Внедрение частотно-регулируемого электропривода – изюминка энергоэффективности

Внедрение частотно-регулируемого электропривода – изюминка энергоэффективности

 

Теперь уже можно с уверенностью утверждать, что у каждой страны в процессе экономического развития был такой период, как недооценивание необходимости и возможности экономить энергию. Столь распространенное мнение приводило большую часть потребителей и производителей к нерациональному использованию энергии, и как следствие, к энергетическому, а затем и к экономическому кризису.  Да, даже к кризису, потому что конкурентоспособность производства непосредственно зависит от эффективности применения первичного энергетического ресурса.

Вывод очевиден: повышение энергоэффективности – это и есть дополнительная энергетическая мощность. Ведь за счет экономии и рационального использования можно получить дополнительную энергию, не наращивая при этом существующих мощностей по ее производству. Ее можно будет использовать при реализации иных проектов или передать другому  потребителю на выгодных для себя, разумеется, условиях.

 Конкретный пример оценки эффективности внедрения частотно-регулируемого привода (ЧРЭП) насосов и вентиляторов, как основных технологических потребителей электроэнергии,  привели в докладена Международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК» в Минске кандидат педагогических наук Н.П. Коровкина и кандидат технических наук Н.Н. Пустовалова  – доценты Белорусского государственного аграрного технического университета.

 

Высокие темпы прироста потребления электроэнергии по сравнению с другими видами энергоносителей являются мощным стимулом развития экономики страны, основанном на внедрении передовых энерго- и ресурсосберегающих технологий, повышении уровня автоматизации и регулирования производственных процессов.

Анализ электробаланса предприятий показывает, что основными статьями расхода электроэнергии являются, в %: силовое электрооборудование – 28,7; электротехнология – 26.34; освещение – 16,5; вентиляция – 10,5. В сумме они составляют более 80% всей расходной части. Следовательно, именно здесь сосредоточены основные ресурсы экономии электроэнергии.

Из всей электроэнергии, потребляемой электроприводом, 40% приходится на электроприводы насосов и вентиляторов. Диаграмма передачи мощности от источника (например, трансформаторная подстанция) к потребителю (например, система водоснабжения) в упрощенном виде приведена на энергетической диаграмме рис. 1.

 

Рис. 1 − Энергетическая диаграмма

 

На энергетической диаграмме приняты следующие обозначения: Тр – питающий трансформатор со счетчиком отпускаемой энергии Сч.эн.; Лин. – подводящая линия; Дв. – электродвигатель; Нас. – рабочая машина (насос); Маг. – технологический орган (гидравлическая магистраль) с измерителями потребляемой энергии – расходомером Расх. и манометром Ман.    

Каждая ступень преобразования и передачи энергии независимо от способа реализации сопровождается потерями ΔР, значения которых существенно зависят от конкретного оборудования и режимов его работы.

Приведенная энергетическая диаграмма указывает пути энергосбережения:

− подача потребителю энергии, необходимой мощности Рвых;

− выбор рационального с технической и экономической точек зрения типа регулируемого электропривода, позволяющего управлять скоростью в нужном диапазоне с минимальными потерями ΔРдв;

− выбор рационального с технической и экономической точек зрения управления координатами, образующими потребляемую технологическими машинами мощность.

Так, например, можно управлять давлением в гидросистеме путем дросселирования или путем регулирования частоты вращения вала насоса. Первый способ регулирования обусловливает невысокий КПД технологического процесса и значительные потери электроэнергии, что приводит к износу трубопроводов самих механизмов, большим токам в пусковых режимах электроприводов и, вследствие этого, к частым и дорогостоящим ремонтам с большими затратами.

В электроприводе насосов обычно используется короткозамкнутый асинхронный электродвигатель, скорость которого целесообразно регулировать, влияя на частоту и амплитуду питающего напряжения (частотное регулирование). Переход от нерегулируемого асинхронного электропривода к электроприводу с регулируемой частотой вращения позволяет не только снизить потребление электроэнергии за счет оптимизации технологического процесса, но уменьшить износ технологического и электрического оборудования, повысить надежность его эксплуатации, увеличить ресурс. При частотном регулировании скорости двигателя последний питается от электрического преобразователя Эл.пр., благодаря чему Рвых(t) ≈ Ропт(t), а все потери ΔР будут минимальны, т.е. Рвых(t)/Рвх(t) будет максимальным при всех режимах и для любого момента времени.

Итак, целесообразным подходом к энергосбережению во всех технологиях, в которых используется электромеханическое преобразование энергии, является применение частотно-регулируемого электропривода (ЧРЭП).

Целью работы явилось определение эффективности при установке ЧРЭП на насосных агрегатах. Расчет эффективности производился следующим образом.

Мощность, потребляемая насосным агрегатом до установки ЧРЭП:

Здесь Рф − потребление электрической мощности до установки ЧРЭП, кВт; Qн− номинальная производительность насоса, м3/ч; Нн − номинальный напор, развиваемый насосом, м; ηдв − КПД двигателя; ηн − КПД насоса.

Мощность, потребляемая насосным агрегатом после установки ЧРЭП:

Здесь Рпч − потребление электрической мощности после установки ЧРЭП, кВт; Qт − требуемая производительность насоса, равная, м3/ч; Нт − требуемый напор, развиваемый насосом, м; ηпч − КПД преобразователя частоты.

Потребление электроэнергии до установки ЧРЭП:

Тр − время работы в году, час.

Потребление электроэнергии после установки ЧРЭП:

Wпч = Рпч Тр

Экономия электроэнергии в год составит:

Стоимость сэкономленной электроэнергии:

Э = ΔW∙ C, руб.

С − стоимость кВт∙ч электроэнергии, руб./кВт∙ч. Стоимость кВт∙ч электроэнергии была принята 170 руб./кВт∙ч.

При ориентировочном определении капитальных вложений (К) согласно стоимость проектных работ – 4%, монтажных − 3%, пуско-наладочных – 5% от стоимости оборудования (Собор., т. руб.).           

К = 1,12Собор., т. руб

Срок окупаемости: 

Sо= К/Э, мес.

Исходные данные для расчета эффективности мероприятия при внедрении ЧРЭП на насосных агрегатах приведены в табл. 1.

Таблица 1. Паспортные данные насосов

Параметры оборудования

Насос перегрева воды

Насос подпитки

Насос охлаждения

Насос расхода сетевой воды

Qн, м3// сек

160

65

105

800

Нн, м

80

240

294

57

ŋ дв

0,925

0.925

0,925

0,925

ŋ п

0,65

0,65

0,65

0,67

Qт3// сек

90

50

90

500

Нт, м

80

220

240

40

ŋ пч

0,97

0,97

0,97

0,97

Тр,час в год

3840

3840

3840

8760

Собор.,103т. руб

100,5

150

270

330

В табл. 2 приведены данные расчета по определению экономической эффективности при установке ЧРЭП на насосных агрегатах.

Таблица 2. Показатели экономической эффективности

Наименование

насоса

 Рф,

кВт

Рпч,

кВт

Wф

кВт ч

Wпч

кВт ч

Δ W

кВт ч

Э,

103т.руб

K,

103т.руб.

So,

год.

Насос для ППВ*

58

34

222720

130560

92160

15667,2

11256

0,7

Насос подпитки

71

51,4

272640

197376

75264

12794,9

16800

0,13

Насос охлаждения

140

101

537600

387840

149760

25459,2

27000

0,1

Насос расхода сетевой воды

200

91

1752000

797160

954840

162638

33000

0,2

 

*Насос для приготовления перегретой воды

Произведенные расчеты показывают, что, кроме известных преимуществ ЧРЭП, таких как наиболее технологичные способы регулирования частоты вращения и момента вращения электродвигателей переменного тока, при использовании частотно-регулируемого электропривода достигается значительная экономическая эффективность.

www.energobelarus.by

 

  • Дата публикации: 13.04.2012
  • 1449

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться