2.Энергосбережение
Содержание
2.1Прогнозирование удельных норм расхода электроэнергии на нефтехимических предприятиях
2.2 Оптимизация режимов работы установок электроцентробежных насосов механизированной добычи нефти
2.3 Разработка и исследование алгоритмов идентификации и векторного управления в асинхронном электроприводе
2.4 Минимизация потерь энергии в электротехнических комплексах предприятий нефтедобычи
2.5 Разработка способов экспериментального определения параметров и механических характеристик асинхронных двигателей
2.6 Исследование силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах
2.7 Разработка методики расчета установившихся режимов электрических сетей наружного освещения с учетом нелинейных характеристик светодиодных светильников
2.8 Исследование электропотребления и разработка методов нормирования и повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждения
2.9 Совершенствование, исследование и диагностирование систем управления асинхронного частотно-регулируемого электропривода механизмов буровой установки
1.2.1 Прогнозирование удельных норм расхода электроэнергии на нефтехимических предприятиях
Цель работы:
Разработать метод прогнозирования удельных норм расхода электроэнергии, имеющих высокую степень адекватности, путем решения следующих задач: аналитическое исследование природы и параметров погрешностей существующих методов прогноза с последующим выделением доминирующих факторов; разработка алгоритма и компьютерной программы для адекватной оценки удельных норм; методическое обеспечение процесса прогнозирования удельных норм с учетом неравномерной загрузки электротехнического оборудования.
В работе требуется решить следующие задачи:
1. Обосновать что электропотребление электротехнического оборудования предприятий в зависимости от режимов загрузки производственных мощностей представляет собой Гауссовский процесс с переменным математическим ожиданием.
2. Рассмотреть математическую модель прогнозирования удельного расхода электроэнергии по управляемым производственным факторам.
3.Рассмотреть методику определения и прогнозирования удельных норм расхода электроэнергии в условиях вариации технологических параметров.
Методы исследования, используемые в работе:
Положение системного анализа, методы теории математической статистики и теории вероятностей, регрессионного, корреляционного, факторного и дисперсионного анализа.
Актуальность работы:
Промышленные предприятия были и остаются основными потребителями энергоресурсов: на долю электротехнического оборудования приходится около 80% от общего количества используемой электрической энергии. Постоянный рост цен на электроэнергию вызывает повышение себестоимости производимой продукции, что снижает ее конкурентоспособность. В этой связи были изданы ряд законов и правительственных постановлений РФ и РТ по проблеме энергосбережения (Федеральный закон и закон РТ «Об энергосбережении», постановление Правительства РФ «О дополнительных мерах по стимулированию энергосбережения в России» .
Современные требования к проблеме энергосбережения значительно возросли, что требует проведения на промышленных предприятиях существенного анализа используемых методов оценки параметров удельных норм расхода электроэнергии. Положение дел в этом вопросе еще далеко от совершенства и объясняется это в первую очередь многообразием факторов, затрудняющих оптимальное определение показателей нормирования электропотребления. Последнее вызывает случаи завышения или занижения плановой удельной нормы отдельных производств, что приводит к необоснованному перерасходу электроэнергии, не подтвержденному ни технико-экономическими расчетами, ни фактическим снижением электропотребления.
Проведенный на отдельных предприятиях нефтехимической промышленности анализ показал, что утвержденные производственные нормы удельных расходов электроэнергии во многих случаях не стимулируют экономии электроэнергии, а установление нормативных значений от базового показателя с учетом 3-5% экономии не может применяться в современных условиях работы производств при значительной вариации технологических параметров.
Нормирование и контроль за расходом электрической энергии при сложившихся режимах работы электротехнического оборудования должны осуществляться по итоговым показателям работы (по конечному продукту), что даст возможность организовать адекватное прогнозирование удельного расхода электроэнергии на предприятии и позволит экономно расходовать электрическую энергию. В свете указанных задач большое значение приобретает разработка и дальнейшее совершенствование научно обоснованных методов нормирования и планирования потребности промышленных предприятий в электрической энергии.
Перечисленные обстоятельства свидетельствуют об актуальности данной работы.
Рекомендации по содержанию работы(содержание теоретической и экспериментальной частей корректируется по указанию научного руководителя или по заданию предприятия-заказчика при выдаче задания на выполнение работы) :
Введение
1. Основные принципы математических методов прогнозирования электропотребления
2. Анализ методов прогнозирования электропотребления
3. Оценивание параметров нелинейных моделей при прогнозировании удельных норм расхода электрической энергии
4. Разработка алгоритма прогнозирования удельного расхода электрической энергии
5.Корректировка параметров исследования по результатам пассивного эксперимента
6. Технико-экономическое обоснование результатов исследований на предприятиях нефтехимической промышленности
7. Основные выводы и рекомендации
Расширенный список рекомендуемой литературы:
Введение
1. Аввакулов В.Н., Кузнецов Н.М. Анализ и нормирование электропотребления обогатительной фабрики Текст. // Промышленная энергетика. 1987. -№ 12. - С. 4-5.
2. Авилов-Карнаухов Б.Н. Метод нормирования и расчета электроэнергии для предприятий, выпускающих разнородную продукцию Текст.: Труды VII международной конференции по промышленной энергетике. Киев: Техника, 1972.-С. 9.
3. Адонц Г.Т., Арутюнян А.А. Методы расчета и способы снижения расхода энергии в электрических сетях энергосистем Текст. Ереван: Луйс, 1986.- 184 с.
4. Айвазян С.А. Статистические исследования зависимостей: Применение методов корреляционного и регрессионного анализа при обработке результатов экспериментов Текст. М.: Металлургия, 1968. - 228 с.
5. Алгоритмы и программы восстановления зависимостей Текст. / Под ред. А.Ю.Вапника. М.: Наука, 1984. - 816 с.
6. Алферова Т.В. Модель прогнозирования параметров электропотребления промышленных предприятий Текст.: Межвузовский сборник трудов №90.- М.: изд-во МЭИ, 1986. С. 40-45.
7. Алферова Т.В. Разработка и обоснование методов прогнозирования электропотребления на предпроектных стадиях Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Моск. энерг. ин-т. М., 1987.
8. Анализ и прогноз развития больших технических систем Текст. / Под ред. С.А.Саркисяна. М.: Наука, 1983. - 280 с.
9. Ананичева С.С., Кожов К.Б., Стаймова Е.Д. Модели прогнозирования электропотребления нефтедобывающей промышленности региона Текст. // Моделирование электроэнергетических систем: Тезисы докладов IX Всесоюзной научной конференции. Рига, 1987. - С. 327-328.
10. Ю.Анчарова Т.В. Экономия электроэнергии на промышленных предприятиях Текст. М.: Высшая школа, 1990. - 174 с.
11. П.Асриян Э.Г. Нормирование технологических расходов электрической энергии в нефтепереработке и повышение экономичности работы электрооборудования Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Грозн. нефт. ин-т. -Грозный, 1993.
12. Белашов В.Ю. и др. Составление и анализ балансов потребления электрической энергии промышленными предприятиями: Учебное пособие Текст. / Белашов В.Ю., Иванов В.О., Грачева Е.И. Казань: Изд-во КГЭУ, 2003. -215 с.
13. Белых Б.П. и др. Электрические нагрузки и электропотребление на горнорудных предприятиях Текст. / Белых Б.П., Свердель И.С., Олейников В.К. -М.: Недра, 1971.-244 с.
14. Бокс Дж., Дженкис Г. Анализ временных рядов Текст. Прогноз и управление. М.: Мир, 1974. - 255 с.
15. Бородюк В.П. Статистические методы математического описания сложных объектов Текст.: Учебное пособие. М.: изд-во МЭИ, 1981. - 92 с.
16. Бэнн Д.В. Фармер Е.Д. Сравнительные модели прогнозирования электрической нагрузки Текст. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 200 с.
17. В.Н.Винославский, А.Ф.Бондаренко и др. Прогнозирование электропотребления производственных объединений Текст. // Энергетика и электрификация. 1974. -№ 5. - С. 30-31.
18. Вейц В.И. Экономия электрической энергии в промышленности Текст.- М. Л.: Госэнергоиздат, 1947. - 208 с.
19. Вентцель Е.С. Теория вероятностей Текст. Изд. 4-е, стер. М.: Наука, 1965,-576 с.
20. Виленский Н.М. и др. Нормирование электропотребления в промышленности Текст. / Виленский Н.М., Клюев Ю.Б., Резникова Р.С. — Свердловск, 1968.-57 с.
21. Волобринский С.Д. Вопросы нормирования и прогнозирования электропотребления при многономенклатурном производстве Текст.: Труды VII международной конференции по промышленной энергетике. Киев: Техника, 1972.-С. 12.
22. Волобринский С.Д. Электрические нагрузки и балансы промышленных предприятий Текст. Л.: Энергия, 1976. - 128 с.
23. Волобринский С.Д., Гельфарб А.И., Михайлов А.К. Определение фактических удельных расходов электроэнергии и прогнозирование электропотребления при многономенклатурном производстве Текст. // Промышленная энергетика. 1970. - № 5. - С. 12.
24. Гмошинский В.Г. Инженерное прогнозирование Текст. М.: Энергоатом-издат, 1982.-208 с.
25. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов Текст. Изд. 7-е, стер. М.: Высшая школа, 2000. - 479 с.
26. Гофман И.В. Нормирование потребления энергии и энергобалансы промышленных предприятий Текст. М. - Л.: Энергия, 1966. - 319 с.
27. Гофман И.В., Госпитальник Г.Л. Организация и планирование энергохозяйства промышленных предприятий Текст. М. -Л.: Госэнергоиздат, 1954.- 440 с.
28. Гранецкий В.Н. Нормирование энергопотребления на промышленных предприятиях на основе имитационного моделирования Текст.: Дис. . канд. экон. наук: 08.00.05 / Уральск, политех, ин-т. Свердловск, 1991.
29. Грязнов С.А. Совершенствование расчетов норм расхода электроэнергии Текст. // Совершенствование нормативной базы планирования отрасли.- М.: ВНИПИэнергопром, 1985. С. 57-60.
30. Гужов Н.П. Прогнозирование электропотребления по подразделениям предприятия как системы взаимосвязанных параметров Текст. // Известия ВУЗов. Энергетика. 1987. - № 8. - С. 112-115.
31. Гусейнов Ф.Г., Мамедьяров О.С. Планирование эксперимента в задачах электроэнергетики Текст. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 151 с.
32. Дзевенцкий А.Я. Анализ и прогнозирование электроэнергетических показателей промышленных предприятий Текст. // Промышленная энергетика.- 1981.-№ 10.-С. 15-18.
33. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ Текст.: В 2-х кн. / Пер. с англ. 2-е изд. перераб. и доп. Кн. 1. - М.: Финансы и статистика, 1986.-366 с.
34. Дулесова Н.В., Фуфаев В.В. Прогнозирование структуры электропотребления и мощности региона Текст. // Кибернетика электрических систем: Тезисы докладов XII сессии Всесоюзного научного семинара. Гомель, 1991.- С.149.
35. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ Текст. М.: Наука, 1987. - 165 с.
36. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики: Учебник Текст. / Под ред. чл.-корр. РАН И.И.Елисеевой. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 480 с.
37. Железко Ю.С. и др. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов Текст. / Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. М.: НЦ ЭНАС, 2003. - 280 с.
38. Иберла К. Факторный анализ Текст. М.: Статистика, 1980. - 365 с.
39. Ивахненко А.Г. Индуктивный метод самоорганизации моделей сложных систем Текст. Киев: Наукова думка, 1982. - 296 с.
40. Игнатов А.Н. Методика прогнозирования электропотребления объединенных энергосистем Текст. // Принципы и методологические основы проектирования ЕЭС СССР. М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 69-74.
41. Идиятуллин Р.Г. Проблемы энергосбережения в промышленности: Теория и практика Текст. Казань: Отечество, 2002. - 304 с.
42. Идиятуллин Р.Г., Шуралев Д.В. Разработка теории расчета адекватных удельных норм электропотребления для нестационарных режимов загрузки предприятия Текст. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.-2001.-№ 11-12.-С. 101-112.
43. Идиятуллин Р.Г., Шуралев Д.В. Статистические методы исследования при разработке математической модели электропотребления производственного объекта Текст. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2002. - № 5-6. - С. 56-69.
44. Ильинский Н.Ф. Элементы теории эксперимента Текст. М.: изд-во МЭИ, 1980.-90 с.
45. Калиткин Н.Н. Численные методы Текст. М.: Статистика, 1978. - 512 с.
46. Кендел М. Временные ряды Текст. М.: Финансы и статистика, 1981. - 199 с.
47. Кирпичников П.А. и др. Химия и технология синтетического каучука Текст. Л.: Химия, 1970. - 527 с.
48. Кистенев В.К. Анализ и прогнозирование электропотребления на предприятиях химической промышленности Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Красноярск, гос. техн. ун-т. Красноярск, 1999.
49. Клименко А.П. Получение этилена из нефти и газа Текст. — М.: Науч.-технич. изд-во нефт. и горно-топ. лит., 1962. 235 с.
50. Клюев Ю.Б. Планирование энергопотребления на промышленном предприятии Текст. -М.: Энергия, 1970. 118 с.
51. Ковалева Л.Н. Многофакторное прогнозирование на основе рядов динамики Текст. -М.: Статистика, 1980. — 148 с.
52. Ковалевский A.M. Проблемы нормирования и его совершенствование Текст. // Плановое хозяйство. 1983, - № 2. - С. 12.
53. Колемаев В.А., Калинина В.Н. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАТА, 2003. -352 с.
54. Константинов Б.А. О применении математических методов при нормировании потребления электроэнергии в промышленности Текст. // Электричество.- 1964.-№ 1.-С. 66.
55. Константинов Б.А., Воскобойников Д.М. Оптимизация режимов электропотребления в машиностроении Текст. // Промышленная энергетика. 1980. -№5.-С. 6-9.
56. Копцев JI.А. Нормирование и прогнозирование потребления электроэнергии в зависимости от объемов производства Текст. // Промышленная энергетика. 1996. -№ 3. - С. 21-23.
57. Копытов Ю.В., Чуланов Б.А. Экономия электроэнергии в промышленности Текст. -М: Энергоатомиздат, 1982. 108 с.
58. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий Текст. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 416 с.
59. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий Текст. — Минск: Высшая школа, 1988. 357 с.
60. Лагуткин О.Е. Прогнозирование параметров электропотребления многономенклатурных химических производств Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Моск. энерг. ин-т. -М., 1994.
61. Лившиц С.М. Отдельные вопросы электроснабжения промышленных предприятий Текст. // Промышленная энергетика. 1948. - № 5, - С. 1-6.
62. Литвинов О.Б. и.др. Современный промышленный синтез изопрена Текст.- М.: ЦНИИТЭХим, 1968. 97 с.
63. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учебное пособие для вузов Текст. М.: Высшая школа, 1988. - 239 с.
64. Малютов М.Б. Математические модели и результаты в теории отсеивающих экспериментов Текст. //Вопросы кибернетики. 1977.-№35.-С. 31-33.
65. Матюнина Ю.В. Прогнозирование электропотребления промышленных предприятий в условиях структурных изменений производства Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Моск. энерг. ин-т. М., 1992.
66. Меламед A.M., Тимченко В.Ф., Сааред К.А. Моделирование динамики изменений потребления электрической энергии энергосистем при неполной информации Текст. // Электричество. 1977. - № 9. - С. 66-69.
67. Мелехин В.Т., Таратин В.А., Шишов А.Н., Шнеерова В.Г. Отраслевая автоматизированная система распределения лимитов электроэнергии между предприятиями Текст. // Промышленная энергетика. 1973. — № 3. -С. 20-23.
68. Могиленко А.В., Манусов В.З. Методы оценки потерь электроэнергии в условиях неопределенности Текст. // Электричество. 2003. - № 3. - С. 2-8.
69. Мойсюк Б.Н. Упрощенный метод математической обработки данных, полученных пассивным экспериментом: Планирование эксперимента Текст. -М.: Наука, 1966.-216 с.
70. Мостеллер Ф., Тьюки Дж. Анализ данных и регрессия Текст. Вып. 2.- М.: Финансы и статистика, 1982. 236 с.
71. Наконечный А.В. Организация внутрипроизводственного нормирования энергопотребления на машиностроительном предприятии Текст.: Дис. . канд. экон. наук: 08.00.05 / Ленингр. инж.- экон. ин-т. Л., 1991.
72. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы анализа и обработки наблюдений Текст. М.: Наука, 1965. - 275 с.
73. Находов В.Ф. и др. Прогноз потребной мощности и энергии промышленных предприятий Текст. / Находов В.Ф., Праховник А.В., Розен В.П. Киев: Знание, 1982. - 28 с.
74. Нормативное расходование материалов Текст. / Под ред. С.А.Кулеша,
75. A.К.Шубникова. М.: Высшая школа, 1976. - 256 с.
76. Нормирование топливно-энергетических ресурсов и регулирование режимов электропотребления: Сборник инструкций Текст. // Под общ. ред.
77. B.В.Дегтярева. М.: Недра, 1983. - 223 с.
78. Основные положения по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве Текст. М.: Атомиздат, 1980.-23 с.
79. Правила устройства электроустановок Текст. 6-е изд. перераб. и доп. с изменениями - М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. - 608 с.
80. Праховник А.В. Технические средства и концепция управления электропотреблением Текст. // Промышленная энергетика. 1990. - № 4. - С. 2-4.
81. Праховник А.В., Алейников В.А., Находов В.Ф. Динамическая модель прогнозирования и коррекции электропотребления промышленных предприятий Текст. // Горная электромеханика и автоматика. 1980. - № 36.- С. 6-8.
82. Прокопчик В.В., Кудрин Б.В., Якимов А.Е. Прогноз электропотребления промышленных предприятий на основе индуктивного метода самоорганизации Текст. // Известия ВУЗов. Энергетика. 1986, - № 5, - С. 20-24.
83. Прокопчик В.В., Мартыненко Т.В., Кудрин Б.И. Прогнозирование развития электрического хозяйства металлургических предприятий Текст. // Промышленная энергетика. 1984. - № 8. - С. 29-32.
84. Рабочая книга по прогнозированию Текст. / Под ред. И.В.Бестужева-Лада. М.: Мысль, 1982. - 430 с.
85. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента Текст. М.: Наука, 1971. - 192 с.
86. Сальников А.Х., Шевченко Л.А. Нормирование потребления и экономия топливно-энергетических ресурсов Текст. М.: Энергоатомиздат, 1986.- 240 с.
87. Смоляк С.А., Титаренко Б.П. Устойчивые методы оценивания Текст.- М.: Статистика, 1980. 189 с.
88. Справочник по типовым программам моделирования Текст. / Под ред. А.Г.Ивахненко. Киев: Техника, 1980. - 184 с.
89. Справочник по электропотреблению в промышленности Текст. / Под ред. Г.П.Минина, Ю.В.Копытова. Изд. перераб. и доп. М.: Энергия, 1988.- 496 с.
90. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию Текст.: В 2-х томах. Т. 1. Электроснабжение / Под общ. ред. Ю.Г.Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 464 с.
91. Статистические методы в инженерных исследованиях: Лабораторный практикум Текст. / Под ред. Г.К.Круга. М.: Высшая школа, 1983. - 216 с.
92. Статистические методы для ЭВМ Текст. / Под ред. К.Энслейна, Э.Рэлстона, Г.С.Уилфа. Пер. с англ. / Под ред. М.Б.Малютова. М.: Наука, 1986.-464 с.
93. Тайц А.А. Методика нормирования удельных расходов электрической энергии Текст. -М.: Госэнергоиздат, 1966. 183 с.
94. Тайц А.А., Брдлик М.Р. Применение математического метода при нормировании удельных расходов электроэнергии в промышленности Текст.- М.: изд-во МИЭИ им. С.Орджоникидзе, 1973. 55 с.
95. Тейл Г. Прикладное экономическое прогнозирование Текст. М.: Прогресс, 1970.-293 с.
96. Теория прогнозирования и принятия решений Текст. / Под ред. С.А.Саркисяна. М.: Высшая школа, 1977. - 335 с.
97. Уманский С.И. Опыт нормирования электропотребления на предприятии Текст. // Промышленная энергетика. 1987. - № 2. - С. 6-8.
98. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов Текст. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979.-408 с.
99. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента Текст. М.: Наука, 1971.- 185 с.
100. Фуфаев В.В. Структурно-топологическая устойчивость динамики ценозов Текст. // Кибернетические системы ценозов: синтез и управление: Материалы докладов МОИП. М.: Наука, 1991. - С. 18-26.
101. Хабдуллина З.К. Разработка методики нормирования электропотребления в условиях многономенклатурного производства Текст.: Дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Моск. энерг. ин-т. -М., 1993.
102. Хартман К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов Текст. М.: Мир, 1977. - 552 с.
103. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами Текст. -М.: Мир, 1973.- 195 с.
104. Четыркин Е.М. Статистические методы прогнозирования Текст. М.: Прогресс, 1970. - 342 с.
105. Шуралев Д.В. Оценка параметров нелинейных моделей при расчете удельного расхода электрической энергии Текст. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2002. - № 1-2. - С. 111-116.
106. Щеколдина Т.В. Статистическое прогнозирование объема электропотребления Текст. // Методологические проблемы статистического исследования социально-экономического потенциала: Материалы докладов научной конференции. М.: Изд-во МЭИ, 1989. - С. 92-96.
107. Якимов А.Е. Определение потребности в электроэнергии в условиях ограничений Текст. // Повышение надежности и качества электро и теплоснабжения г. Москвы: Материалы семинара. М., 1983. - С. 23-27.
108. Янг Э. Прогнозирование научно-технического прогресса Текст. М.: Прогресс, 1970.-216 с.
109. Ястребов П.П. Использование и нормирование электрической энергии в процессах переработки и хранения Текст. М.: Колос, 1973. - 311 с.
1.2.2 Оптимизация режимов работы установок электроцентробежных насосов механизированной добычи нефти
Цель работы:
Оптимизировать установившиеся режимы работы УЭЦН с регулируемым электроприводом
В работе требуется решить следующие задачи:
1. Рассмотреть перспективы и экономическую целесообразность применения регулируемого электропривода в структуре УЭЦН.
2. Сформулировать задачу оптимизации установившихся режимов работы УЭЦН с обоснованием критерия, параметров оптимизации и ограничений.
3. Провести системный анализ параметров определяющих показатели работы УЭЦН и выявить наиболее значимые факторы
4. Разработать математическую модель УЭЦН, учитывающую основные технологические и технические параметры
5. Разработать алгоритм; управления, обеспечивающий оптимизацию установившихся режимов работы УЭЦН
6. Оценить эффективность разработанного алгоритма путем имитационного моделирования и экспериментальных испытаний на скважине.
Методы исследования, используемые в работе:
Рекомендуется использовать принципы системного анализа, теории управления, теории оптимизации; математическое моделирование гидромеханических и электротехнических систем, метод планирования эксперимента; программные средства RosPump и MatLab с приложениями Simulink и Power System Blockset; экспериментальные исследования УЭЦН на основе наблюдений в процессе эксплуатации.
Актуальность работы:
Нефтедобывающая отрасль играет огромную роль в экономике России, в связи с чем повышение эффективности нефтедобычи (снижение затрат ресурсов на поддержание функционирования нефтедобывающего комплекса) является актуальной задачей.
Нефтедобыча характеризуется высоким уровнем энергоемкости -расходы на электроэнергию составляют от 30 до 50 % от общей суммы затрат. Следует отметить, что в западных странах эти затраты составляют только 10 % издержек на добываемое сырье. Очевидно, что в условиях непрерывного роста тарифов на электроэнергию доля затрат на электроэнергию при нефтедобыче будет возрастать.
Увеличение издержек связано также с изменением состояние сырьевой базы, качеством запасов на разрабатываемых и открываемых месторождениях, ухудшением условий нефтедобычи (высокие газовый фактор, обводненность, давление насыщения и вязкость откачиваемой продукции). Большая часть месторождений с активными запасами находится на последней стадии разработки, увеличивается доля трудноизвлекаемых запасов (в отечественной базе она составляет порядка 60-70 %), для вновь открытых месторождений характерны низкие показатели нефтенасыщенности и проницаемости пород коллекторов.
В связи с обозначенными проблемами значение исследований, направленных на решение задачи оптимизации технологии нефтедобычи, возрастает. Актуальность проблемы подтверждается рядом целевых программ, в том числе Федеральной программой «Энергоэффективная экономика» с отдельным разделом «Нефтедобывающий комплекс».
Повышение эффективности работы нефтедобывающих предприятий осуществляется за счет организационно-управленческих и технических мероприятий. При этом важное место занимают вопросы совершенствования электротехнических комплексов (ЭТК), используемых в технологической системе нефтедобычи.
Мероприятия, по усовершенствованию ЭТК направлены на сбережение электроэнергии за счет повышения энергетических показателей комплексов; модернизацию оборудования; оптимизацию функциональных характеристик ЭТК и режимов их работы, обеспечивающих повышение добывных возможностей скважины, надежности и долговечности. При этом совершенствованию, в первую очередь, подлежат ЭТК, потребляющие наибольшее количество электроэнергии. К таким комплексам относятся установки механизированной добычи нефти.
Одним из основных средств механизированной добычи нефти являются установки с электроцентробежными насосами (УЭЦН). В .РФ около 35 % всех нефтяных скважин оснащены УЭЦН, ими обеспечивается основной объем добычи жидкости и нефти (более 65 %). В Западной Сибири с использованием УЭЦН добывается до 90 % нефти, количество скважин, оборудованных УЭЦН, превышает 20 тысяч штук. Тенденция возрастающего использования УЭЦН, по всей видимости, сохранится.
Существенный вклад в исследование проблемы повышения эффективности эксплуатации УЭЦН внесли многие ученые и промысловые работники: Ю.А. Балакирев, А.А. Богданов, А.Н. Дроздов, Г.З. Ибрагимов; В.Н. Ивановский, П.Д. Ляпков, А.Х. Мирзаджанзаде, И.Т. Мищенко и другие.
За последние годы достигнуты значительные успехи в разработке оборудования для нефтегазовой отрасли — повысились их надежность и производительность, облегчены условия эксплуатации. Развитие информационных технологий привело к созданию совершенных программных продуктов по подбору оборудования. Тем не менее даже качественный подбор оборудования не гарантирует оптимального функционирования ЭТК в связи с неточностью исходных данных и изменчивостью условий их эксплуатации.
Данное обстоятельство приводит к необходимости регулирования производительности ЭТК с целью оптимизации технологического режима.
Традиционные способы регулирования производительности насосных установок (дросселирование напорных линий насосов, регулирование напряжения вторичной обмотки трансформатора, изменение общего числа работающих агрегатов по одному из технологических параметров) практически не учитывают энергетические аспекты, что приводит к нерациональному использованию потребляемой электроэнергии.
Результаты исследований зарубежных и отечественных ученых показывают, что задача может быть решена за счет использования регулируемого электропривода. Высокая эффективность применения такого электропривода для оптимизации режимов работы различных технологических систем подтверждена многолетним мировым опытом.
Важный вклад в теорию и практику регулируемого электропривода внесли: А .Я. Бернштейн, Н.Ф. Ильинский, В.И. Ключев, М.П. Костенко, Б.С. Лезнов, Г.Б. Онищенко, А.С. Сандлер, Р.С. Сарбатов и другие.
Решением проблемы повышения эффективности эксплуатации УЭЦН с электроприводом на базе асинхронного двигателя занимаются многие ведущие отечественные и зарубежные исследователи: В.А. Ведерников, М.С. Ершов, A.M. Зюзев, В.Н. Ивановский, Б.Г. Меньшов, А.Д. Яризев, Kloeppel F., Drehsler Р. и другие.
Однако, несмотря на наличие публикаций по данной проблеме, можно констатировать, что вопросы оптимизации работы УЭЦН с регулируемым электроприводом в скважинных условиях изучены пока не достаточно полно. Существующие системы управления работой ЭТК нельзя в полной мере рассматривать как интеллектуальные, так как они не обеспечивают принятия решения по установлению наиболее рациональных параметров технологического режима для условий, сложившихся в определенный момент времени. Задачи, решаемые системами управления, сводятся в основном к сбору информации и передаче ее на верхний уровень управления.
В связи с вышесказанным можно заключить, что в настоящее время потенциал оптимизации технологии нефтедобычи за счет управления не исчерпан.
В связи с развитием и внедрением в компаниях нефтяной отрасли многоуровневых информационных систем, технологий искусственного интеллекта, новых методов контроля и диагностики параметров, измерительных средств и мощных микропроцессорных контроллеров создаются условия для разработки эффективных алгоритмов автоматического управления ЭТК, позволяющих оптимизировать технологический процесс добычи нефти и получать значительный экономический эффект.
Рекомендации по содержанию работы(содержание теоретической и экспериментальной частей корректируется по указанию научного руководителя или по заданию предприятия-заказчика при выдаче задания на выполнение работы) :
Введение.
|
