Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Жаткин Александр Николаевич

Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов
<
Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Жаткин Александр Николаевич. Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов: диссертация ... кандидата технических наук: 05.05.06 / Жаткин Александр Николаевич;[Место защиты: Уральский государственный горный университет].- Екатеринбург, 2015.- 177 с.

Содержание к диссертации

Введение

1. Аналитический обзор системы утилизации вторичных энергоресурсов рудничных компрессорных установок .

1.1 .Общая характеристика вторичных энергоресурсов 11

1.2.Вторичные энергоресурсы рудничных компрессорных установок 14

1.3.Тепловые насосы в системе утилизации ВЭР РКУ 17

1.4. Анализ современного состояния производства и использования парокомпрессорных тепловых насосов 24

1.5. Влияние параметров окружающей среды на эффективность работы теплового насоса совместно РКУ 33

1.6. Способы повышения эффективности тепловых насосов 34

1.6.1 Использование современных рабочих агентов 34

1.6.2. Действительный цикл ТНУ и способы его реализации 36

1.6.3. Математическое моделирование ТНУ 37

1.7. Обоснование выбора задачи исследования 38

2. Аналитические исследования утилизации тепловой энергии .

2.1. Влияние параметров ТНУ на ее эффективность 42

2.2. Оценка влияний потерь в элементах ТНУ

2.2.1. Анализ внешних потерь в ТНУ 52

2.2.2. Анализ внутренних потерь в ТНУ

2.3. Влияние типа применяемого рабочего агента в ТНУ 62

2.4. Влияние разности температур между ВЭР и теплопотребителем 66

2.5. Влияние переохлаждения рабочего агента 68

2.6. Влияние двухступенчатого сжатия в компрессоре ТНУ на его характеристики 72

2.6.1. Методика расчета ТНУ с двухступенчатым сжатием 73

2.6.2.. Влияние применения двухступенчатого сжатия рабочего агента на характеристики ТНУ 75

Выводы по второй главе 77

3. Моделирование и аналитическое исследование работы ТНУ при утилизации ВЭР РКУ .

3.1. Математическая модель парокомпрессионной ТНУ 79

3.1.1 Постановка задачи для математического моделирования ТНУ 81

3.1.2. Математическая модель компрессора ТНУ 82

3.1.3 Математическая модель конденсатора ТНУ 85

3.1.4. Математическая модель испарителя ТНУ 88

3.1.5. Базовые уравнения математической модели ТНУ 90

3.1.6. Исходные данные расчёта параметров режима совместной работы элементов ТНУ 91

3.2. Анализ работы ТНУ в составе РКУ 95

3.2.1. Определение тепловых потерь с поверхностей отапливаемых зданий с учетом влияния скорости ветра 96

3.2.2 Методика расчета комбинированной ТНУ с учетом влияния скорости ветра 97

3.3. Анализ эффективности применения ТНУ с целью утилизации ВЭР РКУ 103

3.3.1. Анализ традиционной схемы подогрева сетевой воды 103

3.3.2 Методика расчета традиционной схемы подогрева сетевой воды на ТЭЦ 105

3.3.3.Тепловой расчёт традиционной схемы подогрева сетевой воды 108

3.3.4. Анализ схемы подогрева сетевой воды ТНУ с ВЭР РКУ на новых рабочих агентах 112

Выводы по третьей главе 120

4. Технико-экономическая оптимизация ТНУ с учетом переменных нагрузок и вариантов утилизации ВЭР РКУ .

4.1. Постановка задачи технико-экономического обоснования 121

4.2. Исходные данные для технико-экономических исследований ТНУ с утилизацией ВЭР РКУ 130

4.3. Результаты оптимизации ТНУ использующей в качестве источника низкопотенциального тепла ВЭР РКУ 133

4.4. Экономическая эффективность использования ТНУ в схемах утилизации ВЭР РКУ 141

Выводы по четвертой главе 149

5. Определение технико-экономических показателей и разработка процесса утилизации ВЭР РКУ подземного рудника ОАО «Гайский ГОК».

5.1. Исходные данные для определения ТЭП 152

5.2. Анализ ТЭП ТНУ для вариантов теплоснабжения подземного рудника ОАО «Гайский ГОК» 154

5.3. Мониторинг системы утилизации ВЭР РКУ для подземного рудника ОАО «Гайский ГОК» 162

5.3.1 Реализация задачи утилизации ВЭР РКУ 162 5.3.2. Принцип определения производимой тепловой энергии 163

5.3.3. Визуализация программы микропроцессорного измерения тепловой энергии 166

Выводы по пятой главе 168

Заключение 170

Список литературы

Анализ современного состояния производства и использования парокомпрессорных тепловых насосов

Теплонасосные установки, основной задачей которых является замещение органического топлива, должны работать в чрезвычайно широком поле условий их применения. Наибольшее применение ТНУ получают для теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых, административных и производственных зданий, обеспечения тепловой энергией нужного потенциала ряда технологических процессов (сушка, тепловая обработка, обеспечение теплом калориферных установок шахт и рудников), тепло- и хладоснабжения сельскохозяйственных объектов (молочнотоварных ферм, овощехранилищ, зернохранилищ и др.). ТНУ, используя различные источники низкопотенциального тепла (ВЭР), с температурой от 5С (атмосферный воздух), до 40-70 С (высокотемпературные промышленные сбросы системы охлаждения), способны обеспечивать нагрев высокопотенциального теплоносителя, в диапазоне температур от 20С до 110С. Тепловые машины по их назначению можно разделить на три класса [16]: -тепловые двигатели, в которых происходит превращение тепла в механическую работу. -тепловые насосы (греющие машины), которые представляют собой обращенные тепловые двигатели и служат для получения теплоты, -холодильные машины, предназначенные для производства холода, т. е. для отвода теплоты от охлаждаемого тела или от помещения, в котором поддерживается температура более низкая, чем в окружающей среде. Принципиальные схемы этих машин изображены на рис. 1.2., 1.3.,1.4.

С помощью теплового насоса возможна передача теплоты от источника с низкой температурой к приемнику с высокой температурой. Таким образом, становится возможным как бы выкачивать из окружающей среды теплоту низкого потенциала и преобразовывать ее в теплоту более высокого потенциала, пригодную для практического использования.

Тепловой насос осуществляет передачу внутренней энергии от энергоносителя с низкой температурой к энергоносителю с более высокой температурой. Поскольку в соответствии со вторым основным законом термодинамики тепловая энергия без каких-либо внешних воздействий может переходить только с высокого температурного уровня на более низкий, для осуществления теплонасосного цикла необходимо использовать приводную энергию. Поэтому процесс передачи энергии в направлении, противоположном естественному температурному напору, осуществляется в круговом цикле. Таким образом можно дать определение тепловым насосам тепловой насос представляет собой устройство, воспринимающее тепловой поток при низкой температуре, а также необходимую для привода энергию и использующее оба потока энергии при повышенной (по сравнению с холодной стороной) температуре в виде теплового потока.

Теория и вопросы практического применения тепловых насосов подробно рассматриваются в работах [10,15,18] .Существуют самые разные варианты классификации тепловых насосов. По оперативным функциям ТНУ можно разделить на четыре основные категории: 1. Тепловые насосы только для отопления, применяемые для обеспечения комфортной температуры в помещении. Существует обширное поле деятельности по замене котлов низкотемпературных отопительных систем на основе теплоизлучающих полов или стеновых панелей вентиляционно конвекторными либо тепловентиляционными установками с ТНУ. 2. Тепловые насосы отопительные и холодильные, применяемые для кондиционирования помещений в течение всего года. Тепловые насосы средней и большой мощности для сооружений сферы обслуживания используют гидравлические контуры для распределения тепла и холода и при этом могут обеспечивать оба рабочих режима одновременно. 3. Интегрированные системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление помещений, охлаждение, приготовление воды для (ГВС) и иногда утилизацию отводимого воздуха. 4. Тепловые насосы, предназначенные исключительно для ГВС. Зачастую в качестве источника тепла используют сбросную воду. Из всех типов тепловых насосов получили наибольшее распространение компрессионные (ТНУ) и абсорбционные (АБТН). В нашей работе мы будем исследовать только компрессионные ТНУ, имеющие наиболее высокий коэффициент преобразования тепловой энергии, наиболее широкий диапазон мощностей (от сотен Вт до МВт), способные работать от любого привода (электрического или теплового двигателя). На рис. 1.5 представлена схема компрессионного теплового насоса. Рис. 1.5. Схема компрессионного теплового насоса на фреоне: Д -дроссельный вентиль; И-испаритель; К -конденсатор; КР - компрессор; ПО - переохладитель; tm jm - температуры верхнего источника на входе и выходе в TH; /Н1 ,tm- температуры низкопотенциального источника теплоты на входе и выходе в ТН

Тепловой насос осуществляет передачу внутренней энергии от энергоносителя с низкой температурой к энергоносителю с более высокой температурой. Поскольку, в соответствии со вторым основным законом термодинамики, тепловая энергия без каких-либо внешних воздействий может переходить только с высокого температурного уровня на более низкий, для осуществления теплонасосного цикла необходимо использовать приводную энергию. Поэтому процесс передачи энергии в направлении, противоположном естественному температурному напору, осуществляется в круговом цикле.

В круговом цикле пары испарившегося рабочего агента всасываются компрессором и сжимаются до высокого давления. При сжатии их температура повышается, что создает возможность отдачи тепловой энергии теплоприемнику. Пары рабочего агента при повышенном давлении поступают в конденсатор, через который протекает энергоноситель, служащий приемником тепла. Его температура ниже температуры паров рабочего агента при повышенном давлении. При конденсации пара выделяется тепловая энергия, воспринимаемая теплоприемником. Из конденсатора жидкий хладагент через регулирующий вентиль (дроссельный клапан) поступает обратно в испаритель, и круговой цикл замыкается. В регулирующем вентиле высокое давление, при котором находится рабочий агент на выходе из конденсатора, снижается до давления в испарителе. Одновременно снижается его температура. Таким образом, с помощью теплового насоса возможна передача тепловой энергии от источника теплоты с низкой температурой к приемнику теплоты с высокой температурой при подводе извне механической энергии для привода компрессора (приводной энергии). Процесс работы теплового насоса протекает по обратному циклу Карно (рис. 1.6.). Основным показателем эффективности ТНУ является коэффициент преобразования, который представляет собой отношение отданной теплопотребителю теплоты к затраченной в компрессоре работе.

В настоящее время в мире работают порядка 23 млн. тепловых насосов различной мощности - от нескольких киловатт до сотен мегаватт. Производство тепловых насосов в каждой стране ориентировано, в первую очередь, на удовлетворение потребностей своего внутреннего рынка. Например, в США, Японии и некоторых других странах наиболее распространены реверсивные тепловые насосы, предназначенные для отопления и летнего кондиционирования воздуха. В Европе преобладают водо-водяные и водо-воздушные тепловые насосы. В Швеции и других странах Скандинавии наличие дешевой электроэнергии и широкое использование систем централизованного теплоснабжения привели к развитию крупных тепловых насосов.

Анализ внутренних потерь в ТНУ

Расчёт ТНУ с двухступенчатым сжатием имеет определенные особенности по сравнению с расчётом цикла единичной ТНУ. Выбор основных параметров цикла (температурный напор в теплообменниках, величина перегрева перед компрессором) остаётся таким же, как и для единичной ТНУ. Дополнительно вводится величина минимального переохлаждения РА после первого сжатия пер , и выбирается величина температурного напора в охладителе tox. Расчет ведется аналогично расчету для единичной ТНУ до получения термодинамических параметров точек цикла. Здесь определяются параметры всех точек, кроме т.2. Вместо нее определяются параметры точки m после первого сжатия рабочего агента. Давление промежуточного сжатия Рпр определяется по формуле: Рпр = slPo-pK (2.34)

Далее остальные параметры точки т определяются исходя из изоэнтропности процесса a-m (Sa = т )

Определив параметры точки т, определяем удельную внутреннюю работу первого компрессора:

Охлаждение в точке п может производиться либо теплопотребителем (вслучае высокой температуры после сжатия), либо ВЭР (в случае, еслитемпература после сжатия ниже, чем начальная температура потребителя;неболыпое повышение температуры при сжатии характерно для веществ снизким показателем адиабаты, в том числе и для фреонов). Для первого случая температура вычисляется по формуле:

Полученное значение сравнивается с определенным ранее и максимальное из значений используется для определения параметров точки п по заданным температуре и давлению конденсации. Процесс определения параметров точки 2 аналогичен определению параметров для точки m . Различие заключается лишь в том, что в этом случае роль начальной точки играет не т.а, а точка т. Удельная работа сжатия для компрессора второй ступени сжатия определяется по формуле

Исходные данные расчета ТНУ с двухступенчатым сжатием рабочего агента приведены в табл. 2.10. При расчете получены значения коэффициента преобразования, степени сжатия каждой из ступеней, температуры РА после сжатия, температура после промежуточного охладителя РА. Полученные результаты представлены в таблице 2.11.

Анализ полученных данных показывает, что использование двухступенчатого сжатия существенно увеличивает коэффициент преобразования для природных рабочих агентов - R717 (12 и 18%), R600a (16 и 26%) соответственно для средне температурных и высоко температурных ВЭР РКУ. Увеличение коэффициента преобразования для R142b несущественно (3 и 2,5 % соответственно). Данные сравнения коэффициентов преобразования представленынарис.2.23,2.24.

Потери в элементах ТНУ (внешние, внутренние), оказывают значительное влияние на эффективность процесса утилизации ВЭР РКУ. Одним из эффективных способов повышения эффективности процесса утилизации ВЭР РКУ является совершенствование элементов ТНУ, процессов при дросселировании, сжатии рабочего вещества, конденсации и испарении.

Произведена оценка современных рабочих агентов и выявлены наиболее перспективные из альтернативных рабочих агентов, в частности: R142b, R600a, R717, обеспечивающие максимальные коэффициент преобразования М тн , температуру при сжатии и давления в конденсаторе.

Зависимость коэффициента преобразования от несовершенства теплообменников, отображает, что при увеличении температурных напоров в испарителе и конденсаторе ТНУ на 1 С наблюдается снижение дтн на 4 - 5 %, а так же при одновременном увеличении А?и и AtK с 3 до 15 С, наблюдается понижение цщ с 6,20 до 4,38 (на 29,3%); вышесказанное показывает, что снижение потерь в ТНУ возможно за счет совершенства теплообменников.

Зависимость и модель определения основных параметров совместной работы ТНУ с РКУ, при двухступенчатом сжатии в ТНУ, показывает, что использование двухступенчатого сжатия существенно увеличивает коэффициент преобразования для природных рабочих агентов - R717 (12 и 18%), R600a (16 и 26%), соответственно для среднетемпературной и высокотемпературной ТНУ. Увеличение коэффициента преобразования для R142b несущественно (3 и 2,5 % соответственно). Глава III. Моделирование и аналитическое исследование работы ТНУ при утилизации ВЭР РКУ.

Математическая модель компрессора ТНУ

Видно, что при использовании рабочих агентов R600a и R717 применение ТНУ эффективно в диапазоне температур -17С до 0С. Режимом работы в диапазоне от 0С и выше использование ТНУ является лишь утилизация теплоты, отводимой с циркуляционной водой из конденсатора.

Схема алгоритма программы расчета параметров режима совместной работы элементов ТНУ, на базе математической модели составляющих элементов ТНУ, определяет значения QK и QH и последние значения t0 и tK; которые отображают режим работы ТНУ. Совокупность перечисленных характеристик может быть использована как для целей оптимизации внутренних параметров ТНУ.

Зависимость, влияющая на совместную работу ТНУ и РКУ, отображающая максимальную величину расхода тепловой энергии с учетом влияния скорости ветра, в зависимости от температуры наружного воздуха оказывает значительное влияние на процесс утилизации ВЭР РКУ.

Максимальная дополнительная тепловая нагрузка на ТНУ, для покрытия тепловых потерь вызванных ветром, составляет: QRon = 16,59 МВт. .Эффективность работы ТНУ совместно с РКУ в зависимости от температуры наружного воздуха, с учетом различных схем обеспечения тепловой энергии, в сочетании с разными рабочими агентами отображает следующие тенденции Зависимость, влияющая на совместную работу ТНУ и РКУ, отображающая максимальную величину расхода тепловой энергии с учетом влияния скорости ветра использования ТНУ: при использовании рабочих агентов R600a и R717 применение ТНУ эффективно в диапазоне температур -17С до 0С. Режимом работы в диапазоне от 0С и выше использование ТНУ является лишь утилизация теплоты, отводимой с циркуляционной водой из конденсатора.

Задача оптимизации теплонасосной установки в общем виде может быть сформулирована следующим образом.

Требуется найти конкретный набор параметров ТНУ, определяющих конструктивные решения, N параметров, определяющих работу установки в различных режимах, при которых обеспечивается требуемый отпуск тепла потребителю и достигается максимальная экономическая эффективность утилизации ВЭР РКУ. В соответствии с этим выделяется набор представительных режимов, хорошо отражающих всю совокупность режимов работы установки на протяжении расчетного периода. В одном из представительных режимов (как правило, в режиме с максимальной тепловой нагрузкой) проводится технологический расчет, ориентированный на определение конструктивных характеристик элементов ТНУ по заданным термодинамическим параметрам и характеристикам ВЭР РКУ. В остальных режимах проводятся проверочные расчеты, ориентированные на оценку тепловой эффективности при заданных внешних условиях и конструктивных характеристиках. Применительно к ТНУ в качестве оптимизируемых параметров, определяющих конструктивные решения, могут быть приняты: давление РА в ТНУ на входе и выходе компрессора, температурные напоры в конденсаторе и испарителе ТНУ, расход органического топлива (газ) или электроэнергии и других. В качестве параметров, определяющих энергетическую эффективность работы ТНУ в других расчетных режимах, выступают расходы топлива или электроэнергии, коэффициент дросселирования пара перед входом в ТНУ, мощность компрессора ТНУ и др. В этих режимах производятся проверочные расчеты установки. В качестве критерия экономической эффективности для ТНУ может быть использована внутренняя норма доходности (IRR). Критериями оптимизации являются: требуемая величина тепловой энергии, при минимальной себестоимости на производство единицы тепловой энергии. Условие для выполнения критерия оптимизации выглядит следующим образом: maxНЩКпуУ , U20d, U20d) minIRR(C (K , U20d, U20d, U2d))

Определение значения функции и вектора ограничений неравенств при некотором значении вектора оптимизируемых параметров такой задачи требует проведения одного конструкторского расчета (для определения оптимизационных характеристик установки, а на их основе необходимых капиталовложений) и N поверочных расчетов (для определения годового расхода условного топлива). При такой взаимосвязи расчетов погрешности оптимизационного расчета переходят в поверочные, что, в свою очередь, приводит к снижению точности, вычисления производных. Это резко замедляет сходимость оптимизационного процесса и делает прямое решение указанных задач практически невозможным. В связи с этим был предложен метод решения задачи, который позволяет получить решение, достаточно близкое к оптимальному. Он сводится к последовательности решения более простых оптимизационных задач, в каждой из которых рассматривается только один представительный режим работы ТНУ и проводится либо оптимизационный, либо поверочный расчет установки. Метод состоит из трех этапов.

На первом этапе определяются количество параметров ТНУ (наборы оптимизационных решений), обеспечивающих экономическую эффективность при условии постоянства нагрузок на протяжении всего расчетного периода. Причем определение таких наборов производится при различных стоимостях электроэнергии и топлива, выбираемых в достаточно широком диапазоне. Кроме того, тепловые нагрузки, при которых определяются различные наборы параметров, могут быть различными. Для каждого определенного таким образом оптимизационного решения определяются капиталовложения.

На втором этапе для каждого определенного ранее оптимизационного решения проводятся расчеты работы установки на множестве представительных режимов, хорошо отражающих всю совокупность условий функционирования ТНУ на протяжении расчетного периода. В результате этих расчетов определяются годовые расходы топлива и электроэнергии.

На третьем этапе на основе данных, полученных на предыдущих этапах, определяется критерий экономической эффективности (внутренняя норма возврата капиталовложений) при фактических значениях стоимости тепла и топлива. Сопоставляя значения критерия экономической эффективности для различных конструктивных решений, можно найти наилучшее среди них. Следует отметить, что на первом этапе исследований используется математическая модель ТНУ, предназначенная для конструкторского расчета, т.е. для определения конструктивных характеристик элементов установки при заданных расходах рабочих тел и теплоносителей и их термодинамических параметров в элементах установки. На втором этапе используется модель, предназначенная для поверочного расчета, т.е. для определения термодинамических параметров и расходов рабочих тел и теплоносителей в элементах ТНУ при заданных их оптимизационных характеристиках, а также внешних тепловых нагрузках. В формальном виде используемый упрощенный метод оптимизации ТНУ может быть представлен следующим образом

Анализ ТЭП ТНУ для вариантов теплоснабжения подземного рудника ОАО «Гайский ГОК»

Нарис. 5.1, 5,2, 5.3 показаны зависимости цены отпускаемого установкой тепла от цены электроэнергии для ТНУ для вариантов теплоснабжения 1-3. Наилучшим вариантом конструктивного решения при некоторой фиксированной стоимости электроэнергии будет тот вариант, который обеспечит минимальную стоимость отпускаемого тепла при заданном уровне внутренней нормы возврата капиталовложений.

Сравнительные затраты на производство тепловой энергии в год, в зависимости от способа получения высокопотенциального источника тепла.

Для варианта 1 (ТНУ + ВЭР РКУ) при всех ценах на электроэнергию оптимальным является конструктивное решение № 1 интервале цен от 2,50 до 4,00 руб./кВт В целом, в рассматриваемом интервале цен на электроэнергию наилучшим является конструктивное решение № 2 (при стоимости 3,00 руб./кВт ч), обеспечивающее приемлемую стоимость тепла на всем рассматриваемом интервале.

Для варианта 2 (ТНУ + водогрейный котел на жидком органическом топливе) при ценах на электроэнергию ниже 3,00 руб./кВт.ч оптимальным является конструктивное решение № 2, при цене электроэнергии около 3,50 руб./кВт ч и конструктивное решение № 3, обеспечивающее приемлемую стоимость тепла на всем рассматриваемом интервале.

Для варианта 3 (водогрейный котел) при всех ценах на органическое топливо является наиболее энергозатратным вариантом теплоснабжения. Из приведенных вариантов теплоснабжения, вариант теплоснабжения за счет утилизации ВЭР РКУ за счет применения ТНУ является наиболее эффективным.

В настоящее время для компрессорной станции подземного рудника ОАО «Гайский ГОК» предложена смеха утилизационной установки на основе использования теплонасосных технологий утилизации тепла с помощью теплового насоса (вариант теплоснабжения №1 ВЭР РКУ+ТНУ). Совместно с утилизацией тепла компрессорной станции разработана система мониторинга производства тепловой энергии с учетом основных характеристик работы системы Отсутствие системы мониторинга работы ТНУ не позволит контролировать продолжительность его работы до достижения необходимой температуры, количество производимой тепловой энергии а так же визуализацию процесса работы для машиниста компрессорной установки. В связи с чем, был разработан микропроцессорный измеритель количества производимой тепловой энергии (МТЭ) и разработана система измерения и оперативного производственного учета для работы теплонасосной установки.

Принцип работы микропроцессорного измерителя веса состоит в измерении тока нагрузки электропривода теплового насоса в процессе его работы с учетом температуры наружного воздуха и параметров сети. Производимая тепловая энергия Р определяется как:

Информационный сигнал снимается с шунта, включенного в цепь электропривода ТНУ. Это оборудование расположено на расстоянии от помещения машиниста, где устанавливается контроллер. Чтобы исключить влияние помех и защитить оборудование, сигнал с шунта был гальванически развязан. Для этого использован одноканальный нормирующий преобразователь с индивидуальной гальваноразвязкой каналов в 1000В., с характеристиками представленными в таблице 5.5.

Процесс определения тепловой энергии выглядит следующим образом: падение напряжения на шунте усиливается до напряжения необходимого для нормальной работы блока гальванической развязки. После этого блок гальванической развязки задает частоту генератора, которая подается на частотомер (измеритель частоты). Прибор находится в режиме ожидания. Затем подается сигнал на счет частотомера. Подсчет идет заданный интервал, после завершения которого информация о взвешивании подается через LTP порт на персональный компьютер. Принципиальная схема работы прибора, алгоритм работы программы (аппаратный модуль), упрощенная схема алгоритма работы программы и аппаратного модуля (программный модуль) представлены на рисунках 5.5, 5.6 и 5.7 соответственно.

Интерфейс программы учета тепловой энергии в «рабочем режиме». Машинисту компрессорной установки отображается производительность теплонасоснои установки, температура нагреваемого сетевого источника тепла, визуализация режима работы (включен/отключен), производительность ТНУ. На рисунке 5.9 представлен интерфейс программы в режиме «имитация».

Похожие диссертации на Повышение эффективности рудничных компрессорных установок за счет утилизации вторичных энергоресурсов