Тасжарықтар және олардың сілемнің күйіне ықпалы Г. Б. ӘБілдаева



жүктеу 240.39 Kb.
Дата09.06.2016
өлшемі240.39 Kb.

Научные сообщения


ӘОЖ 622.83


Тасжарықтар және олардың сілемнің күйіне ықпалы


Г.Б. ӘБІЛДАЕВА, магистрант,
Ө. СӘБДЕНБЕКҰЛЫ, т.ғ.д., профессор,
Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті, МІжГ кафедрасы



Кілт сөздер: таскесек, таужыныс, тасжарық, сілем, буын, бұзылыс, кеністік.

Т

абиғи жағдайда таужыныстардың сілемдері моно­лит күйінде кездеспейді. Олар шығу тектеріне қарамай, тегістей дерлік жарықтармен бөлшектенген ірілі-ұсақты таскесектерден тұрады. Таскесектерді геометриялық өлшемдері мен физикасына қарай жік­теп, 5 топқа бөлуге болады (кестеге қараңыз).

Тектоникалық бұзылыстарға жататын тасжарық­тардың беттерінің аудандары да ауқымды болатын­дықтан, олар сілемде сырғу беттердің топтарын жеке-дара да немесе тартылыс күшінің өрісіндегі беттермен аралас та түзе алады. Тектоникалық жарықтардың бет­терінде байланыс күші болмайтындықтан, ол беттер­дегі тежеуші тангенс кернеу тек үйкеліс бұрышының шамасына ғана байланысты болады. Сондықтан мұн­дай ірі жарықтар бар сілемде таужыныстардың жыл­жуға бейімділігі басқа жерлердегіден әлдеқайда жо­ғары. Тектоникалық бір жарықтың өзінің аумағы кені қазылған кеңістікпен шамалас немесе одан асып кете алатын болғандықтан, қазымдардың конструкциялық элементтерін құрайтын таужыныстардың мықтылығы­на олардың ықпалы еселік түріндегі көрсеткішке кіре алмайды. 1 – суретте тектоникалық бұзылыс болған жердегі тасжарықтардың беті көрсетілген. Суреттің алдыңғы шебіндегі қияның биіктігі 90 м шамасында.

Екінші буындағы тасжарықтар сілемді салыстыр­малы майда кесектерге бөледі, бірақ, негізінен бірі бірінің созындысы емес. Олар сілемде үзік-үзік болып, ұштары бірінен бірі жан-жаққа ауытқып орналасқан болғандықтан, тұтас сырғу бетін түзей алмайды. Бірақ, жасанды кеңістіктің өлшемдері таскесектердің өлшемдерінен артық болған жағдайда, бұл буындағы жарықтардың қазымның орнықтылығына ықпалы елеулі бола алады. Сондықтан қазымдардың өлшемін болжағанда салыстырмалы ірі кесектер түзейтін жа­рықтардың жүйелері есепке алынуы тиіс. Тасжарық­тардың бұл түрі таужыныстардың қабаттарының қа­лыңдығы екінші буындағы жарықтардың өлшемдері­мен шамалас болатындығына байланысты. 2 – суретте екінші буындағы тасжарықтар көрсетілген.

1 – сурет – Тектоникалық бұзылыс болған


жердегі тасжарықтардың беті
Үшінші буындағы тасжарықтар негізінен бірімен бірі қабысқан, жарықтардың таралу аясы бір кесектің шегінде ғана болып, өзара жалғаспайтын, беттерінде азда болса байланыс күшінің барлығы сезілетін, са­лыстырмалы майда кесектерді түзейтін сілемнің бөлі­гінде болады (3 – суреттегі 2 – тасжарықтар). Жарық­тардың осы үшінші буындағы түрінің ықпалы елеулі және жалпы сипатты болатындықтан таужыныстар­дың сілемдегі мықтылығы үлгідегі мықтылығына арнайы еселік енгізу арқылы табылады. 3 – суретте тасжарықтардың қабатаралық беттері көрсетілген.

Төртінші буындағы тасжарықтар бірімен бірі қа­бысқан жарықтардың таралу аясы негізінен таужыныс­тың қабатының жалпақтығына сәйкес (3 – суреттегі


1 – тасжарықтар). Бұл буындағы жарықтардың таужы­ныстың мықтылығына ықпалының дәрежесі, оның қабатының жатын бұрышына байланысты болады:

– негізгі қысым қабатаралық жазықтыққа тік бол­са, таужыныстың мықтылығы елеулі өзгермейді (қа­лыңдығы бірге тең қабаттағы қатпардың саны 3-5 бол­ғанда әлсіреу еселігі Кл = 0,85 – тен кем болмайды);

– негізгі қысым қабатаралық жазықтықтармен ба­ғыттас болғанда Кл еселігі ең төменгі мәніне жетеді.

Бесінші буындағы тасжарықтар көп жағдайда ең­кіштігі төмен таужыныстардың қабаттарында кезде­седі. Бұл буындағы жарықтардың таужыныстардың мықтылығына ықпалы айтарлықтай елеулі болады, сондықтан олар арнайы табылған еселік арқылы есеп­ке алынуға тиіс.

Сілемдегі тасжарықтар келтірілгендерден басқа да түрде жіктелуі мүмкін. Келтірілген жіктеудің басқа­лардан айырмашылығы – бұл жіктеуде жарықтардың таужыныстардың мықтылығына ықпалын ескеруге негізделгендігінде.

Сілемдегі тасжарықтарды есепке алу үшін, оларды арнайы өлшеп – түсірімдеу жұмыстары жүргізіледі. Өлшеп – түсірімдеу жұмыстарын жүргізудің және олардың нәтижелерін статистикалық есептеулердің әдістері белгілі болулары керек. Есептеулердің арнайы әдістерімен жүйеленген тасжарықтардың жазықтықтарының элементтерінің мәндері негізінде, сілемдегі таужыныстардың мықтылығын анықтауға болады.



2 – сурет – Екінші буындағы тасжарықтар:


1 – өлшемдері 0,8-1,2 м шамасындағы;
2 – ұсақтала бастаған кесектер

3 – сурет – Тасжарықтардың қабатаралық беттері:


1 – қабатаралық бет; 2 – үшінші буынның жарықтары

Таужыныстардың сілеміндегі кесектенудің жіктелуі



Буын

Сипаты

Өлшемі, м

Тегі

І

Араларындағы тасжарықтардың беттері бірінен бірі бірнешеден бірнеше ондаған см алшақ, жылтыр, ойыс-дөңес, арасы ұсақ кесектермен толған

5-6-дан 10-даған м ара­лығында

Тектоникалық бұзылыс

ІІ

Тасжарықтарының беттері негізінен шлифтелмеген, тұтас жазықты, бірінен бірі бірден бірнеше мм алшақ, аралары кейде майда кесекті

0,6-0,8-ден 1,6-1,8 м аралығында

Сілемдегі физика­лық тәсірлер

ІІІ

Жарықтарының беттері сызаттанып бөлінген, кесектер өзара қабысқан, екі кесектің аралығында кейде байланыс күші бар болады.

2-3-тен 30-40 см ара­сында

Сілемдегі физика­лық тәсірлер

ІV

Қатпараралық жарықтар, беттері негізінен шлифтелмеген, байланыс күші бар болса, өте төмен. Жалпақтығы таужыныстың қабатындай

Бірнеше мм-ден м-ге дейін қалың

Жаратылыстан

V

V-түріндегі төменгі төбесіндегі бұрышы φ = 45° – 0,5 pc сыналы жарық­тар, беттері көбіне шлифтелмеген, өзара қабысқан.

3-буындағыдай және одан ірі кесекті, қабат­ты тұтас кесетін

Жердегі физика­лық тәсірлер

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Сәбденбекұлы Ө. Геомеханика. Қарағанды: «САНАТ-Полиграфия» ЖШС баспасы, 2009. 450 б.

2. Сәбденбекұлы Ө. Таужыныстардың сілеміндегі құрылыстар түзетін механика. Қарағанды: «САНАТ-Полиграфия» ЖШС баспасы, 2006. 236 б.

3. Сәбденбекұлы Ө. Таужыныстарының жылжуының физикасы. Жезқазған, 1999. 192 б.


УДК 656.223


К вопросу об организации высокоскоростного движения поездов в АО «НК «КТЖ»


Т.К. БАЛГАБЕКОВ, к.т.н., профессор,
А.З. АКАШЕВ, к.т.н., доцент,
Г.С. СМАИЛОВА, магистрант гр. ОПМ-11-1,
Карагандинский государственный технический университет, кафедра ПТ им. проф.
А.Н. Даниярова



Ключевые слова: движение, поезд, скорость, организация, навигация; система счета, состав, датчик.


сегодня быстро меняются парадигма и формат глобального прогресса. Мир переходит к постиндустриальному этапу. В нем, по словам известного футуролога Брюса Стерлинга, «будущее перестает быть синонимом слова «прогресс», потому что начинается уже сегодня» [1].

Внедрение новой техники и технологии – это весьма сложный и противоречивый процесс. Принято считать, что совершенствование технических средств снижает трудозатраты, долю труда в стоимости единицы продукции. Однако в настоящее время научно-тех­нический прогресс «дорожает», так как требует создания и применения все более дорогостоящих железнодорожных линий, средств компьютерного управления, спутниковых навигаций, современных схем рельсовых цепей и др. Все это отражается на увеличении доли затрат на амортизацию и обслуживание применяемых основных фондов в себестоимости продукции.

Одной из стратегических задач, стоящих перед экономикой Казахстана, является широкое внедрение высокоскоростного движения поездов (ВСД) и систем управления ВСД, которые базируются на использовании современных отечественных и зарубежных инновационных информационных и спутниковых технологий. Данные технологии относятся к классу критических и вместе с ВСД определяют уровень развития страны в мировой экономике. В Казахстане 13 сентября 2003 г. началась регулярная эксплуатация на участках Алматы-Астана и Алматы-Шымкент высокоскоростных поездов типа «Тулпар» со скоростью движения 140 км/ч. В 2012 г. поезд «Жетісу», состоящий из вагонов «Тулпар-Тальго», стал курсировать на участке Алматы-2 – Петропавловск. На декабрь 2012 г. запланирован запуск скоростного поезда «Тулпар-Тальго» маршрутом Астана – Актобе.

Сегодня средняя скорость на казахстанских железных дорогах составляет 50 км/ч. Для сравнения, в России этот показатель равен 70 км/ч, в Китае – 90 км/ч. Если увеличить скорость движения до 100 км/час, то грузооборот вырастет сразу в два раза. Из всего сказанного можно сделать вывод: высокая скорость даст Казахстану не только экономический, но и политический эффект. Наличие скоростей железнодорожной сети – признак перехода страны из категории развивающихся в категорию развитых стран мира.

Существуют два способа организации скоростного движения по железной дороге. Можно путем усиления верхнего строения пути создать условия для движения поездов со скоростью 140-200 км/ч. Эта практика широко используется во Франции, Германии, Китае, России. Именно таким образом модернизированы пути для поезда «Тулпар» в Казахстане.

Но это лишь частичное решение проблемы скоростного движения. Вагоны «Talgo» на прямых участках могут обеспечить скорость 200 км/ч, что предусмотрено конструкцией вагона. На кривых участках – до 160 км/ч. Но реальная скорость «Talgo» не превышает 110 км/ч, что, по мнению представителей АО «НК «КТЖ»», все же соответствует параметрам скоростного движения.

Еще один способ организации скоростного движения – строительство отдельной линии со специальным строением пути, токоприемниками, со сварными стыками, допускающими движение со скоростью до 300 км/час. Так делается в Японии. Тогда вместо нынешних 14 часов можно будет преодолеть путь из Алматы в Астану за 4,5 часов.

Скоростные железные дороги вполне способны конкурировать с авиацией. К тому же разгрузка воздушных линий положительно отразится на авиаперевозках, так как скоростные железные дороги позволят сократить воздушный трафик в аэропортах Астаны и Алматы, что создаст дополнительные возможности для развития международных авиаперевозок.

Чтобы рассчитать примерные затраты, достаточно обратиться к китайскому опыту. В 2008 г. в Китае начали строительство высокоскоростной дороги Пекин-Шанхай. Поезда на этой линии будут развивать скорость до 380 км/ч. Ее планировалось сдать в эксплуатацию в начале 2012 г. при суммарном бюджете проекта 31,6 млрд. долларов.

Таким образом, километр высокоскоростной дороги Китаю обойдется в 24 млн. долларов. Следовательно, можно рассчитать примерную стоимость скоростной железнодорожной линии Астана-Алматы, примерно 32-33 млрд. долларов.

Высокие издержки проекта позволяют предположить о высокой цене поездок. Деньги, потраченные на строительство, будут отчасти заложены в цену билета. С такой постановкой вопроса можно не согласиться, так как скоростная железная дорога потребляет электроэнергию, которая может генерироваться на тепловых электростанциях с использованием дешевого бурого угля. Это снизит себестоимость и позволит понизить тарифы на перевозки. Кроме того, скоростная железная дорога даст мощный стимул экономическому и социальному развитию ряда регионов Центрального, Южного и Северного Казахстана, в том числе депрессивным районам.

Любая скоростная дорога – это высокотехнологический объект. Вокруг него необходимо создавать не только службы и вспомогательные подразделения, но и развивать инфраструктуру, вводить дополнительные энергомощности и другие объекты. В связи с этим для обеспечения бесперебойной и безопасной работы высокоскоростных и обычных поездов возникает необходимость в получении достоверной и надежной информации, предоставляемой различными способами и источниками, такими как [2, 3]:

– спутниковая навигация;

– рельсовые цепи (СЦБ);

– система счета осей подвижного состава.

Одним из наиболее современных и эффективных является метод определения местоположения поезда с использованием технических средств спутниковой навигации ГЛОНАСС или GPS. Такой метод эффективно используется на других видах транспорта: в авиации, автомобильном и морском.

Приёмники спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС или GPS определяют свои собственные географические координаты. Для использования в системах управления и обеспечения безопасности движения поездов, а также в системах автоведения, контроля и дислокации локомотивов, вагонов, контейнеров, специальных самоходных подвижных составов необходимо иметь информацию в железнодорожных координатах (километро-пикетах). Для преобразования географических координат в железнодорожные необходимо сформировать электронную карту инфраструктуры магистралей и оперативно её корректировать при возникновении любых изменений местоположения светофоров, километровых и пикетных столбов, стрелочных переводов и мест постоянных ограничений скорости.

Самым первым техническим средством определения местоположения поездов стали рельсовые цепи. Принцип их построения заключается в том, что железнодорожный путь разделяется на отдельные электрически изолированные участки, свободность и занятость которых однозначно определяют положение поезда. Непрерывная модернизация подвижного состава, верхнего строения пути, повышение весовых норм и скоростей движения поездов предопределили дальнейшее совершенствование РЦ, в результате чего они претерпели за истекшее время значительные изменения. Новые системы построены на новой элементной базе с применением интегральных микросхем и тональных рельсовых цепей (рисунок 1).

Рельсовые цепи тональной частоты (ТРЦ) обладают рядом эксплуатационных, технических и экономических преимуществ. Использование сигнального тока тонального диапазона позволяет повысить защищенность от воздействия помех тягового тока, практически на порядок снизить потребляемую мощность, применить современную элементную базу, осуществить централизованное размещение аппаратуры, исключить взаимные влияния между рельсовыми цепями. Применение неограниченных рельсовых цепей (БРЦ) позволяет исключить малонадежные в эксплуатации изолирующие стыки, существенно сокращает число используемых дроссель-трансформаторов, снижает потери электроэнергии на тягу поездов.



Рисунок 1 – Структурные схемы рельсовых цепей тональной частоты



Следующим техническим средством контроля местоположения составов стали счётчики осей. Структура систем счета осей, несмотря на различие физических принципов действия, и конструкций, имеет следующие основные элементы (рисунок 2): 1 – рельсовые датчики первичной информации (Д), располагаемые непосредственно на рельсах на границах контролируемого участка пути, взаимодействующие с каждым колесом, или колесной парой железнодорожного подвижного состава в отдельности, и вырабатывающие при этом сигналы (как правило, электрические);
2 – устройство преобразования первичного сигнала в форму, удобную для передачи по выделенным или стандартным (телефонным) каналам связи (ЛС);
3 – решающий прибор (РП), иногда называемый приемником, располагаемый, как правило, в аппаратном помещении, соединенный с рельсовыми датчиками линиями ЛС1, ЛС2 и, на основе полученных от них сигналов, формирующий в системе счета осей сигнал о занятом или свободном состоянии контролируемого участка пути.

В настоящее время в системах счета осей наибольшее распространение получили индукционные датчики, которые обеспечивают работоспособность в любых климатических условиях, при наличии мощных магнитных полей тягового тока и полей тяговых двигателей, и не оказывают заметного биологического воздействия на окружающую среду.


Рисунок 2 – Структурная схема системы счета осей


В рассматриваемой конструкции индукционного электромагнитного путевого датчика переменное магнитное поле, создаваемое передающей катушкой W1 (рисунок 3), пересекает витки приемной катушки W2, расположенной на другой стороне рельса, и генерирует в ней электрическую движущую силу выходного сигнала.

Рисунок 3 – Индукционный электромагнитный


путевой датчик
Принцип действия путевого датчика системы счета осей – устройство контроля путевых участков. Путевой датчик (ПД) является источником первичной информации о количестве осей подвижного состава, которые проследовали по контролируемому участку пути. Датчик представляет собой электромагнитную систему с переменными параметрами, входным электрическим сигналом которой является высокочастотное переменное напряжение генератора, расположенного в аппаратуре счетного прибора (СП). Напряжение выходного сигнала ПД зависит от параметров магнитной системы, которые изменяются при появлении и проследовании колеса над датчиком.

Рассмотрим упрощенную конструкцию и схему путевого датчика (рисунок 4), поясняющие принцип действия ПД. На питающий вход ПД подается высокочастотное переменное напряжение UГЕН частоты fГЕН = 71,4 кГц. На рельсе 1 условно показано колесо 2 подвижного состава. Параллельно оси рельса 1 расположен индуктор 3, по которому протекает ток iинд, создающий в пространстве около рельса 1 и колеса 2 переменное магнитное поле. Это поле создает в выходной катушке 4 напряжение UВЫХ, величина которого зависит от магнитного сопротивления цепи между индуктором 3 и катушкой 4. Отсутствие или наличие колеса в этом пространстве изменяет это магнитное сопротивление и взаимоиндуктивность Мик между индуктором 3 и катушкой 4, что вызывает изменение величины выходного напряжения датчика UВЫХ.

Рассмотрим электрическую схему ПД (см. рисунок 4, б), соответствующую рисунку 4,а. Здесь емкость СЭ1 эквивалентна сумме емкостей С1 и распределенной емкости жил кабеля от ПД до СП, а емкость СЭ2 – эквивалентна емкости других жил того же кабеля. Величина взаимоиндуктивности Мик, как было сказано ранее, зависит от наличия или отсутствия колеса над магнитной системой ПД.

Таким образом, системы счета осей предназначены для эксплуатации в составе систем железнодорожной автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте общей сети и на специализированных путях (промтранспорте), для контроля свободности (занятости) разветвленных и неразветвленных участков пути на станциях и перегонах при любом виде тяги поездов.

Путем взаимной работы всех этих средств получения информации о состоянии подвижного состава появляется возможность добиться бесперебойного и безопасного движения поездов.

При организации высокоскоростного движения необходимое количество пар сборных поездов по каждому направлению по массе определяется по формуле [4, 5]:



(1)

где mgбр – суммарная масса всего вагонопотока, следующего в сборных поездах в определенном направлении;


Qв – весовая норма поезда.

Потребное количество пар сборных поездов на каждом перегоне по длине определяется



(2)

где mlв – суммарная длина всего вагонопотока, следующего в сборных поездах в определенном направлении;


Lпол – полезная длина приемо-отправочных путей станций, ограничивающих рассматриваемый перегон;
lл – длина локомотива, м.

Необходимое количество пар сборных поездов по минимуму транспортных затрат



(3)

где N – количество перевозимых груженых вагонов в сборных поездах по всему участку их обращения;


tл – затрата локомотиво-часов на продвижение одной пары сборных поездов и на маневровую работу по обработке вагонов в данных поездах.


Рисунок 4 – Упрощенная конструкция и эквивалентная схема путевого датчика устройства контроля


перегона методом счета осей

Рисунок 5 – Схема взаимодействия спутниковой навигации, рельсовых цепей и системы счета осей



При организации маневровых передач количество подач и число вагонов в подаче по каждому грузовому фронту устанавливаются исходя из объема перевозок, вместимости грузовых фронтов и технологических особенностей работы грузовых фронтов. В тех случаях, когда количество подач в цех не определяется потребностями производства, количество маневровых передач рассчитывается с учетом достижения наименьших эксплуатационных расходов, связанных с затратой вагоно- и локомотиво-часов, по формуле

(4)

где Uм – количество нагруженных или выгруженных в цехе вагонов;


g – средний вес нетто одного вагона, т;
п – суммарная производительность механизмов, используемых на погрузке или выгрузке, т/ч;
tм – время на маневры с одной подачей, ч;
ав, ал – стоимость 1 вагоно- и локомотиво-часа, тенге.

Если технико-эксплуатационные требования могут быть выполнены локомотивами разных серий, решение о выборе типа следует принимать по результатам технико-экономического сравнения вариантов с учетом затрат на все виды ремонтов локомотивов. При

окончательном выборе локомотивов для предприятия или группы их, обслуживаемых одним депо, следует стремиться к уменьшению числа серий локомотивов, во всяком случае, хотя бы по типам их тяги.

Инвентарный парк локомотивов



(5)

где Лр – рабочий парк локомотивов;


к – коэффициент, учитывающий число локомотивов нерабочего парка (ремонт, запас).

При укрупненных расчетах к = 0,12-0,18. При точных расчетах для конкретного предприятия к определяют расчетным путем, исходя из установленных межремонтных сроков, простоев в ремонте и времени на транспортировку локомотивов в депо и обратно.

Рабочий парк локомотивов определяется как сумма локомотивов, потребных для поездной (вывозной) и маневровой работы, а также для специальных технологических перевозок

(6)

При точных расчетах потребность в локомотивах определяется по графикам или методам моделирования работы транспортных систем. Применимы и аналитические методы расчета по затратам времени на оборот составов и обработку вагонов.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лекция Президента Республики Казахстан Н.А. Назарбаева в Назарбаев Университете «Инновационная индустрия науки и знаний – стратегический ресурс Казахстана в XXI веке». Астана, 5 сентября 2012 г.

2. Абрамов А.А. Математическое моделирование транспортных процессов: учебное пособие / А.А. Абрамов. М.: РГОТУПС, 2002. 128 с.

3. Бородин А.Ф. Комплексная система организации эксплуатационной работы железнодорожного транспорта: Автореф. ... дис. докт техн. наук. М, 2000. 491 с.

4. Тишкин Е.М. Автоматизация управления вагонным парком. М.: Интест, 2000. 224 с.

5. Тулупов Л.П., Жуковский Е.М., Гусятинер A.M. Автоматизированные системы управления перевозочными процессами на железных дорогах. М.: Транспорт, 1991. 208 с.



УДК 65.011.56:621.31


Автоматизированная информационно-измерительная система технического учета электроэнергии


К.К. СМАГУЛОВА, доктор PhD,
А.А. АБЫШЕВ, студент,
Карагандинский государственный технический университет, кафедра АПП



Ключевые слова: электроэнергетика, электроэнергия, учет, автоматизация, система, SCADA-система, потребитель, энергоэффективность.


технический учет электроэнергии необходим для того, чтобы контролировать расход электроэнергии в помещении, в его отдельных подразделениях и цехах. С его помощью определяются потери электроэнергии, источники ее нерациональной траты и общие проблемы сети энергоснабжения предприятия. Также технический учет электроэнергии позволяет определить расход этого ресурса в зависимости от времени суток. А это первый шаг к повышению энергоэффективности предприятия. Технический учет электроэнергии осуществляется с помощью специальных технических счетчиков. Их функциональность несколько отличается от расчетных счетчиков для коммерческого учета.

Еще одна задача технического учета электроэнергии заключается в определении реактивной электроэнергии. Существует понятие компенсации реактивной энергии, и использование такого типа электроэнергии способно существенно снизить затраты предприятия на энергоснабжение.

Помимо всего этого, технический учет электроэнергии дает возможность предприятию защитить себя финансово от недобросовестных поставщиков. С его помощью определяются различные технические показатели, поступающие в систему электроэнергии, например, граничная мощность и граничная величина потребления.

Задачи любого учета очень разнообразны, это утверждение справедливо и для технического учета электроэнергии. Наглядно наблюдая, где и как расходуется купленная электроэнергия, можно с уверенностью использовать диспетчерский функционал для изменения напряжения в сети и управления электроэнергией на отдельных подразделениях предприятия.

В настоящее время перед потребителями достаточно остро стоит проблема эффективного использования и учета электроэнергии. Одно из решений проблемы – это внедрение автоматизированных информационно-измерительных систем технического учета электроэнергии с возможностью дистанционного снятия показаний счетчиков (АИИС ТУЭ). Большинство из существующих автоматизированных информационно-измерительных систем технического учета электроэнергии представляют собой локальные «цельнотянутые» системы, ориентированные на использование конкретного оборудования и программного обеспечения. Однако такие решения имеют существенные недостатки: это неспособность одновременного использования в системе большой номенклатуры приборов и устройств учёта от различных производителей, слабые возможности по интеграции в другие производственные подсистемы, ограничения по настройке. Конфигурирование таких систем под конкретные требования организации – дело очень кропотливое и зачастую дорогостоящее.

Наиболее простым и надежным решением задачи оперативного учета потребления электроэнергии на предприятии является автоматизированная информационно-измерительная система технического учета электроэнергии на основе SCADA-систем, которые уже зарекомендовали себя с точки зрения функциональности и отказоустойчивости при управлении и контроле технологических процессов. Такие системы позволяют прозрачно работать с устройствами от различных производителей, без дополнительных накладных расходов на программирование, гибко определять состав системы и легко масштабировать ее функции, например, включать в систему новые мнемосхемы, расчеты экономических показателей или отчеты произвольного вида.

На рисунке 1 представлена архитектура предлагаемой системы учета электроэнергии на основе SCADA-системы. Информационно-измерительная система технического учета электроэнергии включает в себя: устройства учёта электроэнергии, OPC-серве­ры счетчиков, а также универсальную SCADA/HMI DataRate, выполняющую функции сбора, хранения, обработки и визуализации информации. SCADA/HMI DataRate™ – универсальное средство мониторинга, контроля и управления производственными процессами. DataRate™ – это динамическая визуализация данных любого уровня управления предприятием. С помощью DataRate™ легко и эффективно можно:

а) построить автоматизированную систему, осуществляющую контроль и управление на базе интеллектуальных датчиков, контроллеров и компьютеров;

б) создать операторский интерфейс для отображения и сохранения информации с устройств, поддерживающих обмен данными по технологии OPC DA/НDA/A&E;

в) визуализировать данные из базы данных системы управления производством;

г) организовать систему отчетности;

д) производить удаленный мониторинг и управление системой с использованием Web-технологий.

Для эксплуатации данной системы необходимы следующие устройства: персональный компьютер с ОС Windows, счетчики электроэнергии, линии связи (коммуникации), программное обеспечение АИИС ТУЭ на основе SCADA/HMI DataRate. В большинстве случаев первые три необходимых компонента системы уже есть. Необходимо установить на компьютер программный продукт на базе SCADA/HMI DataRate, используя линии связи, подключить к компьютеру счетчики электроэнергии, и система готова к эксплуатации.

Функции данной системы:

– периодический опрос параметров системы с циклом, заданным пользователем;

– подробный учет активной и реактивной электроэнергии и мощности;

– возможность получения исторических данных с устройств в случае аварийного сбоя АРМ;

– сбор информации о состоянии объектов и средств измерений;

– хранение данных в специализированной базе данных;

– возможность экономических расчетов (потери, небаланс и т.д.);

– контроль достоверности данных;

– мониторинг потребления электроэнергии;

– формирование отчетов произвольной сложности и содержания;

– взаимодействие со сторонними системами;

– многотарифный учет;

– разграничение доступа оперативного персонала;

– синхронизация времени АРМ и оборудования системы;

– построение систем удаленного мониторинга и управления через обычный Web-браузер.

Основными достоинствами предлагаемого решения являются: самостоятельный выбор пользователем числа точек опроса; возможность вычислений любого уровня сложности; создание отчетов любой сложности и экспорт отчетов в любой из распространенных форматов (*.pdf, *.xls и т.д.); возможность использования различных устройств учета; возможность интеграции в другие системы; простота и адаптируемость


Рисунок 1 – Архитектура системы учета электроэнергии




под требования пользователя; возможность работы с базами данных (ORACLE, МуSQL, MS SQL и др.); возможность построения распределенных систем учета с использованием GSM каналов.

На рисунке 2 показаны конкретные узлы учета потребления электроэнергии.

Нижний уровень системы представлен множеством счетчиков электрической энергии Меркурий-230 и СЭТ-4ТМ.02, расположенных на территории предприятия таким образом, чтобы контролировать потребление электроэнергии как отдельно взятых участков, так и всего завода в целом.

На среднем уровне сервер консолидации технологических данных WideTrack производит сбор, обработку и сохранение информации о потребленной электроэнергии с точек учета в БД предприятия (СУБД MS SQL Server, возможно использование других БД). WideTrack способен обрабатывать до 100 000 тегов в секунду. WideTrack производит предварительные расчеты, уменьшая объем информации, передаваемой на верхний уровень системы.

«Прозрачный» доступ сервера WideTrack к приборам учета обеспечивают OPC-серверы электросчетчиков Меркурий и СЭТ, которые преобразуют внутренний протокол передачи данных счетчиков к общепринятому стандарту OPC (OLE for Process Control), поддерживаемому сервером WideTrack. Показатели качества электроэнергии снимаются аналогично с использованием OPC-сервера измерителя показателей качества электроэнергии Ресурс-ПКЭ.

Применение OPC-технологии обеспечивает гибкость в использовании технических средств, позволяя выбирать приборы, максимально соответствующие поставленным задачам, а не руководствоваться наличием/отсутствием тех или иных драйверов. АИИС ТУЭ позволяет добавлять любые необходимые приборы и устройства, используя OPC-сервер соответствующего прибора или протокола. Например, счетчики продукции, тепло-, газосчетчики и другие.

Поддержка спецификаций OPC DA и OPC HDA позволяет получить доступ не только к текущим, но и к архивным данным приборов учета.


Рисунок 2 – Узлы учета потребления электроэнергии




Верхний уровень системы представляет собой АРМ оператора – диспетчерский пункт, на котором установлен графический проект АИИС ТУЭ, разработанный на базе HMI/SCADA DataRate™.

HMI/SCADA DataRate сочетает простоту освоения и богатые графические возможности, гибкость программирования и высокую скорость работы.

АИИС ТУЭ автоматически и по запросу пользователя (например, при формировании отчетов) забирает консолидированную сервером WideTrack информацию из базы данных и представляет ее на экране монитора в удобном для пользователя виде (мнемосхемы, тренды, отчеты в соответствии со структурой предприятия). Схема подстанции с установленными на ней счетчиками отображается на главной мнемосхеме АИИС ТУЭ. По выбору пользователя на мнемосхеме отображается информация о накопленном потреблении активной/реактивной энергии (A/R), текущей потребляемой активной/реактивной мощности по трем фазам (P/Q) или текущей потребляемой полной мощности по трем фазам (S).

Результатом внедрения такой системы учета электроэнергии являются:

– увеличение достоверности данных учета электроэнергии позволяет исключить случаи необоснованного завышения показаний электропотребления;

– контроль показателей качества поставляемой электроэнергии минимизирует платежи в случае выявления неудовлетворительного качества поставляемой электроэнергии;

– постоянный мониторинг не только активной, но и реактивной энергии позволяет контролировать величину потерь и при необходимости проводить организационно-технические мероприятия, направленные на их снижение;

– получение информации об энергопотреблении оборудования во время всего технологического процесса способствует выявлению периодов неэффективного использования электроэнергии;

– увеличение КПД техпроцессов за счет оптимизации интервалов включения/выключения задействованного в производстве оборудования и выявления оптимальных режимов его работы.

Кроме того, распределение нагрузки между подсистемами в сочетании с возможностью тесной интеграции АИИС ТУЭ с другими системами АСУ ТП дает возможность дополнительной экономии, накопление статистических данных и удобный механизм их анализа (с возможностью передачи в специализированные программы в одном из общепринятых стандартов) обеспечивает точное планирование энергопотребления на произвольный временной период. Такой анализ позволяет оптимизировать закупки электроэнергии и проводить точный расчет с экономическим обоснованием решений о модернизации того или иного участка.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреев Е.Б., Куцевич Н.А., Синенко О.В. SCADA-системы. Взгляд изнутри: СПб. РТСофт, 2004. 176 с.



2. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП. Кн. 2. СПб: ДЕАН, 2009. 944 с.

4  2012







©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет