Так что даешь энергетическую независимость и да здравствуют независимые источники энергоснабжения! Спрос Первая статья, посвященная энергетической самозащите промышленного предприятия, вышла в БИЗНЕСе. Энергичная самозащита

Снова на дворе осень, а значит, снова нужно готовиться ко всяческим перебоям в энергоснабжении: скачкам напряжения или частоты (практически наверняка будут), веерным отключениям (не исключено, что будут). Государственная розетка вместо того чтобы быть источником переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц, увы, продолжает оставаться источником нестабильности и напряженности. Так что даешь энергетическую независимость и да здравствуют независимые источники энергоснабжения! Спрос Первая статья, посвященная энергетической самозащите промышленного предприятия, вышла в БИЗНЕСе два года назад. За это время отношение производственников к этой теме успело измениться. До середины 90-х годов в странах — бывших республиках СССР о существовании и предназначении дизель-генераторов знали лишь те, кто без них просто не мог работать.

Считалось, что это оборудование соотносится только с теми производствами, которые в силу своей специфики не могут подключиться к стационарной электросети. К таковым относятся "летучие" строительные и ремонтные бригады, геологоразведчики, буровики... Спад в экономике стран СНГ не самым лучшим образом отразился и на большой энергетике. Перебои в энергоснабжении не просто перестали быть редкостью, но в большинстве регионов страны стали веерной закономерностью. Подогрела спрос на энергозащитную технику и реконструкция многих предприятий. Оснащенные современным сверхточным оборудованием многие производства стали очень чувствительными к непостоянству тока из розетки. Технологические процессы сегодня перешли под контроль компьютерных систем, для которых даже полусекудные провалы в сети грозят сбоями и, как следствие, — тоннами испорченного сырья и тысячами долларов, вылетевших в ... Поэтому сегодня сети резервного электроснабжения устанавливают те, кто два года назад и не помышлял об этом, считая, что для его производства это излишняя предосторожность. Среди них, например, предприятия пищевой промышленности: производители табачных изделий, безалкогольных напитков, кондитерских изделий, металлурги, машиностроители, химики.

Предложение Изменилась ситуация и на рынке самой энергозащитной продукции. На заре эры дизель-генераторов и источников бесперебойного питания (ИБП) многие фирмы приходили в Украину "разводить" потребителей. Среди ИБП самой продаваемой была продукция "желтой" сборки, растаможенная "по-черному". Можно было элементарно прогореть и с дизель-генератором: даже серьезные производители не стеснялись поставлять в СНГ, в том числе и Украину, агрегаты с крайне малым моторесурсом.

Местные дилеры западных производителей накручивали стопроцентные наценки, продать технику с маржой 50% было для них все равно, что отдать даром. Сегодня рынок Украины потихоньку очищается от юговосточного ширпотреба. Производители дизель-генераторов и ИБП, отыскавшие, наконец, на картах мира нашу желто-голубую Родину, уже не предлагают невостребованную на Западе технику, а работают серьезно и корректно. Ведущие европейские дизель-генераторщики — F.G.Wilson (Великобритания), SDMO (Франция) — считаются лидерами "белых" продаж и в Украине. Вслед за ними просторы незалежной осваивают итальянские машины, главным образом Вruno. Некоторые события в жизни иностранцев отражаются и на ситуации в родном Отечестве. Не далее как в феврале сего года компанию F.G.Wilson приобрел знаменитый производитель большегрузной техники Caterpillar. Теперь на технологических линиях компании производятся по сути одинаковые дизель-генераторы, но под разными торговыми марками: F.G.Wilson и Caterpillar.

В прошлом году в страны СНГ было поставлено 650 дизель-генераторных установок (ДГУ) производства F.G.Wilson, не менее 65 из которых попало в Украину. Очень бы хотелось опубликовать подобные данные о других производителях, но, увы, далеко не все дилеры западных компаний предоставили соответствующую информацию. Лидером на мировом рынке малых ИБП остается компания American Power Conversion (APC), но в сентябре 1998 года американцы купили датский концерн Silcon, специализирующийся именно на мощных промышленных источниках бесперебойного питания.

Из чего выбирать Самыми доступными и распространенными из автономных источников электроэнергии на украинском рынке стали дизель-генераторы и бензогенераторы. Мини-электростанции, работающие на природном газе, — до сих пор в Украине большая редкость. Во-первых, стоят они на 40-60% дороже дизелей, а во-вторых, жидкое топливо пока остается более доступным, чем голубое. Но ведущие производители дизель-генераторов (в частности F.G. Wilson) сегодня налаживают выпуск "газированных" генераторов. Экзотикой пока в Украине считаются малые электростанции, использующие неиссякаемые источники энергии: ветер, солнечный свет, поток воды. Различные НИИ от энергетики в советское время разрабатывали такие агрегаты, даже создавали опытные образцы. Целая батарея ветрогенераторов была установлена в Крыму, где, как оказалось, дуют самые сильные и более менее предсказуемые ветры. Но и там экономический эффект от применения этих установок не превзошел ожиданий.

Такая машина может работать эффективно только при ветре, долгое время не меняющем направление. Тогда генератор раскручивается и дает стабильный ток. На просторах нашей Родины ветры, как и все остальное, непостоянны, направление воздушных потоков часто меняется и их приходится буквально ловить. Тут уж не до работы. Бензо- и дизель-генераторы производства НПП "Мадек" (Украина) Модель (марка) Мощность, кВА Цена с НДС, USD МБ-2МР("Дача-2") 2,2 550 МД- 6МР (" Практик- ТР") 6 2370 МД- 6ТР (" Практик- ТР") 6,5 2400 МД- 6МН ("Резерв- ТЕ") 6 2870 МД- 6ТН ("Резерв- ТЕ") 6,5 2900 МД-6МА ("Люкс-М") 6 3800 МД-6ТА ("Люкс-Т") 6.5 3840 Дизель-генераторы производства АО «Юждизельмаш» (Украина) Модель Мощность, кВт Цена с НДС, грн. АД 4-230-ОВ 3,8 4200 ДГА 2-24М1 26 57000 ДГА-3-24М1 26 57800 ДГА- 25М1, ДГМА- 5М1 26 34800 ДГА -48М2 50 38400 ДГА- 2- 48М2 50 65000 ДГА--3-48М2 50 66000 ДГМА-48М2-3 50 34500 ДГМА-50М2-3 50 34500 ДГ- 60- 1 60 35500 ДГМА-75М2 75 31100 ДГ- 75М2-3 75 33600 ДГМА-75М2 -4 75 34000 ДГА- 100М2, ДГМА- М2 100 36700 ДГА-2-100М2 100 67000 ДГА 3-100М2 100 69800 Дизель-генераторы производства компании Bruno (Италия) с двигателями John Deere, предлагаемые фирмой SGS (Украина) Модель Мощность, кВА Цена базовой модели), USD G 35JD 34 9090 G 50JD 46 9790 G 60JD 50 10589 G 70JD 70 11388 G 90JD 88 13685 G 110JD 110 15683 G 120JD 120 16083 G 130JD 132 18480 Дизель-генераторы производства компании Bruno (Италия) (серии Enduro и Edilux), предлагаемые фирмой SGS (Украина) Модель Мощность, кВА Цена базовой модели, USD Серии Enduro — 3000 оборотов в минуту G 16800LWTE 16,5 6962 G 22800LWTE 22,3 7636 G 26800LWTE 26,8 7761 G 35800LWTE 35,5 8760 Серия Enduro –1500 оборотов в минуту G 9L 8,8 5763 G 10R 10,5 5863 G 11L 11,4 5963 G 15Y 14 7561 G 15L 14,5 7361 G 16L 14,7 7161 G 20Y 19,1 8360 G 20L 19,3 8260 G 25L 23 8460 G 25VM 23 8160 Серия Edilux — 3000 оборотов в минуту в специальном супершумопоглощающем кожухе GS 16800LWTE 16,5 7792 GS 22800LWTE 22,3 8591 GS 26800LWTE 26,8 8990 GS 35800LWTЕ 35,5 9740 Серпа Edilux — 1500 оборотов в минуту в супершумопоглощающем кожухе специальном GS 15Y 14 8591 GS 15L 14,5 8191 GS 20Y 19,1 9390 GS 20L 19,3 9240 GS 35P 30 10589 GS 55VM 55 13186 Генератор и его двигатель Поэтому ничего другого не остается, как пользоваться жидкотопливными малыми электростанциями. Их в Украине сегодня просто завались. Правда, в основном в стране продаются импортные ДГУ. Это перечисленные уже F. G. Wilson (Великобритания), SDMO (Фpaнция), Bruno (Италия).

Среди отечественных производителей можно выделить АО "Юждизельмаш" (г. Токмак, Запорожская обл.) и АООТ "Первомайскдизельмаш" (г. Первомайск, Николаевская обл.).

Представленные на украинском рынке импортные агрегаты в основном оборудованы двигателями Honda (Япония), Iveco, Lombardini; Acme Motori (Италия), Briggs всепогодный, шумопоглощающий и супершумопоглащающий капоты; расширенные топливные баки, которые при желании можно снабдить и автоматическим управлением, обеспечивающим, например, мгновенное отключение машины при минимальном уровне топлива; всю информацию о работе генератора можно передавать на компьютер, при помощи которого руководить энергетическими действиями техники. Плюс к тому можно установить до 9 ДГУ параллельно; если учесть, что максимальная мощность производимых англичанами дизель-генераторов —6,5 МВА (мегавольт-ампер) (чтобы перевести вольт-амперы в привычные киловатты, надо их умножить на так называемый косинус фи; его величина для трехфазных генераторов обычно составляет 0,8), то из такого "паровозика" можно сделать настоящую электростанцию, способную снабжать светом целые районы крупных городов. Итальянцы тоже не лыком шиты, они могут оснастить свои дизели панелями дистанционного управления; системой автоматической перекачки топлива из дополнительного бака в основной; автоматической системой управления работой генератора, контролирующей и предотвращающей колебания частоты генерируемого тока, снижение давления масла в двигателе, перегрев дизеля, различные механические повреждения агрегата. Не проблема для производителей с Апеннинского полуострова поставить несколько машин параллельно, а автоматическая панель обеспечит параллельную работу еще и с централизованной энергосетью.

Также в автопанели для ДГУ вмонтированы системы подзарядки стартерных батарей. Еще итальянцы поставляют технику в шумопоглощающих кожухах с системой водяного и воздушного охлаждения и блоком автоматики. Причем они уверяют, что изобрели супершумопоглощающий корпус, дающий на выходе гул от 55 до 75 децибел (dB). Для сравнения: взлетающий реактивный самолет ревет на 140 dB, пролетающий винтовой — на 120 dB. В диапазон вышеописанного контейнера входит энергичный, по всей видимости, итальянский диалог (60 dB) и тот шорох, который производит один легковой автомобиль (70 dB), тише шумит на ветру одиноко стоящее дерево (20 dB) и негромко разговаривающие "горячие" эстонские парни (50 dB). Что такое ИБП Не по-русски источники бесперебойного питания (ИБП) называются UPS (Uninter-rupmarker Power Supply). Создать полный комплекс энергозащиты без этих приборов невозможно. В аварийных ситуациях в тандеме с дизель-генератором, ИБП обеспечивает напряжение в сети, пока не запустится машина. Увеличить время его автономной работы можно за счет дополнительных аккумуляторных модулей.

Но, как долгоиграющий источник автономного питания, ИБП слишком дорого обходится. ИБП защищают не только от полных провалов в сети, но часто и от помех помельче. А без таковых украинский потребитель уже не мыслит своего существования. Что уж, говорить об Украине, когда в Германии в течение года на 3 сек ток пропадает 10 раз, на 0,1 сек — 209 раз, на 0,01 сек — 346 раз. В родном отечестве к регулярным пропаданиям тока прибавляются постоянные скачки напряжения, частоты и тому подобное. Точные автоматизированные и компьютеризированные производства при такой "грязи" в сети вынуждены использовать стабилизирующие и энергозащитные приборы уже не как аварийный запасной вариант, а как постоянно действующее оборудование. Снижение напряжения в сети более чем на 25% номинального спровоцирует ошибки в памяти компьютера, искажение данных, мигание света и, наконец, отключение оборудования.

Изменение частоты более чем на 1% приведет к зависанию компьютерной сети. Скачки напряжения кроме перечисленных неприятностей поспособствуют пробоям изоляции и пожару. Работающие рядом микроволновые печи, радиотелефоны и другие источники электромагнитного и "радиосмога" могут стать причиной высокочастотных "шумов" в сети, что тоже способно привести к перечисленным уже проколам. Сетевые фильтры, стабилизаторы напряжения могут помочь далеко не во всех перечисленных ситуациях.

Первые способны оградить нагрузку от высокочастотных шумов, последние могут гасить всплески напряжения, но не в состоянии справиться с частотными колебаниями и ничем не помогут, если напряжение будет ниже нормы. Чипом и Дейлом при столь некорректном поведении державной энергосети могут стать UPS, правда, далеко не всякие (см. стр. 32). Источники бесперебойного питания (On-line) производства компании Socomec-Sicon (Франция-Италия), предлагаемые фирмой SGS (Украина) Модель Мощность, KBA Время резервирования, мин Цена, USD Plurys DSP800 0,8 10 822 Plurys DSP1000 1 10 945 Plurys LP1500 1,5 10 1159 Plurys DSP2000 2 10 1646 Plurys DSP3000 3 10 1988 Plurys DSP4000 4 10 2574 Plurys DSP5000 5 10 ЗЗ14 Plurys DSP6000 5 10 3833 Plurys RM1000 1 15 1066 Plurys RM1500 1,5 10 1288 Plurys RM2000 2 10 1847 Plurys RM3000 3 10 2207 Источники бесперебойного питания (On-line) производства компании Piller (Германия), предлагаемые фирмой SGS (Украина) Модель Мощность, кВА Время резервирования, мин Цена, USD Однофазный вход / Однофазный выход AR1-3/8 3 8 2505 AR1-3/18 3 18 3197 AR1-3/30 3 30 3802 AR1-3/53 3 53 5098 AR1-3/82 3 82 6394 AR1-3/113 3 113 7690 AR1-6/8 6 8 5098 AR1-6/22 6 22 6826 AR1-6/39 б 9 7863 AR1-6/55 6 55 8813 Трехфазный вход / Однофазный выход AR1-10/7 10 7 7690 AR1-10/18 10 18 9936 AR1-10/33 10 33 10800 AR1-10/62 10 62 13910 Трехфазный вход / Трехфазный выход AR3-10/0 10 0 10985 AR3-10/6 10 6 11626 AR3-10/15 10 15 12437 AR3-10/30 10 30 12907 AR3-10/40 10 40 13890 AR3-15/10 15 10 11904 AR3-15/15 15 15 13826 AR3-15/20 15 20 14809 Основные типы ИБП При всем разнообразии UPS, их можно разделить на две основные группы: off-line и on-line. Существуют еще так называемые интерактивные источники, которые специалисты обзывают гибридными. О первых и последних в данной статье, собственно, и говорить незачем. В это семейство входят маломощные приборы, способные поддерживать бесперебойный ток обычно не более 0,5-1 кВА.

Оффлай-новые UPS включаются в работу только при полном провале напряжения или при выходе параметров сети за рамки установленного для ИБП диапазона. От "нечистот" (кроме высокочастотных шумов) в государственной энергосети они не защищают. Некоторые приборы могут еще защищать от кратковременных (0,01-0,1 сек) высоковольтных скачков (6-20 кВ). Обычно off-line UPS используют для защиты персональных компьютеров и локальных сетей. Об использовании их в точном производстве не может быть и речи. On-line UPS в простейшем исполнении представляют собой конвертор, батарею постоянного тока и инвертор. На входе сетевой ток преобразуется конвертором в постоянный, в хороших ИБП он еще и заряжает резервную батарею, затем инвертор преобразует постоянный в нужный потребителю переменный ток, и на выходе при более-менее нормальных условиях мы имеем симпатичную, без помех синусоиду. Такие устройства находятся постоянно в работе, и пока в сети есть напряжение, онлайновские ИБП защищают приборы от помех. Стоит пропасть "свету", инвертор начинает преобразовывать посылаемый батареей постоянный заряд.

У так называемых интеллектуальных ИБП в схему встроен микропроцессор. Они выдают на монитор пользователя сигнал тревоги и позволяют корректно выйти из программы. Программное обеспечение, которое обычно прилагается к системам UPS, позволяет контролировать состояние сети постоянно подается информация обо всех аварийных и критических моментах за любой, интересующий пользователя, отрезок времени, показывается сиюминутное состояние системы, выдается на монитор входная и выходная синусоиды. Недостатки ИБП Один из самых обидных недостатков этих, почти идеальных, приборов — постоянный нагрев, в связи с чем теряется энергия и снижается КПД (у большинства on-line UPS он составляет 0,8-0,9). Вдобавок к невысокой отдаче это также снижает надежность аппарата и прибавляет хлопот с кондиционированием помещений, где установлены ИБП. Второй недостаток — он либо сгорает, либо отключается при больших перегрузках.

Обычно источники бесперебойного питания имеют 200-300%-ный запас прочности и если, например, при старте электродвигателя, запитанного через ИБП, скачок мощности превысит эти самые 200-300% (что, кстати, бывает совсем не редко), летальный исход аппарата практически неизбежен. Так же нестабильно классические онлайновские источники работают с неравномерной и нелинейной нагрузкой, не держат коротких замыканий на выходе и пропускают обратно в сеть те искажения, которые дает нагрузка. В частности, при неравномерном потреблении электроэнергии, при частых всплесках (например, во время частого пуска-остановки электродвигателей в роботизированной линии) возникают искажения синусоиды напряжения, увеличивается доля реактивной мощности, которая возвращается в сеть. В нормальных условиях соотношение активной и реактивной мощности (косинус фи) приближается к единице, допускаются его колебания до 0,8. Но реально эта величина опускается даже до 0,5.

Раньше на такие перепады внимания не обращали. Сегодня за пониженный косинус фи (или высокую составляющую реактивной мощности) берут дополнительную плату, что грозит обладателям сверхточного компьютеризированного, роботизированного оборудования лишними расходами. Новые технологии для ИБП Самого обидного недостатка — постоянного нагрева, сопровождающегося потерей энергии, — практически лишены источники бесперебойного питания с так называемым дельта-преобразованием, запатентованные в 1998 году компанией Silkon. Как работает классический UPS описано чуть выше, этот процесс можно назвать двойным преобразованием. ИБП с дельта-преобразованием состоит из двух инверторов. Оба инвертора соединены с общей батареей и, в зависимости от состояния напряжения (спада-всплеска) в магистрали, принимают на себя функции то инвертора, то выпрямителя. В идеальных условиях, когда параметры электросети соответствуют требованиям качества питания нагрузки (напряжение и ток соответствуют номиналу, отсутствуют всевозможные провалы, выбросы, помехи и шум), электроэнергия полностью передается в нагрузку, а не преобразуется дважды, как в ИБП с двойным преобразованием, в этом случае потерь на преобразование нет. В реальной ситуации, когда параметры сети не идеальны, происходит традиционное двойное преобразование электроэнергии. Но система с дельта-преобразованием преобразует не всю энергию, а только необходимую ее часть.

За счет того что данный вид ИБП напрягается ровно настолько, насколько нужно, повышается его КПД и надежность. Плюс к этому из-за низких потерь энергии он не перегревается, что позволяет снизить затраты на кондиционирование помещений, где установлены ИБП. Практически всех указанных выше недостатков лишены так называемые динамические источники бесперебойного питания. Производит такие агрегаты в основном немецкая компания Piller. Весь его "наворот" состоит в запитан-ном от традиционного UPS электродвигателе с генератором. Но такая простота полностью отделяет нагрузку пользователя энергии от государственной электросети. Последняя, по сути, питает только равномерно работающий двигатель, а нагрузка в свою очередь потребляет только ту энергию, что вырабатывает генератор.

Поэтому любые помехи сети принимает на себя ИБП, а то, что он пропускает, пережевывает движок, далеко не самый чувствительный прибор. Генератор же дает идеальную синусоиду, исключает перепады частоты и тому подобные загрязнения сети. Более того, динамический источник не пропускает грязи обратно в сеть, единственной ее нагрузкой становится тот же электродвигатель. А поскольку он работает постоянно, отсутствуют и стартовые скачки напряжения. Не страшны такому ИБП и короткие замыкания на выходе.

В отличие от классического прибора, вся перегрузка в такой ситуации перепадает генератору, который в состоянии и дальше работать в экстремальных условиях, даже когда ток короткого замыкания достигает четырнадцати номинальных значений. Прибор, от которого запитана вся технологическая линия, продолжает работу, аварийное отключение грозит только тому участку, где и произошло КЗ. Те же достоинства и у прибора markeriblock. Здесь от классической схемы ИБП практически ничего не остается. Сетевой ток через дроссель передается на мотор-генератор, к которому с одной стороны подключен кинетический накопитель энергии (так называемый Powerbridge), с другой — дизельный или газовый двигатель. В нормальных условиях "профильтрованный" ток через дроссель заводит мотор-генератор, а он уже питает нагрузку. Стоит току в сети пропасть, включается Powerbridge и какое-то время продолжает кормить мотор-генератор. При длительных провалах включается дизель, который раскручивает основной генератор. Как только все нормализуется, двигатель отключается, мотор-генератор работает в обычном режиме, а за это время кинетический накопитель запасается энергией для очередной внештатной ситуации.

В отличие от классических (статических) on-line UPS, способных работать до первого капремонта в среднем 0,08-0,1 млн. ч, наработка на отказ (запас прочности, надежность) динамических — от 0,6 млн. ч. до 1,38 млн. ч. В статье использованы информация и материалы, предоставленные фирмой SGS (украина), компанией АРС (США), НТТ "Энергия", НПП "Мадек" (обе — украина).