ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Комплекс защит электродвигателей, совместимого с АСУ ТП»

Рекомендуемая область пременения

Электрохозяйство промышленных предприятий

Назначение, цели и задачи проекта

Организация процесса разработки, изготовления и реализации новых высокоэффективных средств релейной защиты электродвигателей массового применения; средств обладающих свойствами предупредительного действия, предназначенных для использования в составе автоматизированных систем управления (АСУ) технологическими процессами

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Замена идеологически и физически устаревших защит электродвигателей. Асинхронные электродвигатели составляют основу наиболее массовых приемников электрической энергии в современных электрических системах. Стремление максимально полно использовать их нагрузочные возможности в условиях все более динамичных разнообразных режимов работы привело к повышению риска возникновения внутренних повреждений. Ежегодно 10-20% общего парка электродвигателей выходит из строя. каждый день возникают несколько тысяч повреждений в электродвигателях, которые вызывают нарушения технологических процессов, создают опасные возмущения в электрических системах и приводят к угрожающему росту опасности их развития в крупные аварии с катастрофическими последствиями.

Традиционные, используемые в настоящее время, средства релейной защиты электродвигателей развивались исторически параллельно и электромеханическими измерительными механизмами измерительных приборов на базе общей теории применительно к стационарным входным сигналам. Поэтому большинство алгоритмов традиционных защит основано на контроле интегральных (действующих или средних) значений токов и напряжений. Этот стационарный подход требует длительного наблюдения за процессами в аврийных ситуациях для принятия правильного решения о состоянии контролируемого объекта.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

1. Осуществлена разработка новых микроэлектронных систем защиты электродвигателей, обладающих новыми свойствами предупредительного действия, повышающими эффективность защит в части предотвращения возможных внезапных аварий. Во вновь разработанных системах, предназначенных для работы в составе АСУ,  реализована предложенная новая концепция построения защит, предусматривающая защиту электрической сети не только традиционным путем быстрого отключения поврежденного элемента, но и за счет предотвращения аварийных ситуаций путем предупреждения о их приближении и принятия мер, предотвращающих аварии.

2. Предложен новый принцип построения и разработана высокоэффективная защита от перегрузки асинхронных электродвигателей с использованием методов непрерывного контроля тепловых и механических параметров машин, что позволило улучшить предупредительные свойства защит (сохранить защищаемые электродвигатели в исправном состоянии в аварийных ситуациях) и более полно использовать нагрузочные возможности защищаемых машин.

3. Обоснована и реализована возможность выявления механических дефектов во вращающихся узлах асинхронных электродвигателей и в механической нагрузке в предаварийных ситуациях путем спектрального анализа тока статора.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Маркетинговый прогноз целесообразно строить на известных статистических материалах, опубликованных в официальных изданиях.

Используя технические показатели вновь разрабатываемого комплекса защит электродвигателей в сравнении с базовым объектом можно оценить ожидаемый годовой экономический эффект от его использования в производственных условиях:

Э = П [А (В_Б - В_Н) + Е_Н (С_Б - С_Н)] К_П ,

где А - среднее значение ущерба от аварии одного электродвигателя для владельца этого электродвигателя; В_Б и В_Н - доля электродвигателей, которые выходят из строя при использовании базового и нового устройства в год, соответственно; Е_Н - принятый нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (можно принять Е_Н = 0,15); С_Б и С_Н - оптовые цены базового и нового устройств, соответственно; П - парк электродвигателей; К_П - переходный множитель для цен разных лет.

В соответствии со статистическими данными, опубликованными в открытой печати, в среднем ежегодно выходят из строя 25% электродвигателей, установленных в отечественном сельском хозяйстве.

Средний ущерб от аварии одного электродвигателя в сельском хозяйстве оценивается в 150 руб. (в ценах 1980 г.) [Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1982.].

Пусть при использовании нового устройства аварийность электродвигателей снизится и будут выходить из строя ежегодно не более 10% электродвигателей.

Средняя оптовая цена базового образца защиты электродвигателя - теплового реле составляет 7 руб. (в ценах 1980 г.), а нового устройства защиты - 130 руб. (в тех же ценах).

Парк электродвигателей в сельском хозяйстве России составляет 12,5 млн. штук [Курбатова Г.С. Электродвигатели для сельского хозяйства. - М.: Энергоатомиздат, 1983 г.].

С учетом реальных экономических возможностей владельцев электродвигателей, использование нового устройства защиты можно считать целесообразным лишь для наиболее ответственных электродвигателей, которые составляют около 5% всего парка электродвигателей.

Для перехода к современным ценам от базисных цен 1980 г. можно воспользоваться переходным множителем, усредненное значение которого можно принять равным 20.

Таким образом, ожидаемый экономический эффект от использования новой системы защиты в отечественном сельском хозяйстве составляет:

Э = 12,5 х 10⁶ х 0,05 [150 (0,25 - 0,1) + 0,15 (7 - 130)] 20 = 50 х 10⁶ руб. = 50 млн. руб.

Расчеты экономической эффективности применения системы защиты электродвигателей в других отраслях хозяйства страны не приведены в связи с тем, что статистические данные, необходимые для выполнения расчетов, запрещены к опубликованию в открытой печати. и не могут быть использованы в данном проекте.

Для ориентировочных оценок можно считать, что экономический эффект от использования нового устройства в отечественном сельском хозяйстве составляет 20% общего экономического эффекта, который мог бы быть получен при использовании нового устройства во всех отраслях хозяйства страны (промышленность, строительство, металлургия, транспорт и др.). Таким образом, общий годовой экономический эффект мог бы составить около 250 млн. руб.

Для оценки срока окупаемости можно воспользоваться общепринятым упрощенным показателем срока окупаемости проекта:

n_У = СI / P_K .

Здесь n_У - упрощенный для целей прогнозирования показатель срока окупаемости; СI - размер инвестиций (можно принять равным стоимости проекта, т.е. 3,5 млн. руб.); P_K - ежегодный чистый доход.

Ежегодный чистый доход можно оценить так:

P_K = CPxW = 2,5 х 400 = 1000 тыс. руб.,

где СР - цена выпускаемой системы контроля параметров и защиты электродвигателей АКЗ-2002 (для целей прогнозирования можно принять СР = 2,5 тыс. руб.); W - ежегодный выпуск системы контроля параметров и защиты электродвигателей АКЗ-2002 (учитывая реальные условия производства микроэлектронной аппаратуры в г. Вологда можно принять W = 400 изделий в год).

Тогда n_У = СI / P_K = 3500 / 1000 = 3,5 года.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Новые предлагаемые методы и технические средства релейной защиты электродвигателей за счет уникальных свойств предупреждать о приближении возможного повреждения электродвигателя и чрезвычайно быстро выявлять уже возникшие повреждения значительно повышают надежность работы систем электроснабжения в целом. Если в результате внедрения новых разработок удастся снизить повреждаемость электродвигателей хотя бы в два раза (с 10-20% до 5-10% общего парка в год), то это обеспечит снижение вероятности возникновения крупных аварий в энергосистемах на 20-25%. При этом можно отказаться от части горячего резерва генерирующих мощностей, линий электропередачи и трансформаторов. Все это обеспечит снижение себестоимости электроэнергии за счет снижения трудозатрат персонала, уменьшения потребления природных топливно-энергетических ресурсов и создаст условия для улучшения экологической обстановки.

Потребность в новых высокоэффективных системах защиты электродвигателей можно оценивать по реальному парку действующих электродвигателей. Определить точное количество электродвигателей в стране в настоящее время не представляется возможным, но приближенные оценки с приемлемой для инвестиционного проекта точностью можно сделать опираясь на сведения об объемах выпуска электродвигателей отечественными заводами, содержащимися в публикациях генерального конструктора  ВНИИ Электромашиностроения Радина В.И., других сотрудников этого института и в рекламных материалах заводов.

Сельское хозяйство традиционно потребляет около 30% выпускаемых электродвигателей. Это, примерно, 3,2 млн. штук в год [Курбатова Г.С. Электродвигатели для сельского хозяйства. - М.: Энергоатомиздат, 1983 г.]. Следовательно, годовой объем выпуска электродвигателей - около 10 млн. штук. Это соответствует и сведениям, приведенным в рекламных материалах основных производителей электродвигателей: Владимирского электромеханического завода, Корпорации Сибмотор и С-Петербургского завода “Электросила” .

Учитывая, что в среднем по всем отраслям хозяйства страны аварийность электродвигателей ниже, чем в сельском хозяйстве, и не превышает 15%, общий парк электродвигателей в стране составляет около 67 млн. штук.

Если 5% электродвигателей целесообразно оснастить новыми современными средствами защиты, то потребность в этих системах, а следовательно, и объем продаж может составить 3.3 млн. штук. Это и может обеспечить двукратное снижение аварийности.

Новые потребительские свойства продукции

Уменьшение аварийности электродвигателей и повышение надежности систем электроснабжения промышленных предприятий.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Определяются требованиями правил устройства электроустановок и других нормативных документов, а также условиями эксплуатации средств релейной защиты.

Стадия и уровень разработки

Предлагаемые инвестиции

3,5 млн. руб.

Рынки сбыта

Российская Федерация

Возможность и эффективность импортозамещения

Имеется возможность полного высокоэффективного импортозамещения. Продукция зарубежных фирм не обладает свойствами предлагаемых средств релейной защиты.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

42

Дата поступления материала

06.12.2006