта трт озалмайтын нктелері бар ш жартылай толынды билеу бейнеленген. Аралытаы жартылай толын санын m деп, аралы зындыын деп белгілейміз. Дірілдеуді е ауіпті трі жартылай толын саны 4-ке дейінгі тербелістер болып табылады. m 4 болан кезде тербелістер ауіптілігі аз болып келеді .

Тербеліс кезінде озалмайтын сым нктелері тйіндер деп аталады, оларды саны m +1 те. Тйіндер арасында ортада орналасан сым айматары е кп озалыстарымен сипатталады жне байламдар деп аталады. Оларды саны жартылай толындар санына m те. Байламдаы сымны тепе-тедік кйіне арай е жоары ауытуын амплитуд а деп аталады, ал байламдаы сымны шеткі ауытуы арасындаы араашыты арын деп аталады. Тірек пен тйіндер арасындаы араашыты тмендегі рнекпен айындалады .

–  –  –

Кей жадайларда айналмалы жиілік О деген ым олданылады (лшем бірлігі радиан секунд) .

w А, w жне T араларындаы туелділік келесі формуламен аныталады (2) Сымны билеу задылыы келесі функциямен сипатталады .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) y=f(z,t) (3) мнда, у - сым нктесіні тіректен z ашытытаы (айнымалы координата) ауытуы; t уаыт Жалпы жадайда мзды сым вертикал жазытыпен оса горизонталь жазытыта да тербеледі. Кп жадайларда билеу кезіндегі сымны горизонталь озалыстары вертикаль озалыстара араанда маызды емес. Сым нктелері озалыстарыны траекториясы эллипс трінде бейнеленеді. 2-суретте мысал ретінде бірнеше фазалар шін осындай траекториялар крсетілген .

–  –  –

Билеу оиалары детте сыма атан аэродинамикалы орнысыз мз профиліні жел тран кездегі орнысыз кйге тсуіні салдарынан туындайды. Тербеліс кезінде туындаан аэродинамикалы кштер мен аэродинамикалы момент уе желісінде шпейтін тербеліс туындатады. Соы зерттеулер нтижесі бойынша туындаан тербелісті автотербеліс атарына жатызады. Осы орайда, уе желісін автотербелісті жйе ретінде арастырса, онда оны рылымын келесі трде крсетуге болады (3-сурет) .

Автотербелісті пайда болу шартыны негізінде мз атан сымдарды сызыты тербелісі мен бршты тербелісіні зара серлесуі жатыр. Желді уе желісіне берілетін траты энергиясы мзды сымны тербелісі кезіндегі брылу дрежесімен млшерленіп отырылады. Ал брылу брышы з кезегінде сымны сызыты озалысымен реттеліп отырылады деуге болады. Блайша туындаан периодтты орныты тербеліс сырттан берілетін жел энергиясыны дегейі згермейінше біралыпты кйін сатап ала береді .

Жел жылдамдыы згерген жадайда, автотербелісті параметрлері де (жиілігі, сызыты жне брышты амплитудалары) згереді. Бл жерде кері байланысты атаратын функциясы - сызыты жне брышты тербелістерді зара йлестіру (синхронизациялау) болып табылады .

Ден Г артог бойынша автотербеліс орнытылыы 3 .

1934 жылы Ден-Гартог арапайым тербелмелі жйе шін, яни, жел тінде орналасан, серіппеге ілінген мз атан сымны кесіндісі шін тербеліс механизмін айындап берді (4 сурет). /2/ ебекте сымдарды билеуі автотербелісті процесске жататындыы крсетілді жне тербеліс орнытылыыны критериі аныталды .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) 4-сурет. Серіппеге ілінген мзды сымды имитациялаушы кесінді детте автотербеліс тербелмелі жйеге сер етуші аэродинамикалы кштер мен аэродинамикалы моментті нтижесінде туындайды. Бл кштер мен момент з кезегінде аэродинамикалы коэффициенттерге туелді туындайтыны белгілі. Коэффициенттер аэродинамикалы бырда белгілі бір профильді рлеу арылы айындалады (эксперименталды жолмен). 5-суретте серіппеге ілінген мзды сымды имитациялаушы кесіндіні эксперименталды тсілмен лынан аэродинамикалы сипаттамасы келтірілген .

C L аэродинамикалы ктергіш кш коэффициенті; C D аэродинамикалы кедергі коэффициенті 5-сурет. Мзды сымды имитациялаушы кесіндіні аэродинамикалы сипаттамасы Ден-Гартог з ебегінде тербелісті пайда болуы аэродинамикалы коэффициенттерді сипаттамаларына туелді болып келетіндігін крсетті .

Ден-Гартог бойынша, орныты тербелісті туындату шін аэродинамикалы ктергіш кш коэффициентіні жеткілікті айматаы згерісіні клбеулігі теріс табалы болу ажет .

Бл критерий мына формулалар бойынша айындалады: тербелмелі жйе орнысыз, егер (4) тербелмелі жйе орныты, егер (5) Мзды сымдарды жел тіндегі билеулерін зерттеу бойынша ысаша орытынды .

4 .

Мзды сымдарды жел тіндегі билеулерін зерттеуге талай ебектер арналан .

Соларды іштерінен біразы тменде келтірілген /1-8/.

Сымдарды билеу оиаларын зерттеуге арналан кптеген ебектерді шолу нтижесінде тмендегі ысаша орытындыларды шыаруа болады:

1) Мзды сымдарды билеулері желі кернеулеріне, оларды конструктивтік ерекшеліктеріне, сымдарды маркаларына жне механикалы кернеу млшеріне туелсіз АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) туындайды .

2) Билеу оиаларыны уаыт бойынша затыы жалпы жадайда бірнеше тулікке созылуы ммкін. Бірата, билеуді басым кпшілігі 6 саата дейінгі мерзімді амтиды .

3) Билеу кездеріндегі ауа темературасы жалпы жадайда 0 0 С минус 160 С аралытарында жатады. Бірата билеуді басым кпшілігі (90 % оиада) ауа температ урасы 00 С минус 100 С боланда орын алан .

4) Сымдарды билеуі негізінен жел жылдамдыыны 5 - 15 м/сек диапазонында орын алады. Жел аыныны орташа жылдамдыы 11 м/сек райды;

5) Мз атан сымдарды билеуі кезінде е кп туындайтын апатты жадайлара сымдар мен арматураларды заымдануын айтуа болады. Біршама аз апатты оиалара тіректерді жне оларды элементтеріні заымдануы жатады .

Кп жадайларда сымдарды билеуі кездерінде уе желілеріні заымданулары орын алмайды, бірата желілерді тоыраулары орын алады (мысала ыса тйыталу нтижесінде) .

дебиеттер

1. Власов И.И. Исследования автоколебаний проводов контактной подвески.-Труды ВНИИЖТ, вып. 138, изд. Трансжелдориздат, 1957

2. Ден-Гартог Дж. П. Теория колебаний. - М.: Гостехиздат, 1942

3. Миронов Е.П. Пляска проводов на воздушных линиях /брошюра изд. ВНИИТОЭ/.М.- Л.:Госэнергоиздат, 1955Бекметьев Р.М., Жакаев А.Ш., Ширинских Н.В. Пляска проводов воздушных линий электропередачи. Изд. «Наука» КазССР, Алма-ата, 1979Яковлев Л.В .

Пляска проводов на воздушных линиях электропередачи и способы борьбы с нею.- М.:

«Энергопрогресс», 2002, 96 стр .

4. Ванько В.И. Математическая модель пляски проводов ЛЭП. // Изв. вузов .

Энергетика.- 1991., №1, стр. 36-42

5. Ржевский С.С. Физико-математическая модель пляски проводов воздушных линий электропередач без крутильных колебаний. - Известия вузов «Энергетика», 1975, №7

6. Усманов Ф.Х., Башкатов А.Ф., Максимов В.А. Пляска проводов в сельских сетях 6кВ.- «Электрические станции», № 11, 1972 В статье отражен характер колебаний при пляске, механизм возникновения колебательных процессов, критерий устойчивость пляски по Ден-Гартогу. В конце статьи на основе литературного обзора делается обобщающие выводы по пляске проводов .

Ключевые слова: воздушная линия, пляска проводов, автоколебания, устойчивость по ДенГартогу .

The article reflects the nature of the oscillations in the dancing, the mechanism of kolebatel’nih processes, the criterion of stability of dancing in Den Gartogu. At the end of the article, on the basis of the literature review is generalization of dancing of the wires .

Keywords: line dancing, wires, self-exciting oscillation, sustainability in Den Gartog .

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА И РАЗВИТИЕ

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

–  –  –

В статье приведена информация о новых видах топлива из углей, сланцах, битуминозных парод, водородной энергетике. Показана эффективность применения водородной энергетики и технология получения водорода для использования в АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) промышленности и получение электроэнергии и тепла. Наравне с использованием новых видов топлива развивается альтернативная энергетика из которых приемлемой в Казахстане является ветро- и солнечная энергетика .

Ключевые слова: жидкие, газообразные, твердые топлива, водородная энергетика возобновляемые источники энергии, ветроэнергетика, солнечная энергетика .

Новые виды жидкого и газообразного топлива. Нефть «синтетическую» и газ, полученные из угля, дополнительные углеводородные ресурсы, представленные органической составляющей горючих сланцев, битуминозных пород, топливные спирты, а также водород, относят к новым видам жидкого и газообразного топлива .

Уголь, горючие сланцы и битуминозные породы являются главными перспективными источниками получения жидкого и газообразного топлива. Потенциальные запасы содержащегося в них углеводородного сырья намного превосходят известные запасы нефти и природного газа. По мнению многих специалистов, водород способен заменить ископаемое органическое топливо в таких сферах его потребления, как авиация, автотранспорт, коммунально-бытовой сектор и т.д. При этом ресурсы водорода (если в качестве его источника рассматривать воду) практически не ограничены .

Синтетическое топливо из углей. Большое значение имеет создание промышленной технологии получения синтетических жидких топлив на базе огромных запасов бурых и каменных углей, в состав которых входят органические и минеральные компоненты .

К настоящему времени разработаны и проходят проверку новые технологические схемы и процессы, внедрение которых значительно расширит масштабы комплексной переработки углей.

К таким процессам в первую очередь относятся:

Высокоскоростной пиролиз (полукоксование)- процесс последовательного нагрева предварительно измельченного до пылевидного состояния угля сначала газовым до температуры 3000 С (сушки) .

Гидрогенизация – процесс получения жидких и газообразных продуктов из углей под давлением 10 МПа, при температуре 420…..430 0 С и объемной скорости 0,8…1 ч-1 .

Термическое растворение – технология получения из углей тяжелых жидких экстрактов и выработки синтетической нефти и моторных топлив путем деструктивной гидрогенизации продуктов термического растворения .

Горючие сланцы. Кроме России добычу горючих сланцев и производство синтетического топлива в промышленных масштабах осуществляют в Китае, США, Германии, Великобритании, Индии, Японии, Марокко, Австралия. Разработаны различные варианты добычи и переработки сланцев. Все они предусматривают термическое разложение с получением синтетических топлив и побочных продуктов – серы, аммиака, кокса и т.д .

Битуминозные породы. Это комплексное органоминеральное сырье, которое при термическом воздействии способно выделять органическую составляющую являющуюся заменителем нефти, а минеральные остатки, остающиеся после отделения «синтетической»

нефти, являются прекрасным сырьем для строительной и дорожной индустрии .

Месторождения и скопления битуминозных пород довольно многочисленны и географическое размещение их крайне неравномерно .

Спиртовые топлива. Как компоненты моторных топлив спирты – метанол, этанол ранее в периоды острой нехватки топлива уже использовались. В настоящее время за рубежом наибольший практический опыт накоплен по использованию этилового спирта .

Значительный интерес к спиртовым топливам, особенно метанольному, обусловлен рядом причин, из которых главными являются: в экологическом отношении такие топлива более приемлемы, чем синтетический бензин и другие не нефтяные топлива, хран ение и распределение аналогично бензину, их применение дает возможность достичь повышения топливной экономичности двигателя .

Водородная энергетика. Водород – первый элемент Периодической системы элементов и самый распространенный во Вселенной. На Земле по числу атомов в АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) соединениях (17%) водород занимает второе место после кислорода (52%) .

Водород обладает очень высокой теплотой сгорания: при сжигании 1 г водорода получат 28,6 кал тепловой энергии (при сжигании 1 г бензина -11,2 кал), его можно транспортировать и распределять по трубопроводам, как природный газ. Главным преимуществом водородной энергетики является возможность экономии традиционного энергетического сырья за счет широкого использования водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (как в чистом виде, так и в виде добавки) и газотурбинных двигателей (авиатранспорт, электроэнергетика) .

Для получения водорода в промышленных масштабах используются следующие технологии:

паровая и парокислородная конверсия природного газа и углеводородов нефти;

газификация угля;

электролиз воды и водяного пара;

термохимическое и термоэлектрохимическое разложение воды;

плазмохимическое разложение воды и сероводорода;

физические методы выделения водорода из смесей .

Из таблицы 1 видно, что в настоящее время 96% водорода добывается из невозобновляемых ископаемых источников, что еще более осложняет решение экологических проблем .

Таблица 1. Промышленное производство водорода Сырье Доля производимого водорода, % Природный газ 48 Нефть 30 Уголь 18 Вода(электролиз) 4 Структура водородной экономики включает в себя различные компоненты (рис .

1) Источники

–  –  –

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Возобновляемые источники энергии в Казахстане. В последнее время в энергетике Казахстана намечен ряд преобразований, которые были обусловлены стремлением государства улучшить состояние энергетики и усилить энергетическую безопасность .

Правительством республики Казахстан принята Программа развития электроэнергетики до 2030 года (2007 г), являющаяся частью государственной стратегии развития страны до 2030г.,приняты Концепция дальнейшего развития рынка электроэнергии (2011 г.) и «О поддержке ВИЭ (2009 г)», «Национальная Программа развития ветроэнергетики в Республике Казахстан до 2015 г.с перспективой до 2030 г.(2003г)» .

Альтернативой централизованному электроснабжению на базе крупных, в основном, угольных электростанций, с учетом целей и задач, поставленных в Концепции перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2003-2024 годы, а также международных обязательств Республики Казахстан по выполению программ и мероприятий по предотвращению воздействия на изменение климата (Киотский протокол), является возобновляемые источники энергии (ВИЭ) .

Казахстан обладает значительными ресурсами возобновляемой энергии в виде гидроэнергии, энергии солнца, ветроэнергии, биомассы, из которых наиболее развитой и эффективной являются ветроэнергетики и солнечная энергетика .

Ветроэнергетика. Сфера экономически целесообразного применения ветроустановок в современных условиях ограничивается в основном районами, имеющими децентрализованное энергоснабжение, благоприятные ветровые условия и возможность эксплуатации ветроустановок в течение большей части года .

Потенциальные ресурсы энергии ветра характеризуются следующими показателями .

Ветровая энергия зависит от скорости и силы ветра и изменяется от 16 Вт/м 2 (скорость 20 м/с, сила – 10 баллов) до 15000 Вт/м2 (скорость -30 м/с, сила – 12 баллов). Теоретически на 1 м2 территории в зависимости от скорости ветра может быть использовано около 57% ветровой энергии, практически – не более 33% .

Перспективными для Казахстана являются следующие направления развития ветроэнергетики:

- автономные ВЭС малой мощностью от 2,5 дот 100 кВт для питания обособленных проектов;

- энергетические комплексы средней мощностью 200-800 кВт для питания рассредоточенной нагрузки на территориях с низкой плотностью населения;

- энергетические комплексы с агрегатами большой мощностью 1600-5000 кВт для использования в синхронизированных энергосистемах;

- комплексные энергетические системы вертикально-роторные турбины академика Болотова мощностью 2,5,8,16 кВт .

Представляет интерес размещение каскада ветроэнергетических установок в горных выработках закрытых шахт, как предусматривает программа по перепрофилированию выводимых из работы шахт, рудников на Украине .

Экономические аспекты ветроэнергетики. Основная часть стоимости ветроэнергии определяется первоначальными расходами на строительство сооружений ВЭУ (стоимость 1 кВт установленной мощности ВЭУ – 1000 долларов) .

Работа ветроэнергетика мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти .

У ВЭС отсутствует топливная составляющая. После окончания периода окупаемости почти любого объекта возобновляемой энергетики идет резкое снижение тарифа в силу того, что инвестиции уже возвращены .

Экологические аспекты ветроэнергетики. ВЭС мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО 2, 9 тонн SО 2, 4 тонн оксидов азота, а также складирование золошлаковых отходов в объеме 40000 тн .

ВЭС изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения, что может оказывать заметное влияние на АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) климатические условия местности .

ВЭС производят две разновидности шума:

механический – шум от работы механических и электрических элементов;

аэродинамический – шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями ветроустановки .

Шум от ВЭС на расстоянии 350 м составляет 35-45 дБ, что примерно равняется шуму от грузовика при скорости движения 50 км/час на удалении 100 м., тогда как болевой порог человеческого слуха составляет 120 дБ .

Шум от ВЭС на удалении 250-300 м превышает громкость работающего домашнего холодильника .

Низкочастотные колебания от ВЭС, передающиеся через почву, могут вызвать ощутимый дребезг стекол в домах на расстоянии от 60 м ВЭС мощностью 1 МВт. Поэтому жилые дома должны располагаться на расстоянии не менее 300 м от ВЭС .

Использование солнечной энергии как одного из основных видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) расширяется во всем мире. Солнце излучает ежесекундно 88·10 24 кал, или 370·1012 ТДж теплоты. Из этого количества на Землю попадает в энергетическом эквиваленте только 1,2·1017 Вт, т.е. 1018 кВт·ч/год, что 10000 раз больше всей энергии, потребляемой в мире. По сравнению с этим все остальные источники дают пренебрежимо мало теплоты .

В Казахстане в течение года число облачных дней невелико. Потенциальный уровень потока энергии Солнца составляет несколько тысяч миллиардов киловатт- часов с продолжительностью солнечного сияния 2200-3000 ч/год. Уровень возможного использования потока энергии по условиям экологии – около 1 тыс.млрд. кВтч (при КПД преобразования 100%). Средняя составляющая солнечной радиации по республике составляет 300-800 Вт/м2. Максимум солнечного сияния приходится на июль, лишь в северных районах наибольшая продолжительность отмечается в июне .

Солнечная энергия может быть интенсивно использована на 2/3 территории республики, но к самым предпочтительным районам размещения гелиоэлектростанций относятся Приаралье, Кызылординская, Алматинская, Атырауская и Шымкентская области .

Но, несмотря на ряд проектов, по использованию солнечной энергии Казахстан отстает от мирового уровня. Так Германия находится в гораздо худших условиях (низкий уровень солнечной активности), но уже в 2016г. переходит на 30 % использования солнечной энергии .

Перспективы развития: возобновляемых источников энергии. Если в 1980 г. доля производимой электроэнергии на ВИЭ в мире составляла 1 %, то по оценке Американского общества инженеров-электриков к 2020 г. она достигнет – 13 и к 2060 г.- 33%. По данным министерства энергетики США, в этой стране к 2020 г. оббьем производства электроэнергии на базе ВИЭ может возрасти с 11 до 22%. В страна х Европейского Союза планируется увеличение доли использования ВИЭ для производства тепловой и электрической энергии с 6 (1996) до 12% (2011). Исходная ситуация в странах ЕС различна. И если в Дании доля использования ВИЭ с 3% в 2000 г. достигла 10%, то Нидерланды планируют увеличить долю ВИЭ с 3% в 2000 г. до 10% в 2020г. основной результат в общей картине определяет Германия, в которой планируется увеличит долю ВИЭ с 5,95 в 200 г. до 12% в 2011 г. в основном за счет энергии ветра, солнца и биомассы .

Главными причинами, обусловившими развитие ВИЭ, являются:

обеспечение энергетической безопасности;

сохранение окружающей среды и обеспечение экологической безопасности;

завоевание мировых рынков ВИЭ, особенно в развивающихся странах;

сохранение запасов собственных энергоресурсов для будущих поколений;

увеличение потребления сырья для неэнергетического использования топлива .

Для Казахстана с высоким потенциалом возобновляемой энергии (до 5·10 15 кВтч в АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) год), но ее рассредоточенностью по территории и времени для обеспечения непрерывного энергоснабжения аулов, городов промзон целесообразно совместное использование комбинации ВЭС, ГЭС, СЭС, для чего необходимо в первую очередь создание атласакадастра возобновляемой энергии, отражающего общегодовой потенциал ветровой, гидравлической и солнечной энергии в каждом районе республики .

Во вторую очередь необходимо системно разработать и провести испытания опытнопромышленных комбинированных средств возобновляемой энергетики в наиболее перспективных по энергопотенциалу регионах и выбрать лучшие. В третьих уже сегодня необходимо организовать в РК массовое производство малых автономных энергоустановок (1-5 кВт) для удаленных от электросетей хозяйств, ферм, жилых домов, зон отдыха, теплиц, АЗС, что потребует внесения дополнений в закон о возобновляемой энергии относительно реальных льгот и преференций как это делается во многих европейских странах .

Для практического решения этих задач небходимо создание мощной государственной корпорации возобновляемой энергии РК, выполняющей не только НИР, но и ОКР, монтаж, наладку и сервисное обслуживание установок, курирующей поставки из-за рубежа перспективных технологии оборудования .

Список литературы

1. Программа «Энергосбережение -2020» Утв.П.П.РК 29.08.2013, №904

2. Николаев В.Г., Ганага С.В. Современное состояние и тенденции развития мировой ветроэнергетики - Малая энергетика, 2006,№1-2 .

3. Яшков В.А и др: «Экологические преимущество ветроэнергетики» - Десятые международные научные Надировские чтения по проблеме «Научно-технологического развития нефтегазового комплекса -Атырау, Казахстан, 27-28.09.2012.с

4. Джумамухамбетов Н.Г., Ирышков И.А., Жаналиева М.А.- Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Учбное пособие – Алматы:ЭВЕРО,2010-218 с .

5. Шигаев Н.В., Яшков В.А Внедрение ВИЭ-основной фактор экологического развития РК и энергосбережения. Материалы международной молодежной научной конференции. Поколение будущего. Том 3. Изд-во Юго-Западного Госуниверситета, Курск, 2012-с.259-264 Бл маалада кмір, тататас, битуминозды жыныстардан, сутегі энергияcы туралы апаратты амтамасыз етеді. Су энергетикасы тиімді крсетілген жне сутегі ндіру технологиясы нерксібінде жне электр алуа жне жылуды пайдалануа арналан. азастанда жел жне кн энергиясы олайлы болып табылады, жаа отынды баламалы энергияны жаа трлері дамып келеді Тйін сздер: Сйы, газ, атты отын, сутегілік энергетика жаартылатын энергия кздері, жел энергетикасы, кн энергетикасы .

This article provides information about new types of fuel from coal, shale, tar parody, hydrogen energy. The efficiency of the use of hydrogen energy and hydrogen production technology for use in industry and generating electricity and heat. Along with the use of new fuels, developing alternative energy of which is acceptable in Kazakhstan is the wind and solar energy .

Keywords: Liquid, gaseous, solid fuels, hydrogen energy renewable energy, wind energy, solar energy .

–  –  –

В статье рассмотрены вопросы эффективного управления системой промышленного электроснабжения заключающиеся в автоматизацией элементов системы, эффективности инвестиционных вложений в проекты по автоматизации .

Ключевые слова: автоматизация, эффективность, технические средства, инвестиции .

Одной из основных проблем, влияющих на качество промышленного электроснабжения является отсутствие современной автоматизации оперативного управления, проводящие к неэкономичному расходу электроэнергии, к низкому уровню централизованного управлению системой и неэффективному планированию резервов мощности /1-6/ .

1. Экономические аспекты автоматизации выражаются в следующем:

Применение высокоточных счетчиков электроэнергии позволяет сэкономить средства при расчетах с энергосбытовыми предприятиями;

Уменьшение числа кабельных связей в системе ведет к снижение капитальных затрат на оборудование;

Автоматическое диагностирование режимов работы оборудования, отслеживание выработки ресурса и соответственно своевременно ремонтных работ, ведет к увеличению срока службы оборудования, снижению аварийности и затрат на ремонтные работы;

Снижение трудозатрат на обслуживание микропроцессорной техники, постоянная самодиагностика системы, приводят к снижению общего количества необходимого обслуживающего персонала и экономии фонда заработной платы .

2. Экономическая эффективность инвестиционных вложений на повышение уровня автоматизации определяется в следующем:

Затраты на энергоресурсы и системы энергоснабжения промышленных предприятий составляют от 5 до 60% себестоимости продукции в зависимости от ее вида .

Доля затрат на энергоресурсы имеет устойчивую тенденцию к увеличению во всем мире, и в большей мере в связи со спецификой переходной экономики .

В конечном счете, эффективное использование энергоресурсов самым непосредственным образом влияет на конкурентоспособность продукции предприятия .

Внедрение систем комплексной автоматизации электроснабжения, отслеживает высокую эффективность инвестиций в эту систему. Возврат инвестиций может достигаться в разных условиях за счет одного или нескольких преимуществ системного подхода.

Как правило, наиболее эффективными являются:

Автоматизация оперативного и текущей эксплуатации: снижение затрат на текущий и капитальный ремонт и ущерб от повреждения оборудования и травматизма .

Аварийное управление: снижение потерь от повреждения оборудования за счет предупреждения аварийных ситуаций .

Энергосберегающие технологии : оптимизация потребления и расхода энергоресурсов, экономия электроэнергии за счет применения современных электропроводов с ЧПУ .

Автоматизация учета энергоресурсов : экономия при расчетах за энергоресурсы при использовании приборов с повышенным классом точности .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Эффективность инвестиционного проекта оценивают на основе сопоставления притоков и оттоков денежных средств, связанных с реализацией проекта.

Оценку эффективности инвестиционного проекта, а также сравнение проектов между собой осуществлять предлагается при помощи следующих показателей:

Чистый дисконтированный доход или чистый приведенный эффект (NPV) превышение дохода над затратами нарастающим итогом за расчетный период Т (с учетом дисконтирования) определяется по формуле:

–  –  –

где Зt результаты (доход) в t-ом году, (t-ом шаге); Сt затраты в t-ом году, (t-ом шаге); (Зt-Сt) эффект, достигаемый на t-ом шаге; t интервал планирования, годы; Т – продолжительность расчетного периода; Е – дисконтный коэффициент (норма дисконта, норма на капитал) .

Норма дисконта учитывает фактическую ставку рефинансирования Нацбанка или фактическую ставку процента по долгосрочным кредитам банка Если NPV 0, инвестиция прибыльна, если NPV 0 или NPV = 0 убыточна, т. е .

проект отклоняется .

NPV один из самых распространенных показателей эффективности инвестиционного проекта, так как он непосредственно указывает на эффект от проекта, т. е .

позволяет максимизировать эффективность .

Внутренняя норма доходности (IRR) – ставка дисконтирования, при которой суммарная приведенная стоимость доходов от осуществляемых инвестиций равна стоимости этих инвестиций .

Экономический смысл IRR заключается в характеристике доходности инвестиционного проекта. Чем выше IRR, тем выше доходность проекта .

IRR рассчитывается как значение ставки дисконтирования, при которой NPV = 0 .

Проект эффективен, если IRR равна и больше нормы дохода на капитал .

Индекс прибыльности (PI) является соотношением общих дисконтированных доходов и суммы первоначальных инвестиций PI = NPV/Kn, (2)

–  –  –

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) на получение максимальной прибыли в кратчайшие сроки .

Показатель РР используется в основном в качестве дополнения к другим показателям:

NPV и IRR .

К недостаткам показателя РР относятся:

не учитывается изменение средств во времени;

не определяется размер денежных потоков после срока окупаемости;

не определяется при закономерных денежных потоках .

3. Технические средства для автоматизации систем электроснабжения Любой производственный технологический процесс тесно увязан с электроснабжением производственного оборудования и является основным потребителем электроэнергии на предприятии. Поэтому важной и неотъемлемой частью АСУ ТП является контроль и управление электротехническим оборудованием (выключатели, трансформаторы и др.) для обеспечения бесперебойного снабжения основного производства электроэнергией и уменьшения времени простоя оборудования при авариях .

В настоящее время широко внедряются современные микропроцессорные устройства защиты, автоматики и управления (терминалы РЗА) различного первичного электротехнического оборудования всех уровней напряжения 0,4-110 кВ и выше:

1. Терминалы защит и управления серии SPACOM, RE54, REX5XX и PEX316 .

2. Контроллеры серий RTU2XX и RTU5XX .

3. Устройство сигнализации, сбора и передачи данных .

4. Приборы учета и контроля качества электроэнергии (АСКУЭ) .

5. Частотно-регулируемые электроприводы

4. Программные продукты для систем автоматизации электроснабжения

4.1 Система наблюдения SMS SMS является автоматизированной системой мониторинга терминалов РЗА и в основном используется в качестве инструмента инженера-релейщика (электрика) .

4.2 Система автоматизации электроснабжения MicroSCADA 4.2.1 Структура управления MicroSCADA Система MicroSCADA представляет собой открытую, программно-аппаратную среду для построения автоматизированных систем контроля и управления распределенными объектами электроэнергетического назначения. Структура аппаратной части системы MicroSCADA представлена двумя подсистемами .

Подсистема верхнего уровня устанавливается на ЦДП и содержит базовые серверы, сервер связи, графические рабочие станции и периферийные и специальные оборудования .

Подсистему нижнего уровня образуют устройства сопряжения с объектом: удаленные терминалы и устройства телемеханики, программируемые логические контроллеры, цифровые терминалы РЗиА, устройства связи .

4.2.2 Основные функции MicroSCADA Система MicroSCADA обеспечивает выполнение следующего комплекса информационно-технологических задач и базовых функций:

Контроль состояния и дистанционное управление объектами автоматизации .

Формирование предупредительных и аварийных сигналов и сообщений .

Протоколирование событий и действий оператора .

Разграничение прав доступа пользователей к функциям и данным .

Быстрая локализация мест повреждений .

Обеспечение динамической окраски схем энергообъектов .

Автоматическое выполнение заранее разработанных последовательностей переключений с контролем правильности операций .

Автоматизация контроля безопасности в местах проведения работ .

Реализация механизма блокировки от ошибочных действий при управлении АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) устройствами .

Автоматическая самодиагностика состояния оборудования системы

5. Задачи и их ре шения по использованию АСУ электроснабжением .

–  –  –

1. Джумамухамбетов Н.Г. Надежность и качество электроэнергии в системах промышленного электроснабжения./Н.Г.Джумамухамбетов, В.А.Яшков, М.С.Ершов, А.А.Конарбаева, А.И.Исмагулова. Монографи я.- Алматы: Изд-во ЭВЕРО, 2015.152с .

2. Кудрин Б.К. Электроснабжение промышленных предприятий./ Б.К.Кудрин.- М.:

Издательский центр Академия, 2012. 224с .

3. Закиров Д.Г. Автоматизация учета и управления электропотребителем./Д.Г.Закиров .

М.: МНИИЭКО, 1998. 95с .

4. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии./Ю.С.Железко. М.: ЭНАС, 2009, 456с .

5. Материалы ООО «АББ Автоматизация». М: 2014, 20с .

6. Шмунк В.М., Джумамухамбетов Н.Г. Компенсация реактивной мощности как средство уменьшения потерь электроэнергии./Вестник АИНГ, 2015, №4(36), с.72-75 .

Маалада тиімді басару жйесімен нерксіптік электрмен жабдытау саятын автоматтандырылан жйесіні элементтерін, инвестициялы салымдарды тиімділігін жобалары бойынша автоматтандыру .

Тйін сздер: автоматтандыру, тиімділігі, техникалы ралдар, инвестициялар In article questions of effective management of system of industrial power supply are considered consists in automation of elements of system, efficiency investment вложенийв projects on automation .

Keywords: automation, efficiency, technical means, investments

–  –  –

В статье рассмотрена одна из основных электросетевых проблем – потери электроэнергии .

Приведена упрощенная структура фактических потерь электроэнергии, которые разделены на четыре составляющие. Структура мероприятий по снижению потерь электроэнергии включает 2 вида, где основным являются технические мероприятия. Оценка эффективности мероприятий по снижению потерь электроэнергии дана с помощью срока окупаемости .

Ключевые слова: потери электроэнергии, технические потери, коммерческие потери, мероприятия по снижению потерь электроэнергии, эффективность .

1. Структура потерь электроэнергии Потери электроэнергии при технологическом процессе транспортировки от мест производства до мест потребления являются одним из важных технико-экономических показателей электросетевых предприятий .

Стоимость потерь является одной из составляющих тарифа на передачи электроэнергии и электросетевые компании должны обосновывать уровень потерь электроэнергии, который они считают необходимым включить в тариф, а антимонопольный комитет согласовывающий тариф – анализировать эти обоснования принимать их либо корректировать .

Для целей анализа и нормирования потерь была использована укрупненная структура потерь электроэнергии [1] имеющая четыре составляющие:

1. Технические потери, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии .

2. Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций .

3. Потери электроэнергии, обусловленные погрешностями её измерения (недоучет электроэнергии, метрологические потери);

4. Коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплате за используемую электроэнергию .

Три первые составляющие укрупненной структуры потерь обусловлены технологическими потребностями процесса передачи электроэнергии. Сумму этих составляющих можно описать термином – технологические потери (рис. 1) .

–  –  –

2. Структура мероприятий по снижению потерь электроэнергии

При оптимизации все мероприятия были разделены на 2 вида:

2.1 Мероприятия по организации работ по снижению потерь электроэнергии (организационные), предшествующие реальному проведению мероприятий:

выпуск организационно-распорядительных документов, устанавливающих ответственность подразделений и конкретных лиц за различные участки работ по снижению потерь;

проведение мероприятий по повышению квалификации работников;

внедрение программного обеспечения расчетов потерь;

проведение расчетов по определению структуры потерь, анализ потерь с целью выявления мест с повышенными потерями, выбор МСП с оценкой их эффективности;

разработка плана МСП;

выделение средств и материальных ресурсов для приобретения необходимого оборудования, его доставки и установки;

разработка системы стимулирования персонала к снижению потерь электроэнергии;

введение системы контроля за проведением работ по снижению потерь электроэнергии и соответствующей системы их учета и анализа;

установление в договорах электроснабжения условий потребления реактивной энергии потребителями в соответствии с действующими нормативными документами .

2.2 Технические мероприятия (практические действия), приводящие к реальному снижению потерь:

улучшение режимов работы электрических сетей;

реконструкция электрических сетей, осуществляемые с целью снижения потерь;

совершенствование системы учета электроэнергии;

снижение хищений электроэнергии .

Ниже приведена расшифровка технических мероприятий .

Мероприятия по улучшению режимов электрических сетей:

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) реализация оптимальных режимов замкнутых электрических сетей 110 кВ и выше по напряжению и реактивной мощности;

установка и ввод в работу автоматических регуляторов напряжения на трансформаторах с РПН и автоматических регуляторов реактивной мощности на её источниках;

установка на подстанциях средств ТИ параметров режима сети и средства АСКУЭ;

перевод неиспользуемых генераторов электростанций в режим СК при дефиците реактивной мощности в узлах сети;

проведение переключений в схеме сети, обеспечивающих снижение потерь электроэнергии за счет перераспределения её потоков по линиям;

размыкание линий 6 – 35 кВ с двухсторонним питанием в точках, обеспечивающих электроснабжение потребителей при минимальных суммарных потерях электроэнергии в сетях 6 – 35 кВ и выше и сохранении необходимой надежности электроснабжения;

отключение в режимах малых нагрузок одного из трансформаторов на подстанциях с двумя и более трансформаторами;

выравнивание нагрузок фаз в сетях 0,4 кВ .

Мероприятия по реконструкции электрических сетей:

разукрупнение подстанций, ввод дополнительных ВЛ и трансформаторов для разгрузки перегруженных участков сетей;

ввод КУ на подстанциях сетевой организации;

ввод технических средств регулирования потоков мощности по линиям (трансформаторов с продольно-поперечным регулированием и вольтодобавочных трансформаторов);

замена трансформаторов с ПБВ переключение ответвлений которых возможно только при отключении трансформатора от сети, на трансформаторы с РПН .

Мероприятия по совершенствованию системы учета электроэнергии:

замена измерительных трансформаторов на трансформаторы с повышенными классами точности и номинальными параметрами, соответствующими фактическим нагрузкам;

замена существующих приборов учета электроэнергии на новые приборы с улучшенными характеристиками;

установка приборов технического учета электроэнергии на радиальных линиях, отходящих от подстанций (головной учет) .

Мероприятия по снижению хищений электроэнергии:

периодические проверки условий работы электросчетчиков расчетного учета у потребителей и выявление хищений электроэнергии;

замена на ВЛ 0,4 кВ обычных «голых» алюминиевых проводов изолированными проводами, затрудняющими несанкционированное подключение к линии;

применение электронных счетчиков (Евро Альфа, Меркурий и др.) .

3. Оценка эффективности мероприятий по снижению потерь электроэнергии Экономически обоснованный уровень технических потерь электроэнергии в сетях определяется решениями, принимаемыми на трех временных уровнях: концептуальном, эксплуатационно-реконструктивным и оперативном .

Принципы развития ЕЭС (ориентация на крупные ЭС и протяженные линии электропередачи или сравнительно маломощные ЭС, расположенные в центрах нагрузки и.т.п.) закладываются на концептуальном уровне. Этому уровню соответствует наиболее широкий интервал возможных значений технических потерь. Например, в Германии и Японии потери электроэнергии в сетях находятся на уровне 4 – 5 %, а в Канаде и Норвегии, странах с протяженной территорией и концентрированной генерацией электроэнергии на мощных ЭС – на уровне, близком к 10 %. Экономически обоснованный уровень технических потерь в сетях АО «Атырау-Жарык», как и для других РЭК может быть определен только на основании расчетов для конкретных схем и нагрузок сетей .

Так снижение потерь от мероприятий по реконструкции сетей определены на основе АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) сравнения расчетных потерь в вариантах до и после реконструкции. Сравнение эффективности затрат было проведено с помощью метода дисконтированных затрат, минимум которых соответствует оптимальной стратегии ввода технических средств снижения потерь. Достаточным критерием являлся срок окупаемости (срок возврата средств за счет экономии на потерях электроэнергии) [2] .

–  –  –

где С – стоимость оборудования, материалов;

Зм - затраты на транспортировку, монтаж;

Зобс – ежегодные затраты на обслуживание и ремонт электрооборудования;

в – стоимость электроэнергии, тг/кВтч;

Э – экономический эффект .

В течении срока Ток затраты на оборудование будут скомпенсированы стоимостью сэкономленной электроэнергии, а после него экономический эффект будет составлять Э, тг .

Так если, при С = 8 млн. тг, Зм = 1,6 млн. тг, Зобс. = 0,8 млн. тг, а расчетное минимальное снижение потерь W = 4 млн. кВтч/год, при стоимости электроэнергии 5 тг/кВтч годовой эффект составит

–  –  –

Причины высоких коммерческих потерь определяются, во многом, низким уровнем жизни – следствие невысокого уровня развития экономики и, соответственно, отсутствия средств, необходимых для наведения порядка .

В Индии, например, потери, превышают 25 %. Климат также влияет. На Сахалине (Россия) потери составляют более 30 % .

На эксплуатационно-реконструктивном уровне снижение потери электроэнергии достигается за счет постепенной адаптации режимов и параметров сети к реально существующим нагрузкам и применения новых типов оборудования и технических средств .

Снижение потерь на этом уровне не превысило 5 %. На оперативном уровне (задачи АСДУ) снижение потерь составило около 0,2 % .

В связи с тем, что достоверный прогноз нагрузок на длительную перспективу затруднен, также как и предсказание сроков появления новых технических средств, основным направлением снижению потерь электроэнергии будет являт ься адаптация режимов и параметров сети к условиям, прогнозируемым на несколько лет вперед и ежегодно корректируемым при появлении новой информации .

Выполнение в соответствии со стратегическим планом развития АО «Атырау-Жарык»

приведенных выше оргтехмероприятий по снижению потерь электроэнергии позволило за последние 5 лет снизить потери электроэнергии на 5 %, что является оптимистическим показателем и средним по другим электросетевыми компаниям .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) Список литературы

1. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов / Ю.С. Железко. – М.: ЭНАС, 2009

2. Железко Ю.С. и др. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. – М.: ЭНАС, 2002

3. Джумамухамбетов Н.Г. и др. Надежность и качество электроэнергии в системах промышленного электроснабжения. Монография / Джумамухамбетов Н.Г., Яшков В.А., Ершов М.С., Конарбаева А.А., Исмагулова А.И. – Алматы, ЭВЕРО, 2015

4. Сибикин Ю.Д., Яшков В.А. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – М.: Форум, 2015 Аталан ебекте негізгі электржелілік проблемаларды бірі болып табылатын – электроэнергия шыындарына байланысты мселелер арастырылан .

Трт рамдас бліктерге блінген, электроэнергияны фактілік шыындарыны оайлатылан рылымы келтірілген. Электроэнергия шыынын азайту шараларыны рылымы 2 трден ралады, оларды негізгісі болып техникалы шаралар табылады. Электроэнергия шыындарын азайту шараларыны тиімділігін баалау шыынны орныны телу мерзіміні кмегімен берілген .

Тйін сздер: электроэнергия шыындары, техникалы шыындар, коммерциялы шыындар, электроэнергия шыындарын азайту шаралары, тиімділік .

The article describes one of the basic problems of power grid - power loss. Shows a simplified structure of the actual losses of electric power, which are divided into four parts. The structure of measures to reduce energy losses includes 2 species, which are the main technical measures. Evaluating the effectiveness of measures to reduce energy losses by a given payback period .

Keywords: power loss, technical losses, commercial losses, measures to reduce electricity losses, efficiency .

–  –  –

В статье рассмотрены вопросы автоматизации диспетчерского управления, контроля и управления обьектами электроэнергетического назначения на основе системы измерительного контроля, управления и защиты электротехнологических процессов – «MicroSCADA» .

Ключевые слова: автоматизация, «MicroSCADA», оперативное управление, аварийное управление, технические средства Одной из основных проблем энергосетевых предприятии и компаний, энергохозяйств промышленных предприятий является недостаточное оснащение современными средствами автоматизации при оперативном управлении производством и распределении электроэнергии .

Всю систему автоматизации можно разделить на три составляющие:

1. Автоматизация оперативного управления и текущей эксплуатации Снижение издержек на оплату тепло и электроэнергии за счет автоматического АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) контроля и правильного планирования максимума нагрузки .

Максимум прибыли за счет рационального использования энергоресурсов .

Снижение затрат на текущий и капитальный ремонт за счет использования высоконадежной техники устройств КИПиА, исполнительных механизмов, регуляторов и контроллеров, терминалов УСО и РЗА, электроприводов .

Снижения ущерба от повреждения оборудования и травматизма персонала, вызываемыми ошибками оперативного персонала .

Снижение затрат на содержание персонала за счет внедрения «безлюдных»

технологий автоматического управления .

Снижение издержек на профилактический контроль и испытания первичного оборудования за счет перехода от периодических проверок и проверкам по «необходимости»

путем автоматизации контроля ресурса оборудования, полноценной паспортизации .

Повышение производительности работы персонала за счет автоматизации испытаний .

2. Аварийное управление Снижение потерь от повреждения оборудования за счет предупреждения аварийных ситуаций, своевременной и полноценной информации .

Снижение потерь за счет выявления предрасположенных к повышенной аварийности элементов сетей энергоснабжения .

3. Энергосберегающие технологии и автоматизация учета энергоресурсов Оптимизация потребления и расхода энергоресурсов за счет использования оптимальных стратегий управления .

Экономия электроэнергии за счет применения современных частотнорегулируемых электроприводов .

Выявления «невидимых» потерь и непроизводительных расходов за счет полноценного внешнего и внутреннего учета и анализа расходования всех видов энергоресурсов .

Экономия при расчетах за энергоресурсы при использовании счетчиков и расходомеров с повышенным классом точности .

Внедрение современной системы автоматизированного оперативного управления электроснабжением, предовращения недоотпуска продукции из-за отключений по причине дефицита мощности и аварий включает комплекс мероприятий, обеспечивающих решение следующих проблем:

–  –  –

К техническим средствам автоматизации отнесены:

1. Терминалы затрат и управления серии SPACOM и RE_54_ .

2. Контроллеры серии RTU2XX, RTU5XX

3. Устройство сигнализации серии SACO АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40)

4. Устройства сбора и передачи данных (УСПД)

5. Терминалы защит и управления серии REX5XX, REX316 .

6. Приборы контроля и учета электрической энергии (ЕвроАльфа, Меркурий.) Для построения автоматизированных систем контроля и управления объектами электроэнергетического назначения включающих составляющие системы автоматизации, приведенных выше и решения комплекса мероприятий по автоматизированному оперативному управлению в энергетике применяется система MicroSCADA, в которой реализован полный набор функций для автоматизации:

сбор, передача и обработка информации поступающей от устройств контроля процесса;

хранение данных и отображение информации на экранах мониторов и панелях щитов;

дистанционное управление объектами автоматизации в режиме реального времени;

технический и /или коммерческий учет электроэнергии;

возможность полного контроля параметров терминалов РЗА, интегрированных в систему .

Дополнительные функции системы MicroSCADA Конфигурируемые формы журналов событий и аварийных сигналов в системе .

Оперативное ведение списка блокировок по управлению, сигнализации, сообщения .

Идентификацию аварийных сообщений сигналов в зависимости от их важности Оперативную блокировку /разблокировок сигналов и управляющих команд по групп и подгруппам устройств Дистанционный просмотр и изменение уставок терминалов РЗА, чтений параметров счетчиков АЛЬФА Отображение трендов и отчетов (таблици, графики, диаграммы) по запросу оператора Структура системы MicroSCADA Структура аппаратной части системы MicroSCADA может быть представлена двумя подсистемами:

• Подсистема верхнего уровня

• Подсистема нижнего уровня Верхний уровень системы включает в себя один или несколько серверов «MicroSCADA», процессоры связи, автоматизированные рабочие места опeраторов (APM ) периферийное оборудование (принтеры, устройства аудио и видеосигнализации, устройства синхронизации времени на базе приемника GPS, мнемощиты и т.п.), средства организации вычислительных сетей (коммутаторы, маршрутизаторы и пр.) .

На серверы, процессоры связи и APM устанавливается программный пакет MicroSCADA, который работает под управлением ОС семейства Windows 2000 и выше, позволяющий реализовать функций обработки, отображение, регистрации и хранения информации .

Помимо измерительных трансформатров, в состав нижнего уровня системы входят следующие измерительные компоненты утвержденных типов:

- устройства телемеханики удаленные RTU211

- преобразователи измерительные Contrans E-SU

- терминалы серии SPAC800

- комплексы измерительно-управлящие «Терминал R»

В состав измерительных компонентов нижнего уровня могут входить другие измерительные компоненты утвержденных типов, выполняющие функции измерений, защит и регулирования, с метрологическими характеристиками не хуже вышеприведенных АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) компонентов .

Верхний и нижний уровень систем объединяются при помощи стандартных интерфейсов связи:RS-232, RS-485, Ethernet и т.п .

Экономические аспекты автоматизации на основе системы MicroSCADA:

1. Экономия электроэнергии

2. Потери из-за недоотпуска и некачественной продукции

3. Применение высокоточных счетчиков электроэнергии

4. Автоматическое диагностирование, что ведет и увеличению срока службы электрооборудования и снижению аварийности

5. Снижение трудозатрат на обслуживания микропроцессорной техники Обеспечение надежной и качественной работы средств диспетчерского и технологического оборудования, автоматизированных систем диспетчерского управления, обеспечение качественного и бесперебойного обслуживания информационного комплекса филиала «Западные МЭС» АО «КЕGOC» вебет западный филиал «Энергоинформ» .

Список литературы

1. Джумамухамбетов Н.Г. Надежность и качество электроэнергии в системах промышленного электроснабжения. / Н.Г.Джумамухамбетов, В.А.Яшков, М.С.Ершов, А.А.Конарбаева, А.И.Исмагулова. Монография. – Алматы: Изд-во ЭВЕРО, 2015. 152с .

2. Кудрин Б.К. Электроснабжение промышленных предприятий. / Б.К.Кудрин.- М.:

Издательский центр Академия, 2012. 224с .

3. Закиров Д.Г. Автоматизация учета и управления электропотребителем. / Д.Г.Закиров. М.: МНИИЭКО, 1998. 95с .

4. Материалы ООО «АББ Автоматизация». М:2014, 20с .

Маалада диспетчерлік басаруды автоматтандыруды, «MicroSCADA» жйесіндегі лшеу баылау жйесіні, баылау жне электротехнологиялы процестерді орау негізінде автоматтандырылан дипетчерлік басаруды арастырады .

Тйін сздер: Автоматтандыру, «MicroSCADA», жедел басару, ттенше басару, нысандар .

The article deals with the automation of dispatching management, supervision and control of the electricity-purpose accommodation facilities on the basis of the measurement control system, control and protection of electro-technological processes - «MicroSCADA» .

Keywords: Automation, «MicroSCADA», operational management, emergency management, facilities .

–  –  –

В работе проведен исследование и усовершенствование энергетических показателей электропривода нефтедобычи для штанговых глубинных насосов. В качестве оптимального режима откачки обычно рассматривается режим с граничным значением динамического уровня жидкости в скважине, при котором возникает незаполнение насоса .

Ключевые слова: станций управления штанговыми глубинно-насосными установками, тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель .

Оптимизация режимов работы глубинных насосов является в настоящее время важнейшим резервом повышения технике - экономических показателей эксплуатации нефтедобывающих скважин, позволяющим увеличить межремонтный период и дебит скважин, снизить удельный расход электроэнергии [1]. Для реализации добычных возможностей скважин в составе программно-технических комплексов, применяемых на нефтедобывающих предприятиях, наряду со средствами на цеховом уровне управления, обеспечивающими диагностику их состояния, должны применяться средства, позволяющие обеспечить автоматическую оптимизацию режимов откачки нефтегазовой смеси из скважины на нижнем уровне управления (уровне станции управления насосным агрегатом) .

Для штанговых глубинных насосов при использовании на станках-качалках нерегулируемого электропривода практически единственным применяемым на практике способом оперативного изменения режима откачки является периодическое отключение двигателя насоса для накопления жидкости в скважине. В качестве оптимального режима откачки обычно рассматривается режим с граничным значением динамического уровня жидкости в скважине, при котором возникает незаполнение насоса .

Большинство современных станций управления штанговыми глубинно-насосными установками [2,3] обеспечивают реализацию периодических режимов работы агрегата с ручным заданием соотношения длительности паузы и цикла. В качестве основы для синтеза регуляторов систем автоматического управления рассматриваемыми объектами в известных устройствах принимается зависимость степени незаполнения насоса от значений динамического уровня в скважине. Определение степени незаполнения насоса осуществляется, как правило, исходя из анализа параметров усилия, измеряем ого в точке подвеса штанг. При нормальной работе насоса амплитуды и длительности положительных и отрицательных импульсов усилия приблизительно одинаковы. В случаях, когда амплитуды положительных и отрицательных импульсов отличаются незначительно, а длительность отрицательного импульса в течение 10-20 циклов качания подряд оказывается меньше длительности положительного импульса, формир уется признак "незаполнение насоса", по которому выдается сигнал на отключение двигателя на паузу заданной длительности для накопления жидкости в скважине. Указанная совокупность параметров импульсов усилия может быть одновременно использована для автоматической диагностики большинства характерных неисправностей в работе насоса: наличия утечек в нагнетательной и всасывающей частях насоса и полном выходе их из строя, верхнем и нижнем утыкании плунжера, обрыве штанг, утечках в НКТ и др .

Наиболее существенным недостатком рассмотренного способа управления процессом периодической откачки является отсутствие информации о фактическом уровне жидкости в АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) скважине в случае, когда она находится выше отметки, при которой выявляются признаки незаполнения насоса, то есть, при работе насоса с "высоким" динамическим уровнем .

Отметим, что необходимость работы с "высоким" динамическим уровнем может быть вызвана, в частности, по условиям предотвращения водопроявлений или разрушения призабойной зоны и связанного с этим попаданием в жидкость механических примесей, при проведении геологических исследований скважин и пр .

Итак, работа насоса при недостаточном заполнении приводит к его быстрому износу и возможному разрушению призабойной зоны, а при чрезмерном заполнении снижается приток жидкости из пласта и уменьшается фактическая продуктивность скважины. Кроме того, при произвольно меняющейся глубине заполнения скважины не обеспечивается качественная балансировка привода, что приводит к его перегрузкам и преждевременному износу. Таким образом, главной задачей автоматизации электропривода ШГНУ можно считать обеспечение автоматического регулирования .

Производительности установки с целью поддержания заданного динамического уровня при изменении условий эксплуатации скважины (пластового давления, утечек в насосе и т. д.). При этом, очевидно, должны быть выполнены типовые требования по защите электродвигателя и ряд специальных требований по автоматической диагностике состояния наземной и подземной частей агрегата .

Наряду с указанными требованиями к системе автоматического управления ШГНУ в литературе можно встретить предложения по организации средствами регулируемого электропривода, так называемой, «внутриходовой модуляции» скорости движения устьевого штока с целью снижения нагрузок на шток и увеличения подачи насоса за счет коррекции закона движения поршня, направленной на компенсацию упругих деформаций штока .

Действительно, закон движения поршня в ШГНУ с нерегулируемым электроприводом определяется кинематической схемой установки и параметрами ее механической и электрической частей. При изменении длины хода поршня за счет соответствующей механической настройки (перестановки шатуна в отверстиях на кривошипе) возникает ряд уникальных законов движения поршня, среди которых могут быть не удовлетворяющие условиям максимальной подачи или минимальным нагрузкам на шток. Стремление улучшить указанные показатели агрегата приводит к предложениям по «внутриходовои модуляции» скорости движения устьевого штока средствами электропривода. Специальные исследования режимов «внутриходовои модуляции» скорости приводят к выводу о незначительной эффективности такого управления, а главное - его высокой энергоемкости и сложности реализации. К электроприводу на цикле качания ШГНУ в этом случае предъявляется требование периодического изменения скорости, что приводит к необходимости реализации как двигательного, так и тормозного режима работы двигателя (с целью создания условий для разгона или торможения) с достаточно большим запасом мощности для удовлетворения задач управления .

Основываясь на изложенных относительно теплового состояния двигателя и динамических нагрузок в механических звеньях ШГНУ при периодическом режиме работы, а также учитывая оценки динамического уровня на базе электропривода системы ТПН-АД разработана управления ШГНУ, структурная схема которой показана на рис.1 .

–  –  –

Станция снабжена микропроцессорной системой управления (МПСУ), содержащей в своем составе специализированный контроллер с Flash - ПЗУ, реализующий функции системы управления электроприводом (СУЭП) и технологического регулятора (ТР) .

Контроллер, построенный по однопроцессорной структуре, выполнен на базе однокристальной микро-ЭВМ семейства ATMEL LV52. В систему, кроме того, входят датчики фазного тока Іф, напряжений сети Uc и двигателя U д (ДТ, ДН1 и ДН2), а также датчики положения S балансира (ДП) и усилия F в штоке (ДУ). В качестве датчика положения может быть применен фотоэлектрический (импульсный или кодовый) или индукционный (сельсин, вращающийся трансформатор) датчик. Датчик усилия, помещаемый в траверсу тросовой подвески штанг и выполнен на основе магнитоупругого преобразователя усилия .

Блок СУЭП осуществляет формирование управляющих импульсов тиристоров в соответствии с заданием, поступающим на его вход от технологического регулятора. В этом блоке реализуются функции системы импульсно-фазового управления, задатчика интенсивности, регулятора скорости (при наличии датчика скорости), блока линеаризации и логического дискриминатора режимов, определяю щих режим работы ТПН и угол открытия а вентилей преобразователя. Кроме того, в блоке реализуются защиты от неправильного чередования фаз сетевого напряжения и исчезновения фазы, время-токовая защита двигателя, максимально-токовая защита преобразователя. В случаях работы без датчика скорости система управления обеспечивает функционирование тиристорного пускателя в вариантах отсечки по току, программно-временного формирователя напряжения питания двигателя при пуске и торможении или с обратной связью по сигнал у от наблюдателя скорости, обеспечивая регламентированный запуск двигателя .

Блок ТР обеспечивает автоматическую работу электропривода в старт-стопном режиме с периодическим включением на расчетное (или заданное) время работы Т р, и отключением на расчетное (или заданное) время паузы Т0 с чередованием позиций останова в ВМТ или НМТ и проведением замеров соответствующих усилий в штоке, осуществляя автоматическое управление средней производительностью насоса, В этом блоке реализуется защита и автоматическая диагностика характерных неисправностей в работе ШГНУ, а именно: предупреждение перегрузки штанг; обнаружение обрыва штанг, обрыва шатунов, обрыва ремней, нарушения балансировки. Кроме того, блоком выполняются функции АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) рестарта и автоматического повторного включения (АПВ), хранение истории событий, включая учет моточасов и запись динамограмм, а также поддерживается связь с системой верхнего уровня по стандартному последовательному каналу.

Основными режимами работы системы управления являются:

режим стабилизации заданного (произвольного) значения динамического уровня, определяемого на основе одного из описанных выше алгоритмов контроля значений усилий в штоке вблизи верхней и нижней мертвых точек хода полированного штока;

режим, реализующий алгоритм стабилизации граничного динамического уровня, соответствующего началу незаполнения насоса .

Список литературы

1. Кузнецов А.С. Оценка эффективности режима энергосбережения в электроприводе станков-качалок по системе ПН-АД // Электропривод и системы управления: Тр. Моск .

энерг. ин-та. М.: МЭИ, 2011 .

2. Кулизаде К.Н., Хайкин И.Е. Электроэнергетика насосной нефтедобычи. М.: Недра, 2011, 208 с .

3. Микропроцессорные средства управления для систем "тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель". И.Я. Браславский А.А. Бурлаков, А.М. Зюзев и др. 2014 .

Жмысы жргізілді зерттеу жне жетілдіру энергетикалы крсеткіштеріні электржетекті мнай ндіру шін дана тередік сорапты сорыларды пайдалану кезінде станоктарда-качалкларда реттелмейтін электржетекті жалыз олданылатын іс жзінде тсілімен жедел режимін згерту айдау болып табылады Мнай ндіру электр жетектеріні энергетикалы крсеткіштерін зерттеу жне желілдіру себебтері арастырылан .

Тйін сздер: басару станцияларыны штангалы тере соры ондырылары, электр жетегі .

In work it is carried out research and improvement of power indicators of the electric drive of oil production for the shtangovykh of deep pumps when using on pumping units of the unregulated electric drive by almost only way of expeditious change of the mode of pumping put into practice periodic shutdown of the engine of the pump for accumulation of liquid in a well is. As the optimum mode of pumping the mode with boundary value of dynamic level of liquid in a well at which there is not filling of the pump usually is considered.In article it is considered research and improvement of power indicators oil production electric drives .

Key words: stations of management of shtangovy deep and pump installations, electric drive, dependence of energy, counterbalance, machine rocking chair .

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УЩЕРБА ОТ НАРУШЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

НА ОСНОВЕ КИБЕРНЕТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

–  –  –

В статье рассматривается методика оценки основного ущерба, зависящего от типа потребителя, количества недополученной электроэнергии и ущерба внезапности, связанного с дополнительным издержками при перерыве в электроснабжении, основанная на идеях кибенетического моделирования Ключевые слова: основной ущерб, ущерб внезапности, аварийная бронь, технологическая бронь .

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) В определении экономического ущерба от нарушения электроснабжения используются два подхода [1] .

Первый – исходит из детального и дифференцированного рассмотрения потребителя при определении его ущербов – микромоделирование .

Второй – использует идеи кибернического моделирования, где потребитель представляется в виде «черного ящика». Оперируя входом и реакцией выхода, можно учесть их связи с системой промышленного электроснабжения и соответствующей отраслью (макромоделирование) .

Представляет интерес рассмотреть оценку ущерба, при котором фактор внезапности отсутствует, т.е. факт ограничения в поставке электроэнергии известен заранее и у потребителя есть время для принятия всех необходимых мер по предотвращению срыва технологического процесса .

Но и в этом случае останется только та часть ущерба, которая будет в любом случае .

Эту составляющую обозначим основным ущербом. Все то, что будет связано с дополнительным ущербом из-за появления фактора внезапности обозначим ущербом внезапности .

1. Методика оценки основного ущерба Составляющая этого ущерба зависит от типа потребителя, величины недополученной электроэнергии, глубины ограничения и наличие у потребителя различных резервов. При этом возможны три случаи оценки резервов .

–  –  –

Где: У р удельный ущерб, тг/квт·ч. Э рез количество предельной электроэнергии которую допустимо недодать потребителю за время ограничения в электроснабжении, не нарушая срыва графика производства продукции

–  –  –

АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40)

2. Методика оценки ущерба внезапности Представим элементарное предприятие в виде «черного ящика» (рис 1) .

–  –  –

Нагрузка аварийной брони – это ПЭЭ особой и первой категории и составляющая небольшую долю от всех, а также имеющие резервирование в виде независимых источников .

Учитывая редкие отказы из-за высокой надежности этих ПЭЭ и относительно небольшую величину этой нагрузки, исключим ее из рассмотрения .

Представим весь технологический процесс потребителя последовательной совокупностью технологических циклов, в течение которых потребляется электроэнергия цикла Э Ц. Предположим, что в какой-то момент времени t технологического цикла произошло отключение ПЭЭ технологической брони (рис 2). К этому моменту была потреблена электроэнергия Э Г, которая оказалась бесполезной, так как после восстановления электроснабжения цикл начнется заново. С момента отключения до окончания технологического цикла необходима будет затратить часть электроэнергии цикла Эбр .

Эбр ЭЦ Э (4) PТ ЕХН.БР

–  –  –

Рисунок 3. Структурная схема расчета ущерба внезапности Сложность обследования реальных потребителей и моделирования всех последствий от нарушения электроснабжения не позволяет получить достоверную оценку ущерба .

Предложенная выше методика оценки ущерба, основанная на идеях кибернетического моделирования имеет хорошее совпадение с результатами, имеющимся в литературных источниках, что дает уверенность в том, что принятая модель охватывает главные влияющие на ущерб внезапности факторы .

–  –  –

1. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем.-М.: В. Школа, 1984г

2. Яшков В.А. и др. Надежность функционирования систем электроснабжения /Яшков АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) В.А., Трофимов Г.Г., Туранов Д.Н. – Алматы: ылым, 2001

3. Джумамухамбетов Н.Г. и др. Качество промышленного электроснабжения. LAP LAMBERT Acatemic Publishing. Германия, 2015г .

Маала модельдеу идеясына негізделеді, тапсырыс берушіні тріне байланысты, электрмен жабдытау зіліс кезінде осымша шыындарына байланысты жоалтып билік пен ктпеген залалды млшерi зиян баалау негізгі дісі талыланады .

Тйін сздер: бастауыш зиян, тосын заымдануы, ттенше брондау, брондау технологиясы .

The article discusses the basic method of estimating the damage, depending on the type of customer, the amount of damage in lost power and suddenness associated with additional costs during a break in the power supply, based on the ideas of modeling kibeneticheskogo .

Keywords: primary damage, damage to the surprise, emergency booking, reservation technology .

УДК 621.313.343

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

–  –  –

В статье анализируются состояние современных трехфазных параметров асинхронного двигателя .

Ключевые слова: асинхронный двигатель, электропривод, параметры, переходный процесс .

Электропривод с асинхронными двигателями является наиболее распространенным .

Асинхронные двигатели отличаются своей надежностью и простотой конструкции, а значит и дешевизной. Переходным или динамическим процессом в асинхронных двигателях (АД) называется процесс, происходящий при переходе из одного установившегося состояния АД в другое: пуск, реверс, торможение, наброс или сброс нагрузки и т. д. Эти процессы характеризуются изменениями угловой скорости вращения ротора, электромагнитного момента, токов, ЭДС, потокосцеплений обмоток. При исследовании АД различают электромагнитные и электромеханические переходные процессы. Электромагнитные процессы обусловлены электромагнитной инерцией обмоток, проявляющейся при изменении токов или напряжений в электрических цепях двигателя, и происходят при постоянной скорости вращения ротора. Механические процессы обусловлены наличием момента инерции ротора и приведенного момента инерции рабочего механизма. Одновременное протекание электромагнитных и механических процессов рассматривают как электромеханический переходный процесс. Одновременно с переходными процессами изменяется тепловое состояние АД. При быстро протекающих процессах изменение тепловогосостояния в большинстве случаев не оказывает существенного влияния надругие процессы. Поэтому изменением температуры при изучениипереходных процессов в АД можно пренебречь. Если необходимо учитыватьвлияние тепловых процессов, то можно изменять в соответствии с температурой значения активных сопротивлений, рассчитанные по известным формулам. Изучение переходных процессов АД имеет большое практическое значение. Результаты их расчетов позволяют правильно определить мощность аппаратуры, рассчитать систему управления и оценить влияние работы электропривода с АД на производительность и качество работы производственных механизмов. Исследование этих процессов при изменяющихся напряжении и частоте сети имеет важное значение при АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) изучении автономных электромеханических систем, когда необходимо за счет изменения напряжения и частоты получить оптимальный характер переходного процесса, а также при пуске АД, когда мощности двигателя и источника питания соизмеримы .

Условия протекания электромеханических переходных процессов в асинхронном двигателе, и прежде всего его изменяющееся магнитное поле, оказывают значительное влияние на длительность этих процессов. Так, например, при реверсе с незатухшим полем время и путь торможения в режиме противовключения могут быть существенно различными в зависимости от фазы включения напряжения сети. Следовательно, точность отработки команд управления в большой степени определяется электромеханическими переходными процессами. Детальное изучение переходных процессов дает возможность более рационально конструировать системы асинхронного электропривода. АД представляет собой сложную систему магнитносвязанных обмоток, расположенных как на статоре, так и на роторе. При подключении к сети переменного тока такой сложной цепи в ее контурах возникают переходные токи, которые могут в несколько раз отличаться от соответствующих установившихся значений. Следовательно, электромагнитный момент также будет отличаться от установившегося значения. В результате влияния переходных токов и изменения частоты вращения ротора электромагнитный момент периодически в течение переходного процесса становится как больше, так и меньше момента, определяемого по статической механической характеристике. Это обуславливает колебательный характер изменения электромагнитного момента во времени со значительными амплитудами, особенно на начальном участке переходного процесса. В результате механическая характеристика, полученная с учетом электромагнитных переходных процессов, и называемая динамической, значительно отличается от статической .

В отличие от статической динамическая механическая характеристика определяется не только параметрами схемы замещения АД, но и параметрами всей системы электропривода (моменты инерции, момент сопротивления), а также видом переходного процесса (пуск, реверс и так далее). При изменении этих факторов изменяется также характер протекающих токов, а, следовательно, и электромагнитного момента, что влечет за собой изменение динамической механической хара ктеристики. Таким образом, АД при заданных напряжении, частоте сети и параметрах обмотки обладает одной статической и множеством динамических механических характеристик. Статическая механическая характеристика может быть получена расчетным (через параметры схемы замещения АД) или экспериментальным путем. Этого нельзя сказать про динамическую характеристику, а точнее, про целое семейство динамических механических характеристик .

Для анализа переходных процессов АД используется его математическая модель в виде системы дифференциальных уравнений. В качестве параметров этой модели выступают активные и индуктивные сопротивления схемы замещения АД, которые сами изменяются в течение переходных процессов. Использование постоянных значений этих параметров, применявшееся до сих пор, не позволяет с достаточной точностью рассчитывать переходные процессы. Кроме того, предпринятые некоторыми авторами попытки учесть изменение индуктивного сопротивления взаимоиндукции все же недостаточны. В настоящее время теория переходных процессов АД развивается довольно интенсивно но, несмотря на это, математический аппарат, применяемый для описания переходных электромеханических процессов, не достаточно полно отражает физические процессы, происходящие в асинхронном двигателе, а модели, используемые для анализа их работы, недостаточно точны. Кроме того, возникает необходимость исследовать физическую сущность происходящих в АД процессов, что позволяет сделать анализ электромагнитного поля АД .

Использование схем замещения при исследовании электрических машин обрекает на получение заведомой, хоть и небольшой, погрешности. Ведь, не существует идеальных проводников, индуктивностей и т. д. Более того, не существует отдельно индуктивностей рассеяния и взаимоиндукции обмоток. Существует реальная электрическая машина со АтМГИ Жаршысы, 2016 ж., №4(40) Вестник АИНГ, 2016 г., №4(40) сложной пространственной картиной поля и многообразием различных эффектов, проявляющихся в разной степени в зависимости от режима работы. При становлении теории исследователи вынуждены были представлять электромагнитные процессы в АД, принимая ряд допущений и условностей. У них не было возможностей моделировать в полной мере все процессы. Позже по мере развития математических методов и вычислительной техники развивалась и теория асинхронных машин, многие авторы шли по пути уточнения классической теории, так или иначе основанной на схемах замещения. В настоящее время современные программные средства и методы позволяют смоделировать практически любой процесс в АД на основе анализа трехмерного поля. Поэтому напрашивается вывод о возможности отказаться от использования схем замещения. На самом деле этого делать не следует. Так как полный трехмерныйнелинейный анализ с перестраиваемой геометрией, например процесса пуска АД, даже в настоящее время представляется очень сложным и трудоемким,то на данный момент нельзя отказаться от использования схем замещения.Кроме того, специалисты из смежных электромеханике областей не могутпозволить себе этого. Иначе их задачи усложнятся настолько, что станут не решаемыми. Следует идти по пути уточнения параметров и математических моделей АД, а также исследовать изменение параметров в течение переходных процессов. На этом этапе и необходимо использовать средства анализа электромагнитныхполей.Под термином "параметры АД" следует понимать нечто большее, чемнекоторые коэффициенты в уравнениях. Поэтому, говоря о влиянии параметровна переходные и установившиеся режимы работы, нужно учитывать следующее. Параметры сами изменяются под действием электромагнитных процессов, происходящих в АД. Поэтому далее под влиянием параметров будем подразумевать их влияние на результаты моделирования АД с использованием системы дифференциальныхуравнений, в которой эти параметры выступают в качествекоэффициентов при переменных. Зная зависимость изменения параметров втечение переходного процесса, можно с достаточной точностью смоделировать сам переходной процесс. Исходя из всего сказанного, в диссертационной работе была поставленацель исследовать влияние изменения параметров АД в течение переходныхпроцессов на результаты расчета переходных процессов, что позволит с большей точностью моделировать динамические режимы работы АД, а также прояснит сущность происходящих при этом физических процессов .

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи .

1. С использованием современных программных средств, реализующих МКЭ, смоделировать конкретный образец АД в различных режимах работы при двумерной постановке задачи. Для этого необходимо использовать результаты экспериментов в соответствующих режимах, т. е. провести опыт холостого хода, корот кого замыкания, снять рабочие характеристики .

2. Определить значения параметров схемы замещения исследуемого АД в соответствующих режимах. Моделируемый АД имеет короткозамкнутую клетку на роторе, в стержнях которой не проявляется эффект вытеснения тока при больших значениях скольжения. Поэтому необходимо учесть изменение параметров только под действием эффекта насыщения .

3. Предложить метод учета изменения параметров АД в течение переходного процесса пуска .

4. С использованием математической модели АД рассчитать процесс пуска исследуемого АД с учетом изменения параметров и без него. Выявить основные закономерности .

5. Провести экспериментальные исследования процесса пуска АД. Сравнить результаты расчетов с экспериментом и сделать выводы .

–  –  –

1. Карташев И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения .



Pages:   || 2 | 3 |



Похожие работы:

«Instruction of Use GUIDE 260 Sizes: 8 10 11 Cat. 1 EN420 Notified body: GUIDE GLOVES Vistaforsvgen 3 SE-523 37 Ulricehamn, Sweden Ph: +46 (0)321 67 73 00. Fax: +46 (0)321 67 72 96 www.guidegloves.com BG Инструкции за употреба за защитни ръкавици и налакътници на GUIDE за обща употреба CE категория 1, защита при минимален или малък р...»

«УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Российской академии наук URAL BRANCH of the Russian Academy of Sciences КАТАЛОГ научно-технических разработок Science and Engineering Developments ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ Economics TEchnologiEs and humaniTiEs Настоящее издание представляет собой каталог научно-технических разработ...»

«ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ по дисциплине Квантовая механика и квантовая химия 04.03.01 Химия Общий профиль Теоретическая и экспериментальная химия Уровень подготовки бакалавр_ Вопросы к коллоквиумам Вопросы к 1-му коллоквиуму 1. Какой вид движения оп...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТР НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ 57229— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МЭК 62817: 2014) СИСТЕМЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ Устройства слежения за Солнцем. Техниче...»

«ПРИБОРЫ ПРИЕМНО-КОНТРОЛЬНЫЕ И УПРАВЛЕНИЯ ОХРАННО-ПОЖАРНЫЕ сертификат соответствия С-RU.ПБ-01.В.00876 ГРАНИТ-16 ГРАНИТ-24 декларация о соответствии ТС № RU Д-RU.МЕ61.В.00001 Вариант 3 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТА...»

«звестия. 2013. № 3(399).. 72-76 УДК 550.8.072:553.462/463(574) Л.Д.ИСАЕВА, И.Т.АБИЛАХАНОВА (Казахский национальный технический университет имени К.И . Сатпаева, г. Алматы) ВЫДЕЛЕНИЕ ШТОКВЕРКОВЫХ ЗОН ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МАГНИТОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА МЕСТОРОЖДЕН...»

«БО Л ТЫ, ВИН ТЫ, Ш ПИЛЬКИ И ГАЙКИ ТЕХ Н И ЧЕС К И Е ТРЕБО В А Н И Я Издание официальное КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ, МЕР И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР Москва строительство жилого дома РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским институтом метизной промышленности (Н И И М ЕТИ З) Директор Недовизий И. Н. Руково...»

«ООО "НТП Инженерно-производственный центр" ОКП 37 9184 Группа П0I УТВЕРЖДАЮ Директор ООО "НТП ИПЦ" _ В. Я. Шапарев "_" 2003 г . CИГНАЛИЗАТОР ПРОХОЖДЕНИЯ ОЧИСТНОГО УСТРОЙСТВА МДПС-3 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ИПЦЭ 2.003.007 ТО...»

«Munich Personal RePEc Archive Formation mechanism of general economic (market) space in Russia Mikhail Kaluzhsky Financial University under the Government of the Russian Federation, Omsk State Technical University Online at http://mpra.ub.uni-muenchen.d...»

«Стригун Денис Александрович Совершенствование технологии биоактивации сои как белковой добавки при производстве хлебобулочных изделий Специальность: 05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяны...»

«Как понимать квантовую механику? Философия квантовой механики к.ф.-м.н. Иванов Михаил Геннадьевич (кафедра теоретической физики МФТИ) mgi@phystech.edu 13 июня 2013 г. Московское философское общество Философский клуб "Библио-глобус"Предупреждения: Я не философ. Что принято называть сегодня философ...»

«ООО "МНПП " САТУРН" Тестер БСМ Руководство по эксплуатации ЭСАТ.418429.003РЭ ЭСАТ.418429.0003Э Тестер БСМ Руководство по эксплуатации 2 ООО "МНПП "САТУРН" Тестер БСМ Руководство по эксплуатации ЭСАТ.418429.003РЭ С...»

«ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "XXX" ОКП 01 3100 Группа Н08 (ОКС 13.060.20) СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Гигиеническое заключение № Генеральный директор XX.XX.XX.XXX.X.XXXXX.XX.X от ООО "XXX" XX.XX.XXXX г., XXXXXX X.X. Выданное XXXXX XXXXXX XXXXX _2013 г...»

«МИНИСТЕРСТВО ПУ ТЕ Й СООБЩЕНИЯ С С С Р Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта Кафедра автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте Ю. A. KPAQUOB,...»

«Блок преобразования сигналов тензодатчиков БПТ-2 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРМК.426442.007 РЭ УКРАИНА, г. Ивано-Франковск Данное руководство по эксплуатации является официальной документацией предприятия МИКРОЛ. Продукция предприятия МИКРОЛ предназначена для эксплуатации квалифицированным пер...»

«Погружной электронасосный агрегат Amarex KRT Типоразмер от DN 100 до DN 700 4-полюсный: 35 4_N до 350 4_N 6-полюсный: 32 6_N до 480 6_N 8-полюсный: 26 8_N до 400 8_N 10-полюсный: 40 10 _N до 350 10_N 12-полюсный: 195 12_N 300 12_N Руководство по эксплуатации/монтажу Номер ма...»

«Областное государственное бюджетное учреждение социального обслуживания "Центр социального обслуживания "Парус надежды" в р.п.Кузоватово" ОГБУСО ЦСО "Парус надежды" в р.п.Кузоватово создан рас...»

«опубликована 26 июня 2015 года, на сайте: www.dstroy-nn.ru (с изменениями от 05.08.2015 года) Строительство Утверждаю: Генеральный директор ООО "Династия Строй НН" Ю.А. Деева ПРОЕКТНАЯ ДЕКЛАРАЦИЯ Строительство объекта ка...»

«дартов, аккредитацию организаций для работы в области стандартизации, учет принимаемых стандартов и информационную поддержку по вопросам стандартизации. NIST – это федеральное агентство в составе Министерства торговли США, которое так же, как ANSI, участвует в разработке стандартов, но основной задачей NIST является орга...»

«Проект постановления мэрии города Новосибирска О внесении изменений в административный регламент предоставления муниципальной услуги по подготовке и утверждению градостроительного плана земельного участка в виде отдельного документа, утвержденный постановлением мэрии город...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТР НАЦИОНАЛЬНЫЙ 54648СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ 2011 ФЕДЕРАЦИИ Консервы ТОМАТЫ В ЗАЛИВКЕ Общие технические условия Издание официальное М о скв а С та н д а р ти н ф о р м участие в строительстве ГОСТ Р 54648— 201...»

«RTX-IOM-DRS-R03 Декабрь 2013 СЕРИЯ DRS ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД РУКОВОДСТВО КУЛИСНОГО ТИПА ПО УСТАНОВКЕ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ www.rotexautomation.com RTX-IOM-DRS-R03 Декабрь 2013 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА СТРАНИЦА Введен...»

«Гузырь Владимир Васильевич НАЦИОНАЛЬНАЯ ИННОВАЦИОННАЯ СИСТЕМА КАК ОСНОВА ЭКОНОМИКИ КАЧЕСТВА ЖИЗНИ Специальность 08.00.01 – Экономическая теория Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Томск – 2007 Работа выполнена на кафедре экономики Государственного образовательного учреждения высшего профе...»

«Министерство путей сообщения Российской Федерации Дальневосточный государственный университет путей сообщения БЕССОНОВ В.А.ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ Хабаровск Министерство путей сообщен...»

«пкоз06617 НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР Новые разработки Редукторы и мотор-редукторы для специальных отраслевых решений металлургия химическая промышленность нефтедобыча пищевая промышленность подъемно-транспортное оборудование Санкт-Петербург 10 Р ЕДУ К T O P J Научно-технологический...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.