Энергия разума №2, 2013

Журнал для заказчиков АББ в России

2 | 13

энергия разума

Нефтегазовая отрасль уходит на шельф Интеллектуальная станция ALC800 компании АББ для управления станками-качалками Расширение сотрудничества с «МКС-Филиал ОАО «МОЭСК» Повышение качества оперативного управления производством Автоматический выключатель Emax 2

В номере

20 10

Выключатель Emax 2 Экономия энергопотребления и предотвращение перебоев энергоснабжения

Нефтегазовая отрасль уходит на шельф Мы можем внести свой вклад в зеленую энергетику, сделав решения для нефтегазовой отрасли более энергоэффективными

17

Повышение качества оперативного управления производством Успешное решение проблемы внедрения систем ERP / EAM

Энергия разума 2|13 • Журнал для заказчиков АББ • copyright 2013 • Выпуск подготовлен Департаментом корпоративных коммуникаций Тел.: +7 495 777 222 0 • Факс +7 495 960 22 01 • e-mail: abbshnik@ru.abb.com • Верстка макета: ООО «Центр инновационных технологий» Контактная информация: ООО «АББ» 117997 Москва, ул. Обручева, 30/1, стр. 2

2

Энергия разума 2 | 13

В номере

22

Сотрудничество с «МКС-Филиал ОАО «МОЭСК» Применение ячеек UniSec и SafePlus

23

«АББ Системы связи в энергетике» Задачей компании стала не просто продажа заказчику оборудования, но и наладка надежно работающих систем связи

Новости

Оборудование АББ

4

20

AББ выпустила первую в мире серию низковольтных выключателей для управления энергопотреблением и использования в интеллектуальных сетях Smart Grid Emax 2 – первый низковольтный автоматический выключатель с интегрированными функциями управления энергопотреблением

22

Расширение сотрудничества с «МКС-Филиал ОАО «МОЭСК» В этом году новый этап работы знаменовался согласованием на применение ячеек UniSec и SafePlus

Новости АББ в России 8

Тема номера 10

Нефтегазовая отрасль уходит на шельф Интервью с Руне Финне, руководителем подразделения «Автоматизация процессов» в АББ в России

Технологии АББ 13 Интеллектуальная станция ALC800

компании АББ для управления станками-качалками

Д. А. Поздеев 17

Повышение качества оперативного управления производством Как качественно улучшить оперативное управление производством горнодобывающего предприятия?

Интересные проекты 23

«АББ Системы связи в энергетике» – 10 ЛЕТ УСПЕШНОЙ РАБОТЫ В этом году новый этап работы знаменовался согласованием на применение ячеек UniSec и SafePlus

Исторические события 26

Железные дороги

Энергия разума 2 | 13

3

Новости

Ульрих Шписсхофер назначен новым исполнительным директором АББ Совет директоров АББ единогласно выбрал в качестве нового исполнительного директора Ульриха Шписсхофера, главу подразделения Дискретная автоматизация и движение. С 15 сентября 2013 года он заменит на этой позиции Джо Хогана. Хоган продолжит работу в АББ в течение нескольких месяцев в качестве главного советника Совета директоров. Шписсхофер стал членом Исполнительного комитета АББ в 2005 году, в 2009 был назначен руководителем подразделения «Дискретная автоматизация и движение». Он удвоил доходы подразделения, провел интеграцию

с компанией Baldor – самым крупным приобретением АББ. Ему удалось повысить прибыль направления Робототехника и добиться повышения прибыли в области продаж двигателей и приводов. «Я рад возможности возглавить АББ и быть полезным нашим заказчикам, опираясь на успех Джо. Я с нетерпением жду продолжения работы со всеми моими коллегами в Исполнительном комитете и со всей командой АББ. Вместе мы продолжим добиваться роста прибыли и устойчивой реализации», – заявил Шписсхофер.

Производство АББ в Екатеринбурге посетил Посол Швейцарии в России 28 мая 2013 года производство АББ подразделения «Оборудование для электроэнергетики» в Екатеринбурге посетил Посол Швейцарии в России Пьер Хельг. Со стороны АББ во встрече приняли участие финансовый директор АББ в России Гурджит Сингх, финансовый контролер подразделения «Оборудование для электроэнергетики» Оливер Бергер, руководитель екатеринбургского филиала АББ Юрий Тарасов и директор производства АББ в Екатеринбурге Дмитрий Уваров. В ходе трехчасовой встречи господина Хельга познакомили с основными направлениями деятельности Екатеринбургского филиала АББ России, провели экскурсию по производственному цеху, рассказали о планах развития компании в России и в Екатеринбурге. Обсуждались вопросы возможного взаимодействия и поддержки развития бизнеса АББ в российских регионах.

4

Энергия разума 2 | 13

Новости

AББ помогает использовать солнечную энергию в стране восходящего солнца

Компания АББ успешно запустила «Солнечный парк Eneone Yorii» – новый солнечный фотоэлектрический завод в префектуре Сайтама на окраине Токио. Помимо разработки дизайна и проектирования завода, ABB также была ответственной за поставку основных

продуктов и систем, включая системы управления и защиты, а также ряд распределительных устройств низкого и среднего напряжения, инверторы и распределительные трансформаторы. Едва оправившись от трагических последствий ядерной катастрофы, Япо-

ния начала существенно увеличивать долю использования возобновляемых источников энергии. Данная политика может в скором времени сделать Японию одной из стран, наиболее активно использующих солнечную энергию.

Производственным роботам АББ не чуждо ничто человеческое Работа над проектированием первых человекоподобных роботов началась еще в середине 1920-х годов и продолжается по сей день.

Существует расхожее мнение, производственные роботы АББ всем не похожи на людей, однако абсолютно никаких сомнений, что

что сонет ин-

женеры АББ принимали во внимание человеческую анатомию, когда проектировали 6-осевых промышленных роботов, также известных как IRB. Достаточно лишь внимательно взглянуть на одного из них. У каждого IRB есть основание – его «подошва» – и длинный гладкий корпус. IRB имитирует способности человеческого тела – он может сгибаться в локте, подниматься вверх и опускаться вниз, наклоняться вправо и влево. АББ разработала технологии управления движением TrueMove и QuickMove, которые являются ключевыми в работе любого робота с точки зрения точности, скорости, программирования и синхронизации. Никто не знает наверняка, какими еще возможностями будут наделены роботы в будущем, но точно можно сказать лишь, что они будут вбирать в себя все больше и больше «человеческого».

Энергия разума 2 | 13

5

Новости

Встречайте первый быстрозарядный автобус с батарейным питанием

П

ервый в мире быстрозарядный автобус с батарейным питанием был представлен на международной конференции в Женеве, Швейцария. Для работы автобусу не нужна воздушная линия, он заряжается на остановках менее чем за 15 секунд. Автобус

внешне очень похож на троллейбус, но вместо обычной опоры контактной сети он имеет лазерную направляющую, которая соединяется с розеткой, вмонтированной в автобусную остановку. В конце маршрута ультрабыстрая зарядка продолжительностью от 3 до 4 минут перезаряжает батарею

полностью. Автобус вмещает 133 пассажира. Также в компактной батарее автобуса во время торможения происходит накопление энергии, которая может быть использована для питания двигателя или может расходоваться для обслуживания салона автобуса.

Борьба с мошенничеством в потреблении энергии

Н

едавно журнал Forbes опубликовал статью «Хищение электроэнергии: более серьезная проблема, чем вы думаете», в которой говорится, что хищения электроэнергии только в США оценивается в 6.000.000.000$ в год. В некоторых странах потери энергии в результате кражи оцениваются более чем в 35%. Для борьбы с этой проблемой теперь используется качественно новый подход. Компания АББ разработала датчик, присоединяющийся к распределительным трансформаторам низкого напряжения с целью измерения базовой мощности, передаваемой в энергосистему. Сравнение полученных данных с платежными листками клиентов поможет в обнаружении возможного мошенничества в потреблении энергии.

6

Энергия разума 2 | 13

Новости

Спасение Венеции и Венецианской лагуны. Всемирное наследие ЮНЕСКО

С

истема управления АББ Symphony Plus поможет защитить Венецию от затопления. Омывающая группу из 118 небольших островов, Венецианская лагуна, большая закрытая бухта, соединенная с Адриатическим морем, угрожает полностью затопить город в течение следующих пятидесяти лет, превратив его во вторую Атлантиду. Для защиты 300 000 жителей Венеции, а также с целью сохранения репутации «плавучего города», Министерство инфраструктуры и транспорта начало строительство барьера для защиты города. Проект защиты от наводнений MOSE (Экспериментальный Электромеханический Модуль) стоимость в 6,7 млрд. долларов, является крупнейшим проектом общественных работ из когдалибо предпринятых в Италии. После завершения строительства в июне 2015 года MOSE будет состоять из группы барьеров, судоходных шлюзов и волнорезов, которые защитят Венецию и лагуну от высокой воды и волн.

Энергия разума 2 | 13

7

Новости АББ в России

Свяжитесь с нами! Контактный центр АББ – успешный старт нашего сотрудничества В компании АББ в России работает более 1500 сотрудников, и найти того, кто проконсультирует вас по одному из десятка тысяч продуктов и решений, может быть затруднительно. С 1 июля 2013 года все партнеры АББ могут воспользоваться услугами нового Контактного центра (Customer Contact Center), операторы которого доступны каждый рабочий день с 8 до 19 часов (в пятницу до 17:45) по бесплатной телефонной линии 8 800 500 222 0. Команда Контактного центра будет в своевременном порядке принимать и распределять все ваши входящие звонки по соответствующим специалистам. В случае отсутствия нужного вам сотрудника АББ, специалист Контактного центра зарегистрирует ваш запрос, и наши коллеги свяжутся с вами в самое ближайшее время и помогут решить любой вопрос. Свяжитесь с нами по телефону 8 800 500 222 0, напишите на contact.center@ru.abb.com или воспользуйтесь веб-формой. Мы соединим Вас со специалистом по вашему вопросу.

ABB Symphony Plus получила разрешение Ростехнадзора Система управления технологическими процессами компании ABB Symphony Plus, имеющая широкое применение во всем мире в различных отраслях промышленности, получила в России разрешение Ростехнадзора. Данное разрешение позволяет применять эту современную систему теперь и в России на опасных производственных объектах вне взрывоопасных зон в соответствии с отраслевыми нормами, правилами безопасности и технической документацией изготовителя. Например, для автоматизации тепловых электростанций мощностью 150 МВт и выше. Надежность, простота и высокая функциональность Symphony Plus позволяют решать любые задачи автоматического управления.

8

Энергия разума 2 | 13

Symphony Plus – это система управления технологическими процессами для ресурсоемких приложений в различных отраслях промышленности. Большей частью система внедрена на объектах электроэнергетики, но также и на объектах фармацевтической, нефтехимической и других отраслей промышленности. Масштабируемое резервирование системы обеспечивает максимальную надежность технологического процесса. Мощные контроллеры объединены в цифровую сеть, построенную с использованием принципов резервирования. Кроме того, они обеспечивают связи с модулями ввода-вывода, полевыми устройствами, рабочими местами операторов и средства проектирования.

Новости АББ в России

Компания АББ выпускает книгу «ЧАРЛЬЗ БРАУН. У ИСТОКОВ ЭНЕРГЕТИКИ»

К 25-летию компании АББ Д. А. Бородин, В. Д. Бородин Чарльз Браун. У истоков электроэнергетики

Эта книга посвящена одному из создателей Brown и Boveri & Cie – величайшему электротехнику, инженеру-конструктору Чарльзу Брауну, его творческому пути, проектам и изобретениям, во многом повлиявшим на развитие прикладной электротехники. Эта книга о главном его детище – Brown и Boveri & Cie, которое он вместе со своим коллегой – Вальтером Бовери – основал и развил до ведущего мирового электротехнического предприятия. В России представительство АББ открылось сразу после создания компании, в 1988 году. С тех пор сотрудничество ABB с российскими компаниями-потребителями электротехнической продукции постоянно расширяется. Но исторически ASEA и BBC присутствовали на российском рынке практически с момента их основания. В книге большое внимание уделено проектам Brown и Boveri & Cie в России. Многие из них вписаны золотыми буквами в историю электроэнергетики нашей страны. Читатели найдут в этой книге много интересных фактов, демонстрирующих тесную связь ВВС на протяжении более чем столетия с российской экономикой и наукой. Автор – сотрудник компании АББ Дмитрий Бородин, подразделение «Дискретная автоматизация и движение». Все мы знакомы с его работами – в течение последних двух лет корпоративный журнал «Энергия разума» публикует его статьи, которые и легли в основу данного издания. Книга оформлена в корпоративном стиле АББ, ярко и богато иллюстрирована. АББ, являясь правопреемницей Brown и Boveri & Cie, с большим уважением относится к своей славной истории. Нам есть чем гордиться, но это и накладывает и особые обязательства на нас, современных сотрудников. Мы прилагаем все свои усилия к тому, чтобы соответствовать репутации АББ, завоеванной предыдущими поколениями.

Энергия разума 2 | 13

9

Тема номера

10

Энергия разума 2 | 13

Тема номера

Нефтегазовая отрасль уходит на шельф Интервью с Руне Финне, руководителем подразделения «Автоматизация процессов» в АББ в России Расскажите несколько слов о себе. Я пришел в ASEA (шведская составляющая компании АББ) в 1985 году. Начинал в качестве инженера по автоматизации процессов в нефтегазовой отрасли в Норвегии, занимался системами управления процессами и системами безопасности. Несколько лет я проработал в Статойл, ведущей нефтегазовой компании в Норвегии. С 2001 по 2010 год я возглавлял подразделение «Автоматизация процессов» в АББ в Норвегии, в 2007-2010 был президентом АББ в Норвегии. Последние два года, перед тем как приехать в Россию, я проработал в штаб-квартире АББ в Цюрихе – возглавлял Департамент по работе с ключевыми клиентами в химической и нефтегазовой отраслях. Почему Вы решили приехать в Россию? Основная причина, почему я здесь – это огромный нефтегазовый рынок, рынок горнодобывающей промышленности и другие динамично развивающиеся отрасли, которые находятся в фокусе внимания подразделения «Автоматизация процессов». У АББ очень большой потенциал, и мы можем сделать

гораздо больше, чем сделали до сих пор. Что касается личных причин, то для меня это прекрасная возможность узнать больше о России и ее культуре. Какие приоритеты в качестве главы подразделения «Автоматизация процессов» Вы ставите для себя? Первым делом нам необходимо увеличить количество сотрудников и количество ресурсов в России. Нам надо уйти от ситуации, когда крупные проекты передаются за рубеж, вместо того чтобы реализовывать их в России. Это то, чего от нас ждут наши заказчики. Необходимо также поменять способ ведения бизнеса – АББ в России должна активнее участвовать в проектах. То есть мы можем обслуживать наших заказчиков и после поставки. Проект – это только начало долгих отношений с заводом. Срок активного использования оборудования обычно составляет около 20 лет. Конечно, важно выполнить проект и поставить оборудование в строго обговоренный срок и согласованного качества. Но что еще важнее для заказчика – это чтобы мы могли оказывать ему сервисные услуги достойного

качества на протяжении всего жизненного цикла завода. Так что сервис также в приоритете. У вас уже были встречи с российскими заказчиками? Да, у меня были встречи с несколькими ключевыми заказчиками. И на этих встречах они четко дали понять, что хотят видеть компанию АББ сильнее, заботящуюся о своих заказчиках. Какие преимущества АББ может предложить операторам, работающим в России? Мы можем предложить операторам полный набор решений, таких как: системы электроснабжения, автоматизированные системы управления, контрольно-измерительное оборудование и телекоммуникации. Мы можем предложить заказчику целый ряд решений, начиная с самых ранних этапов проекта вплоть до завершения поставки системы. Мы верим, что использование нашего системного подхода под названием MAC/MEC* поможет сократить около 20% инвестиционных расходов наших заказчиков на эти системы. Мы также можем повлиять на снижение рисков. Энергия разума 2 | 13

11

Тема номера

Подразделение «Автоматизация процессов» компании АББ поставляет решения, сервисные и консалтинговые услуги в части автоматизации и электрификации производства для нефтегазовой, энергетической, металлургической, пищевой, целлюлозно-бумажной, морской и других отраслей промышленностей. Предлагаемые АББ отраслевые решения включают в себя системы управления технологическими процессами, КИПиА, аналитическое оборудование, системы безопасности, решения для оптимизации производства, телекоммуникации, энергоменеджмент и распределение электроэнергии. Решения АББ помогают клиентам достигать критически важных для предприятия показателей энергоэффективности, рентабельности, производительности капитала и управления рисками. Штат сотрудников подразделения в более чем 50 странах мира – 280 000 человек. В России подразделение представлено в Москве, Санкт-Петербурге, Мурманске и Новосибирске.

Часто наши заказчики покупают оборудование у разных производителей: трансформаторы в одном месте, выключатели – в другом, и решения по автоматизации – в третьем. И им необходимо свести все это в одну работающую систему. Если что-то пойдет не так, каждый из вендоров заявит, что эта проблема возникла не по его вине. Мы называем это интеграционной проблемой. Преимущество АББ – это полное портфолио систем вместе с сервисом удаленного доступа и интегрированным управлением. Мы можем помочь продиагностировать систему заказчика дистанционно (удаленно) и дать инструкции, что следует делать для ее корректной работы в дальнейшем. Такой сервис сегодня очень ценится клиентом и востребован большим количеством международных нефтяных компаний.

12

Энергия разума 2 | 13

Не могли бы Вы привести примеры передового опыта компании АББ в области автоматизации систем? Мы выполняли проект для итальянской нефтяной компании ENI: поставляли системы электрификации, АСУТП и системы связи на нефтедобывающую платформу Goliat в Северном море. Мы также занимались обеспечением берегового энергоснабжения с использованием подводной кабельной системы. Это означает, что все энергоснабжение идет от береговой распределительной сети, и на самой платформе не требуется использование дорогостоящей генерации, которая, к тому же, загрязняет окружающую среду. У АББ также есть экономически выгодное и эффективное решение для морской промышленности, особенно подходящее для российских ледоколов. В прошлом году АББ выиграла тендер на поставку мощной электродвижительной установки и энергосберегающих электрических систем для строительства нового ледокола для компании Росморпорт. Для нас морская промышленность России также находится в фокусе внимания. Каково Ваше мнение об альтернативных источниках энергии? За последние 20 лет львиная доля энергии вырабатывается за счет углеводородов. Грубо говоря, 25% приходится на уголь и 50% на нефть и газ. Альтернативная энергетика очень популярна, но нуждается в субсидиях правительства. Крупная растущая экономика, такая как у России, Индии, Бразилии и Китая, зависит от нефти и газа. Но мы можем внести свой вклад в зеленую энергетику, сделав решения для нефтегазовой отрасли более энергоэффективными. Например, внедряя береговое энергоснабжение. Около 50 платформ в Северном море в Норвегии нуждается в энергоснабжении для работы насосов и компрессоров. Что делали на протяжении последних 50 лет? Устанавливали газовое оборудование и дизельные генераторы на каждую платформу. Такой способ энергоснабжения приводит к сильным загрязнениям и экономически неэффективен. Мы организовали передачу электроэнергии с берега на многих проектах таких компаний как Статойл, BP. Мы работаем сейчас над этим же для французской Total и итальянской ENI. Электроэнергия передается с берега посредством подводного кабеля.

В таком случае, конечно, необходимо надежное снабжение и надежная сеть. Если такая сеть отсутствует, и несколько платформ расположены недалеко друг от друга, то есть альтернативное решение – построить на берегу одну электростанцию вместо нескольких источников энергии на каждой платформе. Это позволит снизить количество вредных выбросов. Более того – снизится вес самой платформы за счет уменьшения оборудования на ней. А это сильно влияет на стоимость при постройке платформы. Какие перспективы у подразделения «Автоматизация процессов» АББ на российском рынке? Большинство наших перспектив связано с развитием работы на шельфе. Пока что около 95% – это освоение береговых месторождений. Если посмотреть на карту открытий новых месторождений, то многие из них связаны с расширением работы на шельфе. Для шельфовой нефтедобычи АББ предлагает действительно уникальные решения. Но не только оффшорный рынок, мы также видим потребность «углубиться» – необходимо оборудование для работы на морском дне. Это тоже область, на которой специализируется АББ и в разработки которой она инвестирует средства. Растущий оффшорный рынок, перспективы разработок для работы на морском дне, а также развитие нефтегазового сектора в Российской Арктике – все это прекрасные возможности для АББ предложить наши решения и сервисные услуги для отрасли. Это касается добычи нефти и газа, морской индустрии – ледоколов и вспомогательных судов – и перевозки СПГ. Возвращаясь к вопросу выше, вот почему мы ищем квалифицированный персонал – талантливых инженеров и опытных менеджеров по продажам, чтобы они присоединились к нашей команде. Я думаю, что у бизнеса «Автоматизация процессов» АББ хорошие перспективы в России, и команда нашего подразделения планирует продемонстрировать это уже в нынешнем году: у нас есть ряд интересных проектов и мы рассчитываем на дальнейшее развитие нашего бизнеса. * MAC/MEC (Main Automation Contractor/ Main Electrical Contractor) – генеральный подрядчик по автоматизации/ электрооборудованию

Технологии АББ

Интеллектуальная станция ALC800 компании АББ для управления станками-качалками Д.А. Поздеев Кандидат технических наук Ведущий инженер Департамента нефтегазовой промышленности подразделения «Автоматизация процессов»

станка и защите от нештатных ситуаций. Периодический режим может использоваться совместно с двухскоростным режимом, рассмотренным ниже. Известно, однако [2], что дневную производительность скважины можно поднять, используя непрерывную работу насоса с регулируемой скоростью вместо периодического режима эксплуатации. В этом случае необходимо поддерживать в скважине минимально допустимый уровень жидкости (давление) для обеспечения ее максимально-

P Давление в нижней точке

В

настоящее время нефтяные скважины с дебетом менее 20 м3/сут оснащены, как правило, станками-качалками, причем в российском добывающем парке двигатели подавляющего большинства таких станков приводятся в действие нерегулируемым электроприводом (контактором), работающим по управлению от контроллера в периодическом (стартстопном) режиме по заданным временным уставкам. В статье рассматривается предлагаемый компанией АББ альтернативный вариант – станция ALC800 (Artificial Lift Control) управления станком-качалкой на базе регулируемого электропривода со специальным программным обеспечением, описываются ее характеристики, функциональные возможности и преимущества, получаемые нефтедобывающей компанией при использовании такого решения [1]. Общепринятый периодический режим работы станка, когда дополнительно к скорости качания задаются время откачивания и время паузы для заполнения скважины нефтью, удобен для скважин с известными и постоянными параметрами. В этом случае функции регулируемого электропривода ALC800 сводятся к плавному разгону и останову

Периодический режим: Низкий приток в начале цикла откачки

го притока из месторождения (рис.1). С этой целью используется запатентованный компанией АББ алгоритм поддержания уровня жидкости в скважине, который включает два этапа: Этап 1. Идентификация скважины при полном ее заполнении. Определяется максимальная работа в цикле подъема жидкости для данной скважины при максимальной и минимальной скоростях подъема, учитывая, таким образом, свойства конкретной скважины (вязкость нефти) и скорость качания.

Средний дневной приток и производительность

Большой приток в конце цикла откачки

Скважина с ALC800: поддерживается давление в нижней точке (P=Const) с постоянным притоком нефти

Q Приток в скважину

Увеличение ежедневного притока и производительности

Рис. 1. Характеристика P-Q скважины и увеличение ее производительности по сравнению с периодическим режимом работы при поддержании постоянства давления (уровня жидкости) в скважине

Энергия разума 2 | 13

13

Технологии АББ Этап 2. Рабочий режим. Привод пускается в работу, и через запрограммированную выдержку времени, необходимую для разгона до заданной скорости и окончания механических переходных процессов: а) Измеряется работа каждого хода. Если она меньше уставки (низкий уровень жидкости в скважине) выделенный в памяти счетчик инкрементируется, если больше уставки (высокий уровень жидкости) – декрементируется. При уровне жидкости в скважине близком к уставке значение счетчика близко к нулю, при его отличии от уставки это значение постепенно растет или уменьшается в зависимости от знака рассогласования. б) При достижении счетчиком заданной по модулю величины скорость качания увеличивается на установленный шаг при отрицательном значении счетчика и уменьшается на шаг при его положительном значении. в) Если, несмотря на такое многократное ступенчатое снижение скорости, уровень жидкости падает, например, из-за изменения характеристики скважины, при достижении минимальной уставки скорости привод останавливается на запрограммированную выдержку времени, после чего автоматически возобновляет работу. Для фиксации верхнего положения используется аналоговый сигнал инклинометра (0-10 В или 4-20 мА), или дискретный концевой выключатель, или не используется никаких датчиков. В последнем случае верхнее положение определяется по электрическим сигналам фазного тока и напряжения звена постоянного тока преобразователя частоты, при этом станок должен быть хорошо сбалансирован. Диаграммы работы станка показаны на рис. 2. Альтернативным является инверсный режим работы, при котором задание на скорость «инверсно» связано с каким-либо текущим параметром привода по закону

ωзад = ωмакс (1 −

υ ), υмакс

(1)

где в качестве υ принимают, как правило, фильтрованные с программируемой постоянной времени ток нагрузки или развиваемый момент, но можно выбрать и любой другой, например, температуру обмотки двигателя. Пример инверсного режима для υ = [момент двигателя] показан на рис. 3.

14

Энергия разума 2 | 13

Положение штанги

Подъем столба жидкости

% 100

а)

50

t (c)

0

7.26

9.26

11.26

Регенерация

-50

%

15.26

Подъем противовеса Момент двигателя

Скорость двигателя

100

13.26

б)

50

t (c)

0

24.68

26.68

28.68

Подъем столба жидкости

-50

Увеличение скорости в момент регенерации

30.68

32.68

Отсутствие вязкого трения жидкости при опустошенной скважине

% 100

в)

50

t (c) 0

-50

21.38

23.38

25.38

27.38

29.38

Кривая момента двигателя (определяется программой) для хода штанги вверх и вниз

Рис. 2. Диаграммы момента и скорости двигателя в режиме поддержания уровня жидкости: а) при полной скважине; б) при опустошенной скважине; в) при оптимальном уровне жидкости

Четвертый режим, реализованный в ALC800 – двухскоростной режим – позволяет раздельно задавать скорости подъема и опускания штанги в цикле. Технолог определяет два положения штанги: для начала движения с каждой скоростью и скорость подъема φ 1. Привод автоматически рассчитывает скорость опускания φ2. из условия поддержания заданной средней скорости качания. Пример работы станка-качалки в двухскоростном режиме приведен на рис. 4. Он может использоваться совместно с рассмотренным выше периодическим режимом работы. В дополнение к стандартным защитам электропривода специфические функции защиты станка-качалки включают в себя:

1. Защита от «сухих качаний» снижает скорость качания на заданный шаг Δω при снижении минимального в цикле усилия на штанге ниже определенного уровня Fмин и нахождении его в зоне Fмин + ΔF в течение определенного числа n1последовательных ходов (ΔF – заданный гистерезис). Станок работает с пониженной скоростью, пока минимальное в цикле усилие на штанге не превысит уровня F мин + ΔF в течение определенного числа n2 последовательных ходов, после чего скорость качания возвращается к прежнему уровню (рис. 5). Защита действует во всех режимах работы станка, для нее необхо-димы датчики усилия, а также положения штанги (инклинометр или концевой выключатель).

Технологии АББ

100

% Скорость (фильтрованная)

50

0

349.0

-50

353.0

357.0

Момент двигателя

361.0

t (c)

Задание скорости

-100

Рис. 3. Задание скорости качания при инверсном режиме работы

2. Защита по температуре допускает прием и обработку одного дискретного (тепловое реле) и двух аналоговых датчиков температуры (например, подшипников, редуктора, двигателя, насоса и др.). При превышении температурой заданного уровня в качестве результирующего действия можно выбрать сигнализацию, аварийный останов или многократное ступенчатое снижения скорости на величину Δφ 2 с заданным интервалом времени вплоть до минимальной скорости. В последнем случае после снижения температуры аналогичными ступенями Δφ 2 скорость автоматически возрастает до первоначального уровня.

3. Защита по давлению допускает прием и обработку трех аналоговых сигналов (например, давление в обсадной, транспортной колоннах, на входе насоса) и двух дискретных сигналов. Она служит, в частности, и для защиты штанги от поломки в случае принудительного опускания плунжера насоса в область высокого противодавления. Если давление превышает/опускается ниже верхнего/нижнего предела в течение заданного времени, происходит сигнализация или аварийный останов (по выбору).

4. Защита по моменту нагрузки ограничивает допустимые усилия сверху (превышение уставки заданное число ходов подряд) – для исключения поломок штанги, и снизу – для фиксации проблем с двигателем, штангой или насосом. Различают защиту по минимальному моменту при обрывах штанги неглубоко от поверхности земли (усилие меньше уставки в течение заданного времени) и при глубоких поломках, когда разность между максимальным и минимальным усилиями в цикле становится меньше уставки в течение задан-

ного числа ходов подряд. Для защиты по моменту нагрузки необходим датчик усилия на штанге. К достоинствам станции следует отнести задание и индикацию (или передачу по каналу в АСУТП) параметров станка в единицах измерения, принятых в нефтяной промышленности: скорость качания [ходов/мин], добыча общая и за последние 24 часа [баррелей], текущая производительность [баррелей/день], максимальное и текущее усилия штанги [Н], момент двигателя и редуктора [Нм], положение штанги [% от верхней точки], текущая мощность [кВт], работа за цикл [кВт*с] и т.д. Учитывая изложенное, применение станций, подобных ALC800, дает наибольший эффект для скважин, имеющих хотя бы одну из следующих характерных особенностей: 1) переменные параметры скважины, использование закачки воды или пара в пласт; 2) высокая газовая компонента, частые удары насоса о жидкость, газовые пробки; 3) вероятность полной откачки жидкости и работы насоса «насухо»; 4) низкий КПД насоса; 5) обрывы/поломки штанги более 1 раза в год; 6) изменяющийся с течением времени приток нефти. Положительный эффект от применения ALC800 на скважинах сводится, в основном, к следующему: Увеличение производительности. Алгоритм поддержания уровня жидкости не позволяет станку работать «насухо». Уровень жидкости поддерживается в заданных пределах выше насоса, обеспечивая оптимальное давление в скважине и гарантируя максимальный приток нефти из месторождения. Скорость качания подстраивается равной скоро-

сти притока нефти в скважину, обеспечивая наполняемость насоса даже при изменении таких параметров, как вязкость нефти и содержание попутного газа, в результате чего число пусков станка снижается с 10000-70000 до 12-24 в год (из опыта эксплуатации). При этом дополнительно исключаются удары плунжера насоса о жидкость при движении вниз и, как следствие – ударные нагрузки на штангу, приводящие к ее поломке. Защита от «сухих качаний» повышает эффективный КПД насоса, а функционирование защит по моменту и давлению увеличивает надежность работы штанги, насоса, трубопровода, ремней, шкивов. Кроме того, регулирование скорости устраняет необходимость замены шкивов при смене условий работы скважины. Все это уменьшает время простоев оборудования, приводя к дополнительному увеличению добычи. По опыту эксплуатации ALC 800 увеличение годовой производительности скважины за счет указанных факторов составляет более 20%. Снижение эксплуатационных расходов. Алгоритм поддержания уровня жидкости и, следовательно, оптимальной скорости приводит к снижению более чем на 20% пиковых нагрузок на штангу по сравнению с работой на максимальной нерегулируемой скорости в периодическом режиме. Кроме того, на 10-15% снижается динамическая нагрузка на штангу (разница между максимальным и минимальным усилиями в течение цикла качания). Выше упоминалось об исключении ударов плунжера о жидкость и вероятности поломки штанги по этой причине. Редкие плавные пуски вместо частых прямых пусков многократно снижают нагрузки на все механические узлы. Все эти факторы увеличивают межремонтный интервал станка-качалки. Снижение потребления электроэнергии на единицу добытой нефти до 20-30% достигается: а) исключением «сухих» качаний и увеличением эффективного КПД насоса; б) снижением платы за установленную мощность, т.к. нет необходимости завышать мощность двигателя для тяжелых пусков после останова, ибо станок почти не останавливается, но даже при редких частотных пусках преобразователь допускает до двукратной перегрузку двигателя по моменту; в) по тем же причинам допустима замена энергетически неэкоЭнергия разума 2 | 13

15

Технологии АББ номичных двигателей с повышенными скольжением и пусковым моментом на более экономичные двигатели с обычным скольжением. Работа при скачках напряжения питающей сети. За счет использования регенеративного привода (с активным выпрямителем) с запасом по току (стандарт) и исполнения привода с расширенным диапазоном питающего напряжения (опция) обеспечивается работоспособность станции при снижении и повышении напряжения сети до 50%. Возможна поставка станции с пониженным гармоническим влиянием на питающую сеть (опция). Изготовляются станции управления в шкафном варианте уличного исполнения с температурой эксплуатации +40…–50 оС. Литература: 1. ACS800 Firmware manual rod pump light application program. ABB Inc., 2004.

2. Чаронов В.Я. Автоматизация работы основного оборудования и проблемы энергосбережения на объектах нефтегазодобычи. Альметьевск: Изд-во АО Татнефть, 1998 г., 336 с.

| Ход вниз

Ход вверх

Положение штанги

Верхняя

Нижняя точка

точка

Нижняя точка

t Скорость Заданная средняя скорость

ω2

Положение штанги

ω1

Положение для начала движения: а) со скоростью ω2 б) со скоростью ω1

t

Рис. 4. Задание скорости качания при двухскоростном режиме работы ω1 – скорость подъема; ω2 – скорость опускания

Положение штанги

t

Минимальное за цикл усилие на штанге F , [ Н] 20000 16000 12000 8000 4000

∆F

0

Счетчик n1

Fмин + ∆F Fмин

Счетчик n2

t

Состояние защиты активная неактивная

t

Скорость, [ходов/мин]

∆ω

t Рис. 5. Алгоритм защиты от «сухих качаний». n1=2 - заданное число ходов с усилием F<Fмин; n2=3 - заданное число ходов с усилием F>Fмин+∆F; ∆ω - шаг снижения скорости

16

Энергия разума 2 | 13

Технологии АББ

Повышение качества оперативного управления производством Внедрение отдельной системы управления предприятием (ERP) или управления основными фондами (EAM) для улучшения управления оперативной производственной деятельностью зачастую не приводит к желаемым результатам. Почему это происходит и как этого можно избежать? Как качественно улучшить оперативное управление производством горнодобывающего предприятия?

В

одном достаточно давнем исследовании компания Gartner сделала заключение: «Как и предприятия смежных областей промышленности, горнодобывающие предприятия осознали, что внедрение системы управления предприятием или управления основными фондами не оправдывает в должной степени ожиданий в улучшении процессов оперативного управления производством». К основным причинам, вызывающим снижение эффекта от внедрения систем управления предприятием относятся: отсутствие согласованных и должным образом обработанных данных об эффективности производственной деятельности в натуральных единицах; отсутствие у внедряющих ERPсистемы компаний необходимых знаний в технологиях, ограничивающее эффект внедрения и, зачастую, односторонний подход предприятий к автоматизации деятельности, направленный либо на внедрение систем верхнего уровня, при этом далеких от производства (например, электронный документооборот и т.д.), либо только на внедрение систем управления технологическими процессами. В совокупности названные причины приводят к возникновению достаточно

большого разрыва между уровнем технологии и уровнем управления предприятием, тем самым лишая основную движущую силу и сердце любого горнодобывающего предприятия – производство – эффективных инструментов оперативного управления и кратко- и среднесрочного планирования. Перекос в сторону автоматизации только технологии также чреват снижением эффективности оперативного управления производством из-за отсутствия инструментов перспективного анализа и планирования производства, контроля и оценки в долгосрочной перспективе качества ведения тех же технологических процессов (из-за отсутствия агрегированных данных, имея на руках только данные реального времени, вы можете оценить текущее отклонение параметров от заданных значений, но не можете оценить в перспективе ухудшается ли ведение процесса во времени или становится лучше). Решение проблемы В смежных областях промышленности, таких как машиностроение и пищевая промышленность, широкое распространение начали получать системы управления производством (Manufacturing Execution Systems или

MES-системы), выступающие в роли звена, объединяющего технологию и финансы и обеспечивающего оперативное управление производством. К сожалению, в силу специфики технологий добычи и переработки полезных ископаемых такие системы до сих пор не получили соответствующего распространения на предприятиях горнодобывающей промышленности. Для сокращения разрыва между производством и информационными технологиями для повышения качества оперативного управления горнодобывающего и перерабатывающего предприятия Ventyx предлагает набор интеллектуальных решений, призванных способствовать качественному улучшению процессов управления всеми переделами, начиная от проектирования и разработки месторождения и заканчивая отгрузкой готовой продукции и работой на сырьевых рынках. Комплекс интеллектуальных решений Ventyx (Ventyx Intelligent Mining Suite) включает такие программные продукты, как: • Горно-геологическая информационная система Ventyx MineScape, призванная обеспечить качественное управление проектированием и планированием разработки месторождения. Энергия разума 2 | 13

17

Технологии АББ • Система управления производственной логистикой Ventyx MineMarket, предназначенная для согласованного на основе прогнозов и потребностей покупателей планирования объемов производства, формирования графиков отгрузки и последующего учета объемов и контроля выполнения обязательств и соблюдения качества готовой продукции на всех этапах производства.

• Особый интерес для предприятий, занимающихся переработкой железной руды, золотодобычей и добычей цветных металлов, представляет продукт Ventyx Production Accounting, направленный на повышение точности процессов учета объемов производства, расчета баланса металлов на всех этапах переработки руды и определения узких мест производства.

• Лабораторная информационная система управления (ЛИС) Ventyx CCLAS, служащая для оптимизации деятельности лаборатории и проведения анализов, начиная с момента регистрации образцов проб и до выдачи результатов анализа, включая возможность автоматического получения данных от аналитических приборов и оптимизацию загрузки персонала лаборатории.

• Система организации единого хранилища данных о качестве Ventyx Assay Management, обеспечивающая возможность создания централизованного и согласованного в рамках предприятия и его подразделений источника данных о качестве, служащего единственной точкой достоверных данных.

18

Энергия разума 2 | 13

Продукты из состава Ventyx Intelligent Mining Suite (Ventyx IMS) могут использоваться как самостоятельно, так и в составе комплексных решений, слаженная работа которых обеспечивается подсистемой интеграции Ventyx Integration Platform, предназначенной для организации бесшовной связи указанных продуктов между собой и с существующими на предприятии системами как уровня управления технологией и диспетчеризации (АСУТП, АСДУ), так и системами управления предприятием (ERP, EAM и пр.). В основе решений Ventyx лежит комплексный, интегрированный подход к улучшению всех аспектов деятельности горнодобывающего предприятия. Он позволяет за счет интеллектуальных и сложных алгоритмов и специализированных моделей, разработанных при участии специалистов предприятий по всему миру и положенных в основу каждого продукта, качественно улучшить и при помощи информационных технологий сблизить технологию и экономику, сократив разрыв и обеспечив их взаимопроникновение, поднять управление предприятием на новый уровень. Комплекс интеллектуальных решений Ventyx при должном внедрении может стать надежной и при этом гибкой, развиваемой и соответствующей современным требованиям основой для построения полнофункциональной системы управления производством горнодобывающего и перерабатывающего предприятия.

Технологии АББ

Энергия разума 2 | 13

19

Оборудование АББ

AББ выпустила первую в мире серию низковольтных выключателей для управления энергопотреблением и использования в интеллектуальных сетях Smart Grid Инновационное решение позволяет сэкономить электроэнергию в количестве, эквивалентном энергопотреблению 1,4 миллиона квартир в Европе, а также помогает предотвратить перебои энергоснабжения

Emax2 – первый автоматическ Эволюция устройства защиты

К

омпания АББ представила Emax 2 – первый низковольтный автоматический выключатель с интегрированными функциями управления энергопотреблением. Замена обычного выключателя на Emax 2 позволяет сэкономить 5,8 миллиона мегаватт-час (МВтч) в год. Это сопоставимо с количеством энергии, потребляемой ежегодно 1,4 миллиона квартир в Европе. Такая экономия энергии позволяет сократить количество выделяемого углекислого газа CO2 на 4 миллиона тонн, что эквивалентно количеству углекислого газа, ежегодно выделяемого 1 миллионом автомобилей. Использование Emax 2 в электроустановке зданий позволяет снизить до 15% значение максимальной потребляемой электроэнергии. Выключатели серии Emax 2 используются в низковольтных энергосистемах, требующих надежной защиты и контроля уровня потребляемой энергии: например, в промышленных электроустановках, коммерческих зданиях, центрах обработки данных или на кораблях. С технической точки зрения замена существующего выключателя на выключатель Emax 2 выполняется очень просто. Благодаря достигаемой экономии электроэнергии стоимость установки Emax 2 окупится в первый же год его использования. «Выключатели практически не используются для сокращения затрат электроэнергии, хотя могут обеспечить значительную экономию. Выключатели традиционно применялись для повышения уровня безопасности системы и защиты электрических сетей, однако теперь они впервые могут применяться также для экономии электроэнергии», – говорит Тарак Мехта (Tarak Mehta), директор подразделения «Низковольтное оборудование» компании АББ. «Поскольку автоматические выключатели широко используются в распределении энергии, потенциал экономии энергии поистине колоcсален. Это прекрасный пример того, как мы можем использовать интеллектуальные технологии для 20

Энергия разума 2 | 13

Первый в мире умный выключатель использует сложные алгоритмы и современную электронику

Сэкон

способн электро до Солн

больш

Защищает и контролирует электроустановки промышленных и коммерческих зданий, ЦОДов или кораблей

Оборудование АББ сохранения окружающей среды. Emax 2 стал отличной новостью для наших заказчиков, т.к. теперь они могут достигнуть значительной финансовой экономии благодаря переходу на новую серию», – добавляет Тарак. Автоматический выключатель становится интеллектуальным устройством. Выключатель оборудуется расцепителем защиты со встроенным модулем управления энергией (Power Controller), который точно измеряет и оценивает уровень потребления электроэнергии, а затем управляет распределением нагрузок, предотвращая превышение установленного пользователем максимального уровня энергопотребления или сокращая его. Это также помогает снизить риск перебоев энергоснабжения, поскольку их основной причиной является превышение максимальной потребляемой мощности, обеспечиваемой системой. В целях регулирования энергопотребления подача энергии к приборам второстепенной важности (неприоритетным нагрузкам) временно прекращается и возобновляется вновь при достижении допустимого общего уровня энергопотребления. Использование встроенного контроллера и программного обеспечения, созданного на основе сложных алгоритмов, позволяет устройству определить, когда можно отключить или снова включить энергоснабжение потребителей, сохраняя при этом общую функциональность и эффективность работы оборудования системы.

Кроме того, выключатель имеет встроенный модуль связи, позволяющий передавать важную информацию об энергопотреблении и параметрах надежности системы напрямую в интеллектуальную сеть и другие протоколы в реальном времени. На разработку нового выключателя Emax 2, которой руководил научно-исследовательский центр АББ в г. Бергамо, Италия, потребовалось несколько лет. В 2012 г. инвестиции АББ в научно-исследовательские работы составили 1,5 миллиарда долларов, а в настоящее время в штате компании по всему миру продолжают работать 7000 технических специалистов.

кий выключатель, способный экономить электроэнергию ы в интеллектуальное устройство экономии энергии

номленная энергия

на дать питание омобилю, чтобы добраться нца и обратно

ше чем 11 раз...

Исключает полное отключение энергоснабжения

...или предоставить энергию для питания почти

всех жилых домов в Берлине на один год

Окупаемость

меньше,

чем за год за счет экономии энергии

при пиковых потреблениях Энергия разума 2 | 13

21

Оборудование АББ

Расширение сотрудничества с «МКС-Филиал ОАО «МОЭСК» Сотрудничество компании ООО «АББ» и «МКС – Филиал ОАО «МОЭСК» успешно продолжается с 2005 года. В этом году новый этап работы знаменовался согласованием на применение ячеек UniSec и SafePlus

В

настоящее время в эксплуатации филиала Московские кабельные сети (МКС) находятся электросети 0,4-35 кВ общей протяженностью более 60 000 км и свыше 15 000 распределительных и трансформаторных подстанций, по которым осуществляется транспортировка электроэнергии для жилых и общественных зданий, объектов городского хозяйства, электрифицированного транспорта, промышленных предприятий по всей Москве: от Кремля до Куркино и Бутово, включая Зеленоград и Щербинку. Сотрудничать с таким заказчиком престижно и почетно, и Департамент оборудования среднего напряжения ООО «АББ» приложил немало усилий, чтобы стать поставщиком для МКС. В 2013 году были согласовано применение ячеек UniSec и SafePlus на подстанциях города Москвы. Ячейка SDC соответствует нормам IEC 62271-200, имеет декларацию соответствия ГОСТ и предназначена для распределительных сетей соединительных подстанций (СП) 20 кВ. Ячейка не имеет аналогов среди зарубежных поставщиков.

Ячейка типа SDC для MKC является частью комплекса UniSec и обеспечивает высокий уровень безопасности и надежности. Она была разработана АББ в Цюрихе специально для нужд и потребности компании МОЭСК: по техническим требованиям МКС разработкой занимались инженеры Департамента оборудования среднего напряжения ООО «АББ» и конструкторы завода ABB S.p.A в Италии.

22

Энергия разума 2 | 13

Преимущества решения на базе ячеек SafePlus: Безопасность – основное требование к электроустановкам. В данной разработке отсутствуют межъячеечные кабельные связи, контроль наличия напряжения на всех функциях. Многофункциональность: возможность увеличения количества отходящих фидеров, учет электроэнергии на вводе и на отходящих линиях. Минимальные габариты позволяют применять разработку в ограниченных пространствах в бетонных блочных подстанциях и при реконструкции объектов.

Второе решение – разработка на базе ячеек SafePlus, произведено ABB AS Норвегия. На основании типовой схемы учета 6-20 кВ, разработанной в МКС, было представлено решение на ячейках АББ. Разработка получила одобрение заказчика и было разрешено к применению в электросетях города Москвы. Заказчики и проектные институты могут обращаться в Департамент оборудования среднего напряжения ООО «АББ» и получить данные решения и консультации по ним.

Интересные проекты

«АББ Системы связи в энергетике» – 10 ЛЕТ УСПЕШНОЙ РАБОТЫ История департамента «Системы связи в энергетике» началась в 1994 г. В составе Представительства АББ в России было открыто подразделение систем связи для организации продаж из Западной Европы. С 1997 года направление перешло в состав компании АББ ВЭИ Метроника, а в 1999 году для производства оборудования ВЧ связи в России в рамках той же компании был создан инженерный центр (ИЦ) «Системы связи в энергетике»

З

адачей компании стала не просто продажа заказчику оборудования, но и наладка надежно работающих систем связи. Во все проекты начали включать предпроектные работы, производство и поставку оборудования, выполнение шеф-монтажных, монтажных и пусконаладочных работ. Кроме того, существенно расширилась номенклатура выпускаемой продукции. В результате стремительно выросли объемы продаж, а вместе с ними укрепилось при-

сутствие АББ на российском рынке связи для энергетики. Дальнейшее развитие ИЦ «Системы связи в энергетике» привело к тому, что 12 марта 2003 года появилась самостоятельное юридическое лицо ООО «АББ Энергосвязь», деятельность которого стала полностью специализироваться на построении систем связи в энергетике.

10 июля 2003 года в Москве «АББ Энергосвязь» открыла новый, один из лучших в Европе, научно-производ-

ственный комплекс. Это позволило увеличить объемы выпускаемой продукции и открыло новые возможности для разработки передовых конструкторских и системных решений. Все это время мы непрерывно развивались. В компании сформировался мощный инженерно-технический отдел, появился технологический отдел. Наше производство сегодня четко структурировано, и каждое подразделение отвечает за определенный производственный этап. Энергия разума 2 | 13

23

Интересные проекты

Профиль «АББ Системы связи в энергетике»: • организация и построение систем высокочастотной (ВЧ) связи по ЛЭП (35–1150 кВ); • выпуск цифрового оборудования ВЧ связи; • разработка и производство устройств передачи сигналов команд релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА); • поставка оборудования ВЧ обработки и ВЧ присоединения; • построение цифровых SDH / PDH сетей; • поставка станционного оборудования для ВОЛС.

Наиболее важными проектами стали, в первую очередь, ПС 500 кВ «Звезда» (2004-2006), ПС 500 кВ «Воронежская» (2006-2007), крупнейшая в Европе подстанция «Очаково» и др. ПС 500 кВ «Звезда»: «АББ Энергосвязь» выполнила рабочее проектирование, изготовила и поставила оборудование, выполнила весь комплексстроительно-монтажных и пусконаладочных работ всего оборудования связи, включая ВЧ, волоконно-оптическую и связь внутри объекта. Несмотря на большой объем работ и нестандартные задачи, объект был запущен в срок. Подстанция построена за рекордно короткий срок – полтора года. Торжественный ввод в эксплуатацию нового объекта состоялся 30 августа 2006 года. Ввод подстанции обеспечил возросшие потребности в электроэнергии завода «Кроностар», расширил возможности присоединения новых потребителей, существенно улучшил схему энергоснабжения в северо-восточной части Костромской области, а также северной части Нижегородской области. ПС 500 кВ «Воронежская»: За годы, прошедшие с начала строительства, рабочий проект подстанции устарел, поэтому вначале была выполнена его корректировка. Специалистами «АББ Энергосвязь» в течение 2006-2007 гг. были выполнены работы по монтажу, 24

Энергия разума 2 | 13

наладке и вводу в эксплуатацию ПС 500 кВ «Воронежская»: – разработана рабочая документация в части дифференциально-фазных защит линий 500кВ и 110кВ со стороны ПС «Воронежская» и с противоположных сторон; – разработаны схемы подключения, монтажно-коммутационных схем на ПТС АСУТП, РЗА, ПА, схемы шкафов наружной установки, кабельных журналов; – изготовлены и поставлены шкафы наружной установки в объеме рабочей документации; – смонтированы ПТС РЗА, ПА и АСУТП, системы ОПТ, шкафов наружной установки, кабельных связей; – выполнена наладка ПТС АСУТП, РЗА, ПА; – специалисты «АББ Энергосвязь» участвовали в проведении предпусковых операций, а также в пуске в эксплуатацию всего объекта в целом. Ввод подстанции в эксплуатацию значительно повысил надежность электроснабжения и дал возможность увеличения объемов производства на крупных промышленных объектах Воронежа. ПС «Очаково»: Начало проекта по переоснащению ПС «Очаково» относится к середине 2006 года, когда ФСК (Федеральная сетевая компания) приняла решение о строительстве и реконструкции подстанций 500 кВ Московского энергетического кольца. В число объектов, подлежащих реконструкции в первую очередь, вошла ПС «Очаково», обеспечивающая потребности Москвы в электроэнергии на 30%. В результате тендера, в котором участвовали мировые производители электротехнического оборудования, заказчик сделал выбор в пользу АББ. Проект реконструкции ПС «Очаково» уникален не только общим объемом работ, но и участием в нем большинства российских компаний АББ. «АББ Автоматизация» поставила на объект комплекс релейной защиты и систему управления. «АББ Энерго­связь» – комплексы высокочастотной связи; «АББ Москабель» – сухие кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. «АББ Энергосвязь» помимо поставленных ВЧ заградителей типа DLTC и фильтров присоединения MCD80, также произвела отгрузку комплекса аппаратуры ВЧ связи ETL600 с устройством управления CP24, который позволяет обслу-

живающему персоналу обеспечивать оперативный ввод/вывод команд РЗ и ПА, позволяет вводить информацию о прохождении сигналов команд РЗ и ПА в АСУ ТП, что в свою очередь обеспечивает высокую надежность передачи и распределения электроэнергии по ВЛ МЭС Центра. В данном комплексе поставок использовались передовые технологии «АББ Энергосвязь»: – Терминал ETL600 – новое поколение оборудования ВЧ связи. Являясь преемником ВЧ терминалов ETL500, новое оборудование сохраняет их функциональность, одновременно предлагая ряд недостижимых ранее технических характеристик. На сегодняшний момент оборудование ETL600 имеет в своем составе самый высокоскоростной в мире, специализированный модем MOD600, который с помощью встроенного мультиплексора MUX600 позволяет организовывать каналы передачи данных с интерфейсами RS-232, X.21, G.703.1 и Ethernet.

– Устройство управления CP24 – уникальная собственная разработка компании АББ. Эта компактная и надежная система является универсальным устройством, которое помогает объединить, упорядочить и стандартизировать механизмы передачи сигналов команд РЗ и ПА. В 2009 году компания претерпела серьезные изменения. В рамках глобального процесса реструктуризации международного концерна АББ, компания успешно прошла процесс реструктуризации в форме присоединения к ООО «АББ». Теперь компания стала департаментом «Системы связи в энергетике» в рамках огромного холдинга АББ в России. Реструктуризация позволила стандартизировать все бизнеспроцессы компании и оптимизировать использования ресурсов. Компания участвовала во всех крупных проектах российской энергетики 2009 года. Среди ключевых проектов в 2009 году были: Гузар-Сурхан в Узбекистане, организация каналов связи для ПС Валаам в Северо-Западном регионе, организация каналов связи по транзитной ветке ВОЛС «Челябинск-Красноярск» и некоторые другие. На комплекс ВОЛС «Челябинск-Красноярск» «АББ Энегосвязь» поставила крупную сеть оборудования ЦСПИ, основанную на универсальных мультиплексорах доступа FOX 515.

Интересные проекты Несмотря на то что выполнение проекта пришлось на самый острый период финансового кризиса, поставка оборудования была завершена в сжатые сроки, согласно требованиям заказчика. Мультиплексоры FOX 515 были установлены в телекоммуникационные шкафы. Особое внимание при их разработке было уделено соответствию требованиям по ЭМС и пылевлагозащищенности. Уникальная система климат-контроля позволяет оборудованию работать в самых тяжелых условиях, а гибкая система распределения электропитания дает возможность подключать все необходимое оборудование. Все шкафы снабжены системой вывода аварийной сигнализации в АСУ ТП подстанции.

2010 г. – проект «Реконструкция и модернизация противоаварийной автоматики второго энергоблока для Ростовской АЭС». Ростовская АЭС – одно из крупнейших предприятий энергетики Юга России. Выработка электроэнергии составляет свыше 25 млн кВт-час в сутки и около 8 млрд кВт-час в год. Электроэнергия Ростовской АЭС передается потребителям по линиям электропередачи напряжением 500 кВ на подстанции: Тихорецк, Невинномысск, Шахты, Буденновск и Южная. Впервые для Южного федерального округа были использованы схемы подключения фазаземля к разноименным фазам ВЛ для обеспечения работоспособности сигналов ВЧ связи. В составе проектируемых систем ВЧ связи АББ поставила аппаратуру ВЧ связи ETL 681 для приема-передачи сигналов телефонии, РЗ и ПА, а также панель управления CP-24. Безусловно, системы связи для потенциально опасных предприятий, к которым относятся атомные электростанции, требуют повышенной надежности и должны постоянно совершенствоваться. Компания АББ предлагает комплексный подход к организации каналов связи, использует проверенные технологии, обеспечивает надежную работу оборудования даже в чрезвыйчайно сложных условиях. Проект «Калининская»: Калининская атомная электростанция – ближайшая АЭС к Москве (260 км). Станция состоит из четырех энергоблоков, электрической мощностью 1000 МВт, которые были введены в эксплуатацию в 1984, 1986, 2004 и 2011 годах.

Для выдачи мощности 4-го энергоблока Калининской АЭС к 2012 году ОАО «ФСК ЕЭС» завершила строительно-монтажные работы 603.5 км линий электропередачи и 8076 МВА трансформаторной мощности. В частности, построены линии электропередачи 500 кВ «Грибово – Дорохово» (Московская область) и 750 кВ «Калининская АЭС – Грибово» (Тверская и Московская область), а также подстанции 500 кВ «Дорохово» и 750 кВ «Грибово». Подстанция 750 кВ «Грибово» является вторым энергообъектом подобного класса напряжения в Московской области и вторым в России энергообъектом 750 кВ нового поколения. Подстанция 500 кВ «Дорохово» станет первым объектом второго энергетического кольца 500 кВ в Московской энергосистеме. Линия электропередачи 500 кВ «Грибово – Дорохово» протяженностью 74 км свяжет между собой строящиеся объекты выдачи мощности 4-го блока Калининской АЭС. В качестве поставщика вторичных систем для оснащения обеих подстанций была выбрана компания АББ. В составе проектируемых систем связи мы поставили аппаратуру ВЧ связи ETL600 для приема-передачи сигналов телефонии, РЗ и ПА, панель управления CP24, высокочастотные заградители DLTC и цифровые мультиплексоры FOX515. Также были установлены шкафы РЗА и шкафы АСУ. В конце лета 2011 года оборудование прибыло на объекты, был выполнен монтаж и системы переданы в наладку. В конце марта 2012 года стартовала программа постановки под напряжение объектов схемы выдачи мощности Калининской АЭС. Успешно были включены линии 220 кВ, подано напряжение на шины 500 и 750 кВ. Кроме того, специалисты АББ осуществляли предпроектное консультирование, экспертизу проектов, шеф-монтаж и пусконаладочные работы на перечисленных объектах.

Оборудование связи: • ETL600 – оборудование ВЧ связи по ВЛ (35 – 1150 кВ) • FOX515 – универсальная платформа для построения корпоративно-технологических сетей связи • FOX615 – обновление в семействе FOX • NSD570 – система для передачи команд РЗ и ПА • CP24 – панель управления • AES Testbox – устройство тестирования и передачи команд РЗ и ПА • DLTC – ВЧ заградители для ВЛ (35 – 1150 кВ) • MCD80 – фильтр присоединения • AFS – новая серия промышленных Ethernet маршрутизаторов • TROPOS – беспроводные коммуникационные системы

из основных поставщиков оборудования для построения технологических сетей связи в России; это прежде всего полнофункциональное предприятие, имеющее собственное производство, локальный инженерный центр систем связи в энергетике и другие направления, включая сервисную поддержку поставленного оборудования связи. Поздравляем коллег с юбилеем работы на российском рынке!

Наработки специалистов АББ на объектах схемы выдачи мощности Калининской АЭС были применены на ПС 500 кВ «Каскадная» и на сегодняшний день эти решения являются стандартом оснащения вновь возводимых объектов ФСК вторичными системами и связью. Сегодня департамент «Системы связи в энергетике» является не просто одним Энергия разума 2 | 13

25

Исторические события

Железные дороги «Вся честь разработки трехфазных двигателей применительно к требованиям тяги, по справедливости принадлежит одному из выдающихся строителей и специалистов электрического дела инженеру Ч. Брауну и его сотрудникам. Ими же новая система всесторонне разработана и введена в жизнь». Академик Графтио Генрих Осипович (1869–1949)

Е

ще одной областью, в которой фирма «Brown, Boveri & Cie» с стала пионером, является железнодорожный транспорт на электрической тяге. Промышленный этап развития электротехники, начавшийся на рубеже 90-х годов XIX века, повлек за собой централизованное производство электроэнергии. Именно это сыграло решающую роль в электрификации железнодорожного транспорта. Появляются первые попытки перевести на электрическую тягу сначала городские, затем пригородные и далее магистральные железные дороги. Такая электрификация была целесообразна прежде всего на участках с большой плотностью движения.

дующим: паровой двигатель приводил во вращение первичную динамо-машину, которая в свою очередь питала восемь двигателей постоянного тока, якоря которых располагались непосредственно на полой оси колесных пар локомотива (рис. 2 – рис. 4). В табл. 1 приведены некоторые технические данные двух типов электровоза Гейльмана 1893 и 1895 годов.

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема Гейльмановского локомотива: 1. Главный генератор (ГГ).

2. Возбудитель ГГ.

3. Обмотка возбуждения ГГ.

4. Управляющий реостат.

5. Тяговые двигатели.

Рис. 1. Испытания двигателя для локомотива. В центре фотографии Ч. Браун. 1895 г.

Гейльмановский локомотив В 1892–1896 годах еще совсем юная фирма «Brown, Boveri & Cie» разрабатывает генераторы и двигатели для паровоза с электрическим приводом системы Гейльман. Это был нашумевший проект, опередивший свое время. В 1890 году промышленник из Эльзаса, Жан-Жак Гейльман (Jean Jacques Heilmann) зарегистрировал патент (№ 207055, Франция) на комбинированную пароэлектрическую силовую установку для автономного питания железнодорожного транспорта. Этот локомотив сочетал в себе паровоз с электрической передачей. Гейльман обратился к Чарльзу Брауну за помощью. Необходимо было путем решения ряда сложных инженерных задач разработать электропривод для локомотива. Вначале предполагалось, что приводные двигатели будут асинхронными, но результаты были неудовлетворительными, и пришлось обратиться к более изученной конструкции машин постоянного тока. Окончательное решение стало сле26

Энергия разума 2 | 13

Рис. 3. Вид колесной пары локомотива с двигателем постоянного тока

Рис. 4. Чертеж колесной пары

Главный генератор конструкции Брауна представлял собой 6-полюсную машину постоянного тока, непосредственно соединенную с паровым двигателем. При частоте вращения 400 об/мин генератор вырабатывал ток 920 А. Максимальная генерируемая мощность составляла 750 л.с. Одним из основных условий технического задания Гейльмана была минимизация веса устройств локомотива. И Чарльзу Брауну удалось добиться выдающихся показателей. Общий вес генератора был около 7200 кг, что составляло 12 килограмм на лошадиную силу. Такие показатели значительно опережали свое время и стали нормой только в 20-30-е годы XX века. Возбудитель главного генератора приводился в движение от вспомогательной вертикальной паровой машины и отда-

Исторические события Таблица 1 Технические характеристики электровозов Гейльмана Показатели Электровоз 1893 г. Вес локомотива, т 120 Мощность локомотива в л.с. при скорости в 600 62 мили /ч Тип котла Тип паровой машины

Тип генератора Электродвигатели Вес двигателей, т

Типа Ленца Горизонтальная 800 л.с., компаунд, с коротким ходом поршня Многополюсный типа Чарльза Брауна на 750 л.с. Мощностью в 75 л.с. каждый 2,7

Электровоз 1895 г.

120 1000

мана было меньше сопротивления обыкновенного паровоза. При пробных поездках с поездами скорость движения превосходила на некоторых участках 100 км в час без малейших нарушений спокойного хода. При больших скоростях движения имелась определенная экономия в расходе пара, а эксплуатационный расход топлива снижался до 15%.

Типа французской Западной ж. д. Вертикальная Уилленса 1500 л.с., компактная и легкая Многополюсный типа Чарльза Брауна на 1500 л.с. Мощностью в 125 л.с. каждый 3,3

вал часть своей вырабатываемой электроэнергии также для освещения и управления вспомогательным электрооборудованием. Обмотка якорей машин постоянного тока была двухслойная. Причем каждый паз содержал по два проводника, один над другим. Эта весьма распространенная сегодня схема двухслойной обмотки была впервые применена именно Брауном для крупных машин постоянного тока.

Рис. 5. Главный генератор локомотива Гейльмана

Главная идея создания такого локомотива была следующая: вследствие отсутствия механической связи между паровой машиной и колесными парами паровой двигатель мог работать с постоянным давлением. Величина впуска пара была постоянной. В обычных паровозах при динамичных режимах (трогании с места, подъемах) изменяли впуск пара, что приводило к ухудшению КПД. В электровозе Гейльмана движение регулировалось изменением числа оборотов двигателей постоянного тока. Паровая машина должна была работать все время в оптимальном для себя режиме. Кроме того, при высокой скорости движения уменьшались вибрации колесных пар вследствие исключения громоздких классических паровозных колес со сложными противовесами и прочими приспособлениями. В Гейльмановском же локомотиве имелись только чистые тела вращения. Многочисленные опыты показали, что сопротивление движению локомотива Гейль-

Рис. 6. Общий вид локомотива Гейльмана

Этот уникальный локомотив ходил с быстроходными курьерскими поездами во Франции. Однако серьезным недостатком таких локомотивов был значительный вес. Самые крупные паровозы того времени были не тяжелее 97-100 тонн, между тем как гейльмановский локомотив весил 120 тонн. Идеи Гейльмана опередили свое время. Современные тепловозы с электротрансмиссией имеют большое преимущество из-за того, что используемые в них двигатели внутреннего сгорания имеют максимальную мощность на высоких оборотах. При трогании с места крайне необходимо развязать обороты двигателя и колесных пар. С помощью электротрансмиссии дизельная установка работает на оптимальных оборотах. Гейльману пришлось привязывать несовершенный паровой двигатель к новому электрическому приводу Брауна, а это делало локомотив слишком тяжелым. Преимущество в тяге, по сравнению с обычными паровозами, было неочевидным. КПД такого локомотива при небольших скоростях из-за потерь в генераторах и двигателях было зачастую тоже ниже. В 1898 г. компания Гейльмана, увы, потерпела крах. В дальнейшем для железной дороги на электрической тяге Браун предпочел применять трехфазный ток, позволявший использовать для привода локомотивов надежные и не нуждающиеся в трудоемком обслуживании асинхронные двигатели. Трамвай в Лугано Старинный швейцарский город Лугано располагался на берегу одноименного озера. В 12 километрах от города в местечке Мароджиа была электростанция, использующая энергию водопада. Электростанция вырабатывала переменный однофазный ток высокого напряжения, который передавался в город для освещения. Мощность электростанции была избыточной, и в 1894 году ее владелец Бюхер-Дюррер (Bucher-Durrer) решил применить часть электроэнергии для транспортных нужд города. Был объявлен конкурс среЭнергия разума 2 | 13

27

Исторические события ди нескольких фирм на разработку «электрической тяги» на нескольких трамвайных линиях. Все представленные проекты основывались на двигателях постоянного тока, кроме проекта «Brown, Boveri & Cie», предложившей использовать в качестве тяговых трамвайных двигателей асинхронные трехфазные машины. Техническое решение «Brown, Boveri & Cie» было самым экономичным, что в первую очередь повлияло на выбор Бюхер-Дюррера, хотя нельзя отказать ему и в смелости, поскольку до этого в мире асинхронные двигатели в качестве тяговых нигде не применялись.

Линии трамвая обслуживались двухосными вагонами весом около 5 тонн, вместимостью 24 пассажира (рис. 9). На каждом вагоне был один тяговый асинхронный двигатель мощностью 20 л.с. с номинальной частотой вращения 400 об/мин, которая редуцировалась далее до 100 об/мин. Максимальная скорость вагона при этом составляла 15 км/ч. Трогание с места и регулирование скорости осуществлялось при помощи добавочного сопротивления, включенного в цепь ротора. Реостат каждой из трех фаз ротора состоял из рядов плоских никкелиновых лент, отделенных друг от друга асбестовыми прокладками. Реостат находился на тележке рядом с тяговым двигателем и мог управляться водителем. В вагоне было две площадки, на которых имелись коммутаторы включения и выключения двигателя, реверсирования и тормоза. Испытания и последующая эксплуатация показали великолепные ходовые качества трамвая. Он трогался с места при полной загрузке даже на наклоне в 60%.

Рис. 8. Трехфазный генератор для трамвайной линиии в Лугано

Рис. 7. Карта Лугано и его окрестностей

Перейдем непосредственно к описанию проекта. На электростанции в Мароджиа была смонтирована горизонтальная турбина Белля мощностью в 300 л.с., приводящая в движение два трехфазных генератора в 150 л.с. (рис. 8). Напряжение каждого генератора при скорости 600 об/мин составляло 5000 В при 40 Гц. Высоковольтная линия передачи состояла из трех медных проводников диаметром 5 мм. В конце линии имелся понижающий трансформатор, передающий напряжение уже 400 вольт в контактные провода трамвайной линии. Два контактных медных провода толщиной в 6 мм подвешивались на расстоянии 0,25 м друг от друга на высоте 5,5 м от уровня земли. Роль третьего провода играли рельсы. Общая длина трамвайных линий составляла около 5 километров. Имелось несколько протяженных подъемов с уклоном в 30‰ и два коротких с подъемом в 60‰1.

1

Рис. 9. Трамвай в Лугано

Результаты Лугано были настолько удачными, что «Brown, Boveri & Cie» серьезно стала заниматься разработкой трехфазных асинхронных двигателей для транспортных нужд, осуществив в следующие годы несколько пионерных железнодорожных проектов.

Уклон железнодорожного пути в промилле. Например, уклон в 30‰ означает, что проехав 1 км, состав поднимается на высоту 30 метров.

28

Энергия разума 2 | 13

Исторические события Электрификация линии Церматт – Горнерграт На высоте 1600 метров над уровнем моря находилось небольшое живописное селение Швейцарии – Церматт, которое со всех сторон окружали горы. С вершины горы Горнерграт, находящейся неподалеку, открывался потрясающий вид на несколько долин, ледников, горных вершин, среди которых можно выделить красивейшую гору Маттерхорн (4478 м) символ Швейцарии, и гору Монте Роза (4640 м). В 1891 году к селению проложили железную дорогу, и за очень короткое время в Церматте резко увеличилось количество туристов, желающих полюбоваться горными пейзажами. Почти все они совершали восхождение на гору Горнерграт. Для увеличения туристического потока в 1884 году было принято решение о строительстве зубчатой дороги от селения до горы. Такая дорога отличалась от обычной наличием зубчатой рейки (рельса), находящейся посередине между двумя рельсами. Это решение продиктовывалось большим наклоном трассы, местами доходящим до 200‰. Рядом протекала река Маттерфисп, обладающая достаточным количеством водной энергии. Поэтому еще в начале проектирования было решено оснастить дорогу электрической тягой. Был объявлен конкурс. История повторилась. Из пяти представленных проектов в четырех предлагалась электротяга с двигателями постоянного тока. И опять только один проект – фирмы «Brown, Boveri & Cie» – основывался на трехфазном токе. Новые технические возможности трехфазных систем позволяли упростить и соответственно удешевить традиционные решения на постоянном токе. В итоге выиграл проект «Brown, Boveri & Cie». Организаторы конкурса подобно хозяину электростанции в Лугано проявили определенную решительность, поскольку ни на одной железной дороге мира не была еще испытана трехфазная тяга. Журнал «Электричество» напишет в 1900 году об этом событии так: «В истории развития электрических железных дорог весьма любопытен тот факт, что трехфазные двигатели были впервые применены для горных железных дорог с очень большими уклонами и крутыми поворотами, тогда как главные возражения против электродвигателей сводились именно к их неспособности выдерживать значительные повышения нагрузки, к сравнительной незначительности начального момента вращения и слишком большому весу, приходящемуся на единицу мощности». Работы по строительству дороги велись с 1896 по 1898 год. Такие длительные сроки, при сравнительно небольшой протяженностью пути (около 9,6 км), объяснялись исключительной сложностью строительства. Приходилось работать на высотах порядка 3000 метров, строить мосты, туннели. Пришлось считаться с низкими температурами и горной болезнью. Высокогорная специфика отразилась и на электрической части проекта, о чем будет сказано чуть ниже. Часть потока реки Маттерфисп направлялась в наклонную металлическую трубу, нижний конец которой подходил к зданию электростанции. Сила потока позволяла обеспечить мощность в 1000 кВт. Три горизонтальные турбины Белля каждая мощностью 250 л. с. вращали трехфазные синхронные генераторы «Brown, Boveri & Cie» со скоростью 400 об/мин. При этом генераторы вырабатывали напряжение 3500 В частотой 40 Гц. Возбуждение индукторов обоих генераторов производилось от генератора постоянного тока, вращаемого небольшой турбиной. Частота вращения больших турбин управлялась с помощью щитовых затворов. Регулирование напряжения генераторов производилось вручную при помощи

реостата, изменяющего величину тока в обмотках возбуждения. Распределительный щит был весьма прост (рис. 10). На внешней стороне панели находились вольтметр, амперметр, фазная лампочка, рукоятка к трехполюсному выключателю и маховичок к реостату для регулирования поля. Передняя панель была выполнена из мрамора и крепилась на легкой железной раме. Все детали щита, находящиеся под высоким напряжением были расположены за приборной доской. Трехполюсные выключатели были сконструированы таким образом, что при выключении генератора из цепи разрыв цепи в каждой фазе происходил одновременно в двух местах. Все шесть рубильников отделены друг от друга асбестовыми досками для устранения возможности коротких замыканий. Каждая фаза имела легкоплавкий предохранитель, который представлял собой тонкую алюминиевую проволоку, помещенную в керамическую трубку. Вольтметр измерял вторичное напряжение трансформатора, понижающего напряжение генератора до 100 В.

Рис. 10. Распределительный щит электростанции

Трехфазное напряжение в 3500 В передавалось по высоковольтной линии к трем трансформаторным подстанциям. Трансформаторы понижали напряжение до 540 вольт. Толщина каждого провода линии электропередачи до 5-го километра составляла 5 мм. Далее после подстанции на 8-м километре провода были более тонкими – 4 мм. Причем линия электропередачи не следовала вдоль железнодорожного полотна, а шла по кратчайшему пути к подстанциям, несколько раз пересекая железную дорогу. Такие технические решения позволили уменьшить цену линии электропередачи. Провода высокого напряжения были подвешены на фарфоровых двухъюбочных изоляторах к ряду деревянных столбов высотой около 7,5 метров. Каждая трансформаторная подстанция имела мощность в 180 кВт и состояла из шести однофазных трансформаторов в 30 кВт каждый. Таким образом, на каждую фазу приходилось по два трансформатора, соединенных параллельно. Трансформаторы размещались в каменной будке. Зимой из-за огромного количества снега трансформаторные будки заколачивались снаружи досками и пространство между обшивкой и стенами будки заполнялось соломой (рис. 11). Рядом с трансформаторными подстанциями на специальных столбах были расположеЭнергия разума 2 | 13

29

Исторические события ны выключатели, позволяющие отсоединить трансформаторы от линии высокого напряжения. Вторичные обмотки трансформаторов непосредственно соединены с контактными проводами локомотива, имеющими толщину 8 мм, и с рельсами, выполняющими роль третьего провода.

Рис. 13. Общий вид рамы электровоза с одним из двигателей

Рис. 11. Трансформаторная будка на 8-м километре, снятая 7 октября 1898 г.

Каждый электровоз весил 11 тонн и имел два трехфазных шестиполюсных асинхронных двигателя мощностью каждый 90 л. с. (рис. 12). Двигатели находились на двухосной раме, на которую опирался кузов электровоза (рис. 13). При частоте тока в 40 Гц двигатель имел 800 об/мин, которые затем уменьшались с помощью редуктора в 12 раз. Номинальная скорость движения состава была 7 км/ч. На электровозе имелись также коммутатор, позволяющий реверсировать двигатели или выключать их, легкоплавкие предохранители и амперметр. Управление движением электровоза было очень простым. Общее расположение электрооборудования и электрическая схема приведены на рис. 14.

Рис. 12. Асинхронный двигатель электровоза

30

Энергия разума 2 | 13

Рис. 14. Общее расположение электрооборудования и электрическая схема

Пассажирские вагоны были двух типов: закрытые, вмещающие 60 пассажиров, и открытые – на 50 пассажиров. Трогание с места поезда совершалось очень плавно, даже на предельных углах подъема. При короткозамкнутых обмотках роторов скорость движения оставалась практически неизменной и равной 7 км/ч независимо от того, поднимается состав или идет под уклон. Максимальное отклонение по скорости не превышало 4-5%. Впервые в истории электротехники в этом проекте было применено рекуперативное торможение состава. При движении поезда под уклон двигатели начинали работать в генераторном режиме. Был специально составлен такой график движения, при котором учитывались подъем и спуск. Поезд, шедший под уклон, подпитывал своей освободившейся энергией поезда шедшие на подъем. Каждый поезд в 29 тонн, движущийся под уклон в 200‰, уменьшал нагрузку на генератор примерно на 100 л.с. В случае, если в этот момент не было поездов, расходующих дополнительную энергию на подъем, то «лишняя» энергия могла повредить электрическую систему, вызывая разгрузку генераторов, при которой их скорость могла возрасти до опасных величин. Для предупреждения таких неожиданных разгрузок имелся водяной реостат, представляющий собой три старых рельса, помещенных в канаве с водой. При возрастании скорости турбины водяной реостат автоматически включался в высоковольтную линию и грел воду.

Исторические события

Рис. 15. Железнодорожная линия Церматт – Горнерграт

Рис. 18. Электрический локомотив железной дороги Бургдорф-Тун

Рис. 16. Железнодорожная линия Церматт – Горнерграт. Современный вид

Обращаем внимание читателей на то, что это были проекты 1885–1889 годов! В это время не было и в помине частотных преобразователей, осуществляющих управление асинхрон­н ыми двигателями. Уже намного позже, только в 60-70‑х годах XX века, благодаря развитию полупроводниковой техники оказалось возможным создать преобразователи, позволяющие эффективно регулировать частоту и момент асинхронных двигателей. Тогда состоялось второе рождение асинхронного тягового привода для железнодорожного транспорта. Но идеи и принципы такого управления заложил именно Чарльз Браун – гениально опередив свое время. Затем «Brown, Boveri & Cie» были последовательно построены линии Штанштадт-Энгельберг, грандиозная линия на Юнгфрау и, наконец, в июле 1889 года открыто движение на первой электрической ширококолейной железной дороге в Европе – Бургдорф-Тун. В 1906 году «Brown, Boveri & Cie» электрифицировала – также с использованием трехфазного тока – туннель протяженностью 20 км на перевале Симплон. На тот момент он являлся самым большим по протяженности железнодорожным туннелем в мире.

Рис. 17. Электрический локомотив Fb 44 для Симплонского участка

Рис. 19. Вацлав Александрович Толвинский (1887–1952)

Заканчивая статью, хочется привести слова известного советского ученого-электромеханика, профессора Вацлава Александровича Толвинского, которые он написал в 1924 году о работах Чарльза Брауна в области электрификации железных дорог: «Браун оказал значительное влияние на развитие электрической тяги, причем он занимался почти исключительно разработкой вопроса о тяге посредством трехфазного тока. Первая такая установка – трамвай в Лугано – была построена им в 1884 году, затем следовали электрические дороги Gornergrath, на Юнгфрау, Burghof-Thun, и участок Симплонской железной дороги. Электрифицированные Брауном дороги продолжают работать на трехфазном токе, сохранив до настоящего времени многое из своего первоначального оборудования». Энергия разума 2 | 13

31

У Вас есть вопросы по продукции и услугам компании АББ? Тел. 8 800 500 222 0 e-mail: contact.center@ru.abb.com

Контактный центр