ГУ «Центр энергосберегающих технологий Республики Татарстан при Кабинете Министров Республики Татарстан»

ГУ «Центр энергосберегающих
технологий Республики Татарстан при
Кабинете Министров Республики
Татарстан»
Комплексное энергетическое обследование
нефтегазодобывающих предприятий
Энергообследование: цели и задачи
Энергетическое обследование объектов мех.добычи нефти (СКН, ЭЦН)
Энергетическое обследование объектов ППД
Энергетическое обследование объектов подготовки и перекачки нефти.
Энергетическое обследование систем электроснабжения
Энергетическое обследование объектов теплоснабжения и
теплопотребления
Экономические расчеты энергосберегающих мероприятий
Цель
Обследование объектов НГДУ с целью
определения эффективности использования ТЭР
и разработки мероприятий, направленных на
повышение энергоэффективности
технологических процессов добычи нефти.
Правовые и нормативные документы, регламентирующие деятельность в
области энергетических обследований (энергоаудитов).
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Закон РФ об энергосбережении 1996г.,
Правила проведения энергетических обследований организаций. Минтопэнерго 1998г.
Рекомендации по проведению энергетических обследований (энергоаудита).
Минпромэнерго России 2006 г
ГОСТ Р 51541-99 Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей.
Общие положения.
ГОСТ ТР 51379-99 Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного
потребителя топливно-энергетических ресурсов. Общие положения. Типовые формы.
ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные
положения.
ГОСТ Р 51380-99 Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей
энергетической эффективности энергопотребляющей продукции их нормативным
значениям. Общие требования.
ГОСТ Р 51749-2001 Энергосбережение. Энергопотребляющее оборудование
общепромышленного применения. Виды. Типы. Группы. Показатели энергетической
эффективности. Идентификация.
Р 50.1.026-2000 Энергосбережение. Методы подтверждения показателей
энергетической эффективности. Общие требования.
ГОСТ 27322-87 Энергобаланс промышленного предприятия
ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения
общего назначения
ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Количество ТЭР (в физическом или стоимостном
выражении) которое можно сберечь в результате
технически возможных и экономически обоснованных
мероприятий,
направленных
на
повышение
эффективности
использования
ТЭР,
объем
возможного вовлечения в хозяйственный оборот
вторичных и возобновляемых источников энергии
при условии сохранения или снижения уровня
техногенного воздействия на природную среду.
Потенциал энергосбережения
Потенциал УППД
( 14,9 % )
УППН
Потенциал УППН
( 7,9 % )
УППД
УДНиГ
Потенциал УДНиГ
( 13,5 % )
1 этап.
Инструментальное обследование технологических объектов.
2 этап.
Анализ тех. режимов, схем перекачки, КПД
насосных агрегатов, качества электроэнергии, состояния оборудования.
3 этап.
Разработка мероприятий c экономическим обоснованием с учетом
перспективы по добыче жидкости, нефти, закачки воды.
4 этап.
Согласование мероприятий по энергосбережению. Включение их в FM.
Расходомер ультразвуковой
переносной Portaflow 300
Измерение расхода воды в сетях
отопления, холодного и горячего
водоснабжения без врезки в трубопровод.
Определение утечек воды и потерь
тепловой энергии. Архивация измерений.
Толщиномер ультразвуковой Sonagage II
Измерение толщины стенок
трубопроводов. Входит в состав
оборудования для определения
расходов воды и тепловой энергии.
Энергетическое обследование
объектов мех.добычи нефти
(ШГН, ЭЦН)
Инструментальное обследование ШГН, ЭЦН
•
•
•
•
•
Небаланс рассчитывается по формуле
D = (Рп – Рс ) / (Рп + Рс ) * 100%,
где: D – небаланс
Рп – мощность потребленная двигателем при подъеме штанги
Рс - мощность потребленная двигателем при спуске штанги.
Небаланс
До 5%
5-10%
10-20%
Свыше
20%
Доля скважин
в%
30,4
26,1
26,1
17,4
При снижения небаланса с 60% до 5% среднее
значение Cos  возрастает до 0,4
Зависимость cos fi от небаланса
0,6
Cos fi
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
10
20
30
40
Небаланс,%
50
60
70
Определение к.п.д. ШГН
1
2
Оценка избыточных установленных мощностей
двигателей ШГН
Общая установленная мощность двигателей ШГН составляет
784*30 кВт = 23520 кВт., где 784 – количество действующих ШГН, 30
кВт – установленная мощность электродвигателя.
Средняя потребляемая мощность одного двигателя согласно
инструментальным измерениям 6,86 кВт. Суммарная потребляемая
мощность 6,86 кВт*784 = 5378 кВт.
Согласно полученным ваттметрграммам (синусоида потребляемой
мощности) максимальная амплитуда мощности отличается от средней в
1,7 раза и составляет
6,86 кВт*1,63  11,2 кВт.
С учетом
коэффициента запаса 1,5 требуемая установленная мощность составит
11.2*1.5 = 17 кВт. Отсюда суммарная требуемая для замены мощность
составит 784*17 кВт = 13328 кВт.
Избыточная установленная мощность составляет
23520 - 13328 = 10192 кВт (43%)
Удельные расходы на добычу жидкости.
Зависимость уд. расход эл.энергии скважин с СКН от дебета скважины
20,00
18,00
16,00
кВтч/куб. м.
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0
10
20
30
куб. м/сутки
40
50
60
Анализ энергоэффективности электроцентробежных
погружных насосов (ЭЦН)
Анализ проводится по следующим параметрам, полученным в
результате инструментальных измерений:
- коэффициент мощности двигателя (Cos);
-- коэффициент загрузки двигателя;
-- влияние частотных преобразователей ЭЦН на качество
электроэнергии;
-- влияние частоты вращения ЭЦН на удельные расходы
электроэнергии
-- избыточность установленных мощностей насосных агрегатов.
Зависимость удельного расхода электроэнергии на
добычу жидкости от частоты напряжения питающего
двигатель
Все скважины были разделены на три группы:
• 1. с динамической глубиной скважины Ндин до 1800 м,
• 2. с динамической глубиной скважины Ндин от 1800 м до 2000 м,
• 3. с динамической глубиной скважины Ндин свыше 2000 м.
Зависимость уд.расхода эл.энергии от частоты Uпит от 24.05.04
25
кВтч/м3
20
15
10
5
0
50
52
54
56
58
Гц
60
62
64
66
68
Результаты анализа влияний частоты напряжения
питающего двигатель на удельные расходы
электроэнергии
• с увеличением частоты питающего напряжения с 50 до 67 Гц
(на 34%) происходит рост удельных расходов электроэнергии на
добычу жидкости c 10 кВтч/м3 до 14 кВтч/м3 или на 40%,
• с увеличением частоты питающего напряжения с 50 до 60 Гц
(на 20%)
(средняя рабочая частота) происходит рост удельных
расходов электроэнергии на добычу жидкости c 10 кВтч/м3 до 12,4
кВтч/м3 или на 24 %;
Избыточность установленных мощностей ЭЦН
№ ЦДНГ
ЦДНГ-1
ЦДНГ-2
ЦДНГ-3
ЦДНГ-4
ЦДНГ-5
ЦДНГ-7
ЦДНГ-8
ЦДНГ-9
ЦДНГ-10
Установл. мощность
ЭЦН, кВт
9935
7536
7639
4887
2182
5319
4035
6173
19824
Избыточная
мощность кВт
1093
754
764
489
218
406
313
617
212
Итого:
67530
4866 (7,2%)
В сравнении с избыточностью установленных мощностей ШГН 43%
Примеры мероприятий по энергосбережению на
объектах мех.добычи нефти.
• Замена избыточных мощностей электродвигателей СКН, ЭЦН
• Использование частотных преобразователей для ЭЦН
• Замена станков-качалок на станки-качалки с цепным
приводом
• Уравновешивание (балансировка) станка-качалки
Энергетическое обследование
объектов системы ППД
(насосных агрегатов БКНС)
• В структуре потребления электроэнергии в добыче нефти на
долю ППД приходится от 20 до 30% от общего потребления на
добычу нефти.
• Основные потери электроэнергии связаны с износом насосов,
снижением приемистости нагнетательных скважин.
• Потери электроэнергии в электродвигателях насосных
агрегатов составляют 3 - 4%.
• Потери энергии в обвязке агрегатов и водоводах (5 - 10%),
• Потери на штуцирование (от 0 до 5%),
• Потери в нагнетательных скважинах и призабойной зоне пласта
5 и 5 – 10%, соответственно.
• Основные потери приходятся на насос и составляют 24 - 40 % и
даже более
• Полезная энергия в системе ППД составляет 26 – 58% от
потребляемой энергии на закачку воды.
• Оптимизация работы системы «насосный агрегат – напорный
водовод – нагнетательная скважина» может быть достигнута
путем установки регулируемой гидромуфты или регулируемого
частотно-управляемого электропривода насосных агрегатов,
Изменение скорости вращения вала насоса (изменение числа
оборотов), обеспечиваемое насосными агрегатами с
регуляторами, ведет к снижению потребляемой мощности.
ОЦЕНКА ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ОТ МЕРОПРИЯТИЙ
ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ В СИСТЕМЕ ППД
 
  g  Н  Q
1000
Н=Нн1-Нн2,
(1)
(2)
    g  Q
  
 n н. р
1000
(3)
W = Nп  t , кВтч
(4)
C = W  Цэл., руб.,
(5)
АНАЛИЗ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ
НАСОСОВ С ПОМОЩЬЮ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО
ДЕЙСТВИЯ
• Для анализа насосов с помощью КПД необходимо
определять следующие параметры: давление
(напор) на входе в насос, давление (напор) на
выходе из насоса, а также подачу насоса,
потребляемую электродвигателем мощность или
разность температур перекачиваемой жидкости
между входом в насос и выходом из запорнорегулирующей арматуры.
%
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
Насос
№1
Насос
№2
Насос
№3
Фактическое значение КПД
Насос
№4
Насос
№5
Насос
№6
Насос
№7
Паспортное значение КПД
Сравнение фактического значения КПД с номинальным значением
КПД позволяет выявить насосные агрегаты с эффективным и
неэффективным энергопотреблением.
Анализ гидравлических схем и их оптимизация.
РВС-5000
РВС-5000
ЦНС 300-240
ЦНС 180-255
БКНС-9
БКНС-9
Примеры мероприятий, направленные на энергосбережение
в системе ППД.
№
№
п/п
1
2
3
4
5
6
Наименование мероприятий
Отключение НА БКНС в часы максимальной
нагрузки
Вывод из эксплуатации насосов с КПД ниже
предельно-допустимого
по
результатам
диагностического обследования
Распределение нагрузок между насосными
агрегатами,
имеющими
более
высокое
фактическое КПД.
Распределение
нагрузок
между
взаимозаменяемыми
смежными
БКНС,
имеющими более высокий КПД
Оптимизация гидравлических схем подачи
подтоварной воды на БКНС/КНС
Своевременный
и
качественный
ремонт
насосного оборудования и запорно-регулируемой
арматуры.
Проведение
послеремонтного
контроля
За счет чего достигается экономия
энергии
Уменьшение заявленной мощности
За счет подключения в работу НА с
более высоким КПД
За счет более высокого КПД НА
За счет более высокого КПД БКНС
За счет снижения установленной
мощности НП
За счет повышения КПД НА
№
№
п/п
7
8
9
Наименование мероприятий
За счет чего достигается экономия
энергии
За счет более высокого значения КПД,
Замена устаревших насосных агрегатов на новые
увеличения МРП, сокращения затрат
на ТО и Р
Из-за перераспределения нагрузки
насосов, подбора количества секций,
Внедрение
автоматизированных
систем
обточки колес, диаметров штуцеров,
диспетчерского управления режимами систем ППД
при реконструкции систем ППД
диаметров водоводов и т.д.
За счет экономичного регулирования
Внедрение
систем
регулирования
скорости
производительности. Кроме того за
вращения насосных агрегатов с использованием
счет плавного пуска происходит
ЧРП, с использованием гидромуфты.
снижение пиковых нагрузок.
10 Предварительный сброс воды на ДНС
За
счет
уменьшения
контура
циркуляции попутно добываемых
пластовых вод
Энергетическое обследование объектов подготовки и
перекачки нефти.
№
п/п
1
2
3
4
5
Наименование
привода
Насос товарной
нефти №1
Насос товарной
нефти №3
Насос товарной
нефти №4
Насос товарной
нефти №5
Вентилятор печи
№1
Марка
электродвигателя
Номинальная
мощность по
паспорту, кВт
Потребляемая
мощность по
измерениям,
кВт
Коэффициент
использования
мощности
эл.дв.
ВАО 2-450 М4
630
436
0,692
ВАО 2-450 М4
630
455
0,722
ВАО 2-450 М4
630
375
0,595
315
287
0,911
VDE 0590 Т1
90
72,36
0,804
6
Вентилятор печи
№2
VDE 0590 Т1
90
62,87
0,699
7
Вентилятор печи
№3
4А250
75
64,16
0,855
Энергосберегающие мероприятия ППН
Применение частотного регулирования в управлении нефтяного
насоса ТХУ-1 взамен дросселирования
Применение частотного регулирования в управлении нефтяного
насоса ТХУ-2 взамен дросселирования
Экономия
Годовое
Мощность
Мощность
Годовое
Факт.
потребл.
(тех. эффект)
Подразде
потребл. при потребл при потребл. при
при
частотн.
расход,
от внедрения
дрос. рег.
част. рег. дрос. регулир.
ление
регулир.
ЧРП,
3
м /ч
кВт
кВт
кВтч
кВтч/год
кВтч
ТХУ-1
600
162,75
139
1217640
208050
1425690
ТХУ-2
536
138,05
78
1209318
686680
522638
Итого:
730688
2635008
1904320
Энергетическое обследование систем электроснабжения
Инструментальный этап энергетического обследования
При проведении инструментального этапа энергетического обследования
систем электроснабжения выполняются следующие виды работ:
• измерение мощности нагрузок и построение графиков нагрузки,
исследование состояния учета электроэнергии по направлениям
расходования, в том числе по зонам суток;
• измерение основных параметров качества электрической энергии и
выявление их соответствия требованиям нормативно-технической
документации;
• измерение равномерности загрузки фаз, потребляемой мощности;
• проверку работы синхронных двигателей в режиме компенсации
реактивной мощности (при их наличии);
• определение доли потребляемой реактивной мощности, величины cos ;
• определение потерь электрической энергии в элементах системы
электроснабжения
(трансформаторах,
линиях,
компенсирующих
устройствах,);
Анализ потерь
Анализ потерь электроэнергии производится для решения следующих
задач:
выявление резервов предприятия по снижению потерь
электроэнергии
разработки мероприятий по снижению потерь
оценки результатов работы по показателю потери электроэнергии.
Основными формами анализа потерь электроэнергии являются:
составление балансов электроэнергии
анализ изменения отдельных составляющих потерь электроэнергии с
учетом изменения схем и режимов работы сетей предприятия
оценка эффективности отдельных мероприятий, а также плана
мероприятий в целом.
Для анализа потерь электроэнергии должны использоваться:
сведения по номенклатуре электрооборудования СЭС
данные по перетокам электроэнергии и токовым нагрузкам
результаты расчетов режимов электрических сетей и их схемы
результаты расчетов потерь электроэнергии на предприятиях за ряд
лет
итоги выполнения планов мероприятий по снижению потерь
данные по оснащенности СЭС компенсирующими устройствами за
ряд лет
Обследование системы электроснабжения по показателям качества электроэнергии.
Выявление источника ухудшения качества электроэнергии
3 этап.
3 этап.
Разработка
энергосберегающих
мероприятий
Разработка
энергосберегающих
мероприятий
– Замена избыточных мощностей (замена насосов на менее мощные).
– Распределение нагрузок между насосными агрегатами, имеющими
более высокое фактическое КПД.
– Распределение нагрузок между взаимозаменяемыми смежными
БКНС, имеющими более высокий КПД.
– Изменение гидравлических схем откачки воды с РВС.
– Изменение гидравлических схем подачи подтоварной воды на
БКНС/КНС.
– Оптимизация трубопроводной системы.
– Управление электрическими нагрузками БКНС в часы
максимальных нагрузок энергосистемы.
– Выбор оптимальных режимов закачки на БКНС с учетом удельного
расхода электроэнергии.
– Применение частотного регулирования в управлении насосов взамен
дросселирования.
– Возможность замены станков-качалок на станки-качалки с цепным
приводом или на винтовые ЭЦН.
– Балансировка СКН.
– Отключение слабонагруженных трансформаторов с
перераспределением нагрузки.
Энергетическое обследование объектов
теплоснабжения и теплопотребления
1. Документальное обследование.
Сбор исходной информации об объекте.
Знакомство с технологическими и энергетическими схемами
производства.
Оценка энергетического хозяйства предприятия.
Определение мест инструментальных замеров.
2. Инструментальное обследование.
1.
Однократные измерения.
2.
Балансовые измерения.
3.
Регистрация параметров.
Аналитический этап энергетического обследования
1) обобщение и анализ данных инструментального обследования;
2) анализ фактического состояния использования топлива, выявление
причин возникновения потерь;
3) расчет балансов;
4) расчеты КПД котлов, установок, удельных расходов;
5) расчет затрат тепловой и электрической энергии на собственные нужды;
6) оценка сезонных колебаний нагрузки, фактических и расчетных нагрузок,
расчет суммарных, расчетно-нормативных и удельных нагрузок на
отопление, вентиляцию, ГВС;
7) анализ теплотехнических характеристик зданий;
8) оценка фактического состояния тепловых сетей, теплообменного
оборудования (соответствия параметров их работы фактическим
тепловым нагрузкам), сетевых потерь тепла;
9) анализ характеристик установленного насосно-компрессорного
оборудования;
10) разработка энергосберегающих мероприятий и оценка их экономической
эффективности;
Обследование технологических печей
Термограмма и фото стенок коробчатой печи.
Экономические расчеты энергосберегающих
мероприятий
№скв
ПЭД
Потребле Потребле Экономия Экономич Затраты,
Срок
ние
ние
.
окупаемо
электроэн электроэн
сти
ергии до
ергии
элэффект, тыс. без
мероприя после
НДС
тия
мероприя энергии,
тия
тыс.
тыс.руб/г
тыс.
тыс.
од
руб.
год
кВтч/год кВтч/год кВтч/год
708
45-103
315,4
277,5
37,8
65,5
175
63-103
441,5
388,5
53
91,7
918
80-103
560,6
493,4
67,3
116,4
2001
70-103
490,6
431,7
58,9
101,8
315
63-103
441,5
388,5
53
91,7
372
63-103
441,5
388,5
53
91,7
2,1
Итого
2691,1
2368,1
322,9
558,7
957,8