Нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) относятся к наиболее энергоёмким промышленным объектам. В структуре операционных затрат расходы на электрическую и тепловую энергию могут достигать значительных величин, напрямую влияя на себестоимость нефтепродуктов. Комплексный энергоконтроль на НПЗ – это не просто фиксация показаний счётчиков, а инструмент управления эффективностью, безопасностью и надёжностью технологических процессов. Учитывая, что большинство установок относится к потребителям первой категории надёжности, любые отклонения в параметрах электросети могут привести к аварийной остановке и экологическим последствиям.
Многоуровневый мониторинг энергопотребления
Современный подход к учёту энергоресурсов базируется на построении иерархических автоматизированных систем (АСКУЭ и АСТУЭ). Они строятся по пирамидальному принципу:
-
Нижний уровень. Первичные измерительные преобразователи, интеллектуальные счётчики и датчики, установленные непосредственно на энергоёмком оборудовании.
-
Средний уровень. Устройства сбора и передачи данных, промышленные контроллеры, обеспечивающие сбор и консолидацию информации.
-
Верхний уровень. Программные комплексы для визуализации, архивирования и аналитической обработки массивов данных.
Корпоративный уровень: общая картина
На верхнем уровне управления решаются задачи взаимодействия с Оптовым рынком электроэнергии и мощности (ОРЭМ). На этом этапе целью энергоконтроля на НПЗ является обеспечение прозрачности финансовых потоков и контроль соблюдения договорных величин потребления. Главный энергетик оперирует сводной информацией о балансе предприятия, потерях в распределительных сетях 6–10 кВ и 110/220 кВ, а также о качестве электроэнергии на вводах.
Основные параметры, которые подлежат контролю:
-
Отклонение фактической мощности от заявленной. Минимизация штрафов за превышение или недобор лимитов.
-
Коэффициент мощности (cos φ). Контроль работы компенсаторов реактивной мощности на главных понижающих подстанциях.
-
Показатели качества электроэнергии. Мониторинг провалов напряжения, перенапряжений и частоты, влияющих на работу всего завода.
Цеховой уровень: детализация по процессам
Для технологов и начальников установок важен удельный расход энергии на переработку тонны сырья. Технический учёт позволяет детализировать потребление в разрезе отдельных технологических объектов. К примеру, установок первичной переработки, каталитического крекинга, гидроочистки и общезаводского хозяйства.
Задачи технического учёта на уровне цеха включают:
-
Определение наиболее энергоёмких узлов (насосных групп, компрессоров, аппаратов воздушного охлаждения).
-
Выявление «паразитных» нагрузок при работе оборудования на холостом ходу.
-
Составление энергетических паспортов для каждой технологической линии.
-
Локализация потерь в кабельных линиях и трансформаторах цеховых подстанций.
Аналитика и прогнозирование в реальном времени
Переход от констатации фактов («сколько потребляли») к предиктивной аналитике («как будем потреблять») позволяет предотвращать аварии и снижать простои оборудования. Современные SCADA-системы интегрируются с модулями предиктивной диагностики, обрабатывающими потоки данных в режиме реального времени.
Выявление аномалий потребления
Изменение электрических параметров часто является первым признаком механического износа или неисправности оборудования. Интеллектуальные анализаторы сети способны фиксировать отклонения, незаметные для стандартной релейной защиты, но критичные для ресурса машин.
Типичные маркеры проблем, выявляемые системой:
-
Рост потребляемого тока. Может свидетельствовать о заклинивании подшипников, загрязнении фильтров или нарушении центровки валов насосных агрегатов.
-
Дисбаланс фаз. Указывает на проблемы с изоляцией обмоток электродвигателей или неравномерную загрузку фаз.
-
Гармонические искажения. Высокий уровень высших гармоник, генерируемых частотно-регулируемыми приводами, ведёт к перегреву трансформаторов и ложным срабатываниям защиты.
Оптимизация технологических режимов
На основе накопленной статистики формируются алгоритмы управления нагрузкой. В периоды пиковых цен на электроэнергию или при ограничениях внешней сети целесообразно переводить часть вспомогательного оборудования в экономный режим или задействовать собственную генерацию.
Инструменты оптимизации энергоснабжения:
-
«Срезание» пиков. Использование собственных дизель-генераторных установок (ДГУ) для компенсации пиковых нагрузок, что снижает плату за мощность сетевой компании.
-
Управление пусками. Разнесение во времени запуска мощных электродвигателей (свыше 600 кВт) для исключения просадок напряжения в сети.
-
Временное энергоснабжение. Применение арендованных энергокомплексов во время плановых профилактических ремонтов для сохранения работоспособности систем жизнеобеспечения завода без перегрузки основной электропитающей сети.
Внедрение систем энергоменеджмента
Создание эффективной системы контроля требует не только установки «железа», но и изменения подходов к управлению согласно стандарту ISO 50001. Это циклический процесс планирования, внедрения, проверки и действия.
Поэтапная цифровизация учёта
Модернизация используемой техники на действующем НПЗ – сложная инженерная задача. Замена оборудования не должна нарушать технологический процесс, поэтому внедрение производится поэтапно, начиная с наиболее критичных узлов.
Можно выделить несколько основных этапов развития цифровой системы учёта:
-
Аудит и инвентаризация. Ревизия существующего парка трансформаторов тока и напряжения, проверка их класса точности.
-
Создание каналов связи. Прокладка волоконно-оптических линий в помехозащищённом исполнении или использование промышленных беспроводных протоколов (например, LoRaWAN) для связи с удалёнными объектами.
-
Интеграция с АСУ ТП. Объединение данных о потреблении энергии с технологическими параметрами (давление, расход, температура) для расчёта реальной энергоэффективности процессов.
-
Применение нагрузочных модулей. Использование нагрузочных стендов для периодического тестирования резервных источников питания, чтобы гарантировать их готовность к безотказной работе в аварийных ситуациях.
|
