К 105-летию Омского государственного университета путей сообщения

Принципы построения АСУ ТЭР

В.Н. Зажирко, заведующий кафедрой «Теоретическая электротехника», доктор технических наук, профессор,
заслуженный работник высшей школы РФ
М.М. Никифоров, начальник научно-производственной лаборатории, кандидат технических наук
Д.В. Пашков, инженер
В.Т. Черемисин, доктор технических наук, профессор

Важнейшим этапом реализации «Энергетической стратегии железнодорожного транспорта на период до 2010 г. и на перспективу до 2020 г.» является снижение доли энергетической составляющей в общих затратах на выпуск единицы продукции предприятиями железнодорожного транспорта и повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Такая постановка задачи требует внедрения системы контроля и управления потреблением ТЭР по всем видам работ и технологическим процессам, реализуемым структурными подразделениями.

Опыт внедрения подобных систем на ряде крупных промышленных предприятий в России и за рубежом показал, что наибольшая эффективность может быть получена за счет организации автоматизированных систем управления энергоресурсами (АСУ ТЭР). Анализ работы уже реализованных систем автоматизированного учета энергоресурсов выявил, что на сегодняшний день наиболее востребованными оказались функции автоматизированного сбора и обработки информации об энергопотреблении и предоставления отчетов и справок о деятельности объекта. Функции же обработки информации на основе научнообоснованной методологии, поддержки принятия решений, контроля и управления энергопотреблением на объектах используются незначительно.

Для получения максимальной эффективности функционирования АСУ ТЭР на железнодорожном транспорте необходима реализация всех рассмотренных выше функций. Предлагаемая в данной работе структура управления потреблением энергоресурсов может стать основой для организации таких высокоэффективных систем управления на предприятиях железнодорожного транспорта.

С учетом специфики работы объектов железнодорожного транспорта сформулированы следующие основные задачи, решение которых должно обеспечивать внедрение систем АСУ ТЭР:

	контроль потребления всех видов энергоресурсов, поступающих в границы железной дороги;
	контроль отпуска (транзита) всех видов энергоносителей сторонним потребителям;
	контроль распределения энергоресурсов по подразделениям железнодорожного транспорта с возможностью определения удельного расхода ТЭР по всем видам работ и технологическим процессам, в том числе нормирование на выпуск единицы продукции;
	анализ эффективности потребления энергоресурсов по направлениям использования и выработка обоснованных управляющих воздействий с целью сокращения нерационального использования ТЭР.

Внедрение системы управления потреблением энергоресурсов для стационарных объектов железнодорожного транспорта должно быть организовано по принципу многоуровневой структуры «предприятие - железнодорожный узел - отделение дороги - железная дорога». На каждом уровне решаются свои технологические и коммерческие задачи, происходит обмен информацией с выше- и нижестоящими уровнями системы, создается база данных, в которой производится хранение и обработка собранной информации.

Пример функционирования системы управления потреблением электрической энергии на уровне предприятия приведен на рис. 1. При построении системы управления потреблением электроэнергии необходимо учитывать, что каждое хозяйство железной дороги имеет свою специфическую структуру и включает в себя обособленные подразделения и объекты, такие как депо, котельные, компрессорные, пункты технического обслуживания, мастерские и т.д. Характер потребления электрической энергии аналогичными объектами совпадает, поэтому такие объекты называют типовыми (блок 1 на рис. 1). На основании анализа структуры потребления электроэнергии предприятиями различных хозяйств составлен перечень таких типовых объектов. Причем все цеха, отделения и участки рассматриваемого предприятия распределяются по группам. Дальнейший анализ структуры потребления электрической энергии выполняется отдельно для каждого типового объекта.

Количество электрической энергии, отпущенной потребителям железнодорожного транспорта, на заданных интервалах времени определяется с помощью приборов учета (блок 2). Уровень потребления электрической энергии на эксплуатационные нужды зависит от объема выполняемой ремонтно-эксплуатационной работы, который в значительной мере определяется объемом выполняемой на прилегающем участке перевозочной работы (блок 3).

Процесс потребления электроэнергии описывается несколькими параметрами, такими как количество потребленной электроэнергии, уровень напряжения в питающей сети, потери в системе внешнего электроснабжения и сетях поцехового распределения рассматриваемого объекта, качество электрической энергии и т. д. На характер потребления электроэнергии оказывает влияние состав оборудования, которое используется при выполнении ремонтно-эксплуатационных работ (блок 4). Также на характер потребления электроэнергии оказывает влияние организация процесса выполняемых работ, внедрение современных технологий и контроль за экономным использованием электроэнергии. Эти вопросы должны решаться инженерно-техническим персоналом (блок 5). Качество выполнения ремонтно-эксплуатационных работ, а, следовательно, и уровень потребления электроэнергии, определяется соблюдением требований технологических процессов, выполняемых обслуживающим персоналом (блок 6).

Мониторинг потребления электрической энергии включает в себя: контроль потребления электрической энергии по цехам, отделениям и производственным участкам, анализ эффективности работы электрооборудования, оценку выполненного объема ремонтно-эксплуатационных работ, анализ квалификации обслуживающего персонала и проведение энергоаудита (самообследования). Контроль потребления электрической энергии по цехам, отделениям и производственным участкам (блок 7) должен осуществляться путем автоматической передачи данных с приборов, включенных в систему технического учета электроэнергии. Временной интервал съема данных определяется в соответствии с особенностями технологического процесса, выполняемого тем или иным объектом, а также задачами, поставленными перед системой контроля.

Для каждого типового объекта, цеха, отделения или участка, расход электроэнергии которых относится на эксплуатационные нужды железной дороги, в зависимости от рода деятельности устанавливаются соответствующие единицы измерения выполненной ремонтно-эксплуатационной работы (блок 8), объемы выполнения которой необходимо сравнивать с запланированными значениями.

Для анализа потребления электроэнергии по группам электрооборудования (блок 9) необходимо определить мощность электроприемников для каждого направления использования электрической энергии на основании данных об установленных мощностях электроприемников, известных коэффициентах мощности, спроса и расчетной мощности.

Обновление энергопаспортов предприятий должно осуществляться не реже чем раз в пять лет, однако наличие на предприятии специально подготовленного персонала по проведению самообследования (блок 11) позволяет осуществлять работы по оперативному изменению данных форм энергопаспорта и ежегодному их обновлению (блок 14). В случае если на предприятии отсутствуют специалисты, прошедшие подготовку по вопросам использования топливно-энергетических ресурсов и проведения энергетической паспортизации, рекомендуется провести обучение соответствующих кадров на курсах повышения квалификации и переподготовки (блок 15).

Для проведения анализа рациональности потребления электроэнергии должен осуществляться постоянный оперативный контроль за ее расходом каждым цехом, отделением, производственным участком и типовым объектом в целом (блок 12). По данным о расходе электроэнергии и фактически выполненном объеме ремонтно-эксплуатационной работы производится расчет удельного расхода электроэнергии на выпуск единицы продукции по цехам, отделениям, производственным участкам и типовым объектам (блок 13) и сравнение полученных значений с расчетными, определяемыми согласно действующим методикам нормирования расхода электроэнергии для стационарных объектов.

По результатам проведенных расчетов мощности электроприемников по направлениям использования электроэнергии (блок 9), выполнения заданного лимита потребления электроэнергии (блок 12) и фактического удельного расхода электроэнергии на выпуск единицы продукции по цехам, отделениям, производственным участкам и типовым объектам (блок 13) выполняется анализ и систематизация составляющих расходов электроэнергии на эксплуатационные нужды (блок 16), на основании которых производится выбор управляющих воздействий (блок 17). Под управляющими воздействиями понимается комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на снижение или полное исключение влияния негативных внешних факторов, приводящих к росту нерационального потребления и потерь энергоресурсов. Все организационно-технические мероприятия можно условно разделить на две группы: мероприятия по повышению эффективности использования электроэнергии (блок 18) и мероприятия по проведению планово-предупредительного ремонта и замены устаревшего и физически изношенного оборудования (блок 19).

Информационная модель системы управления потреблением электроэнергии по типовым объектам ремонтных предприятий железнодорожного транспорта приведена на рис. 2. Вся информация, описывающая процесс энергопотребления, может быть условно разделена на постоянную и переменную. Постоянной информацией считаются те данные, которые не подвержены изменениям в течение единичного периода функционирования системы контроля и учета энергопотребления. В зависимости от предъявляемых требований и технических возможностей единичный период функционирования системы может составлять день, неделю или месяц.

К постоянной информации относятся: структура предприятия - цеха, отделения и производственные участки, характеристики производственных помещений, зданий и сооружений предприятия (площадь помещений, высота потолков, площадь остекления, наличие въездных ворот и т.д.), перечень установленного и используемого энергопотребляющего оборудования, заданный уровень энергопотребления и удельного расхода энергоресурсов на выпуск единицы продукции.

К переменной информации за единичный контролируемый период по цехам, отделениям и производственным участкам относятся уровень энергопотребления, объем выполненной работы и наличие внешних факторов, влияющих на потребление энергоресурсов (природных, производственно-технологических, субъективных).

На основании проведенной классификации внешних факторов можно сделать заключение, где в действующих подразделениях можно компенсировать факторы, отнесенные к группам производственно-технологических и субъективных факторов. Для компенсации производственно-технологических факторов должны применяться технические управляющие воздействия, а для компенсации субъективных факторов - организационные управляющие воздействия.