ЭСМ 3. Установка частотных преобразователей на электроприводы сливных насосов ПНД
Снижение потребления электроэнергии электродвигателями насосов, уменьшение износа и увеличение ресурса оборудования.
Подробный расчет технико-экономического обоснования установки частотного преобразователя рассмотрим на примере сливного насоса ПНД-2 турбогенератораТГ-11.
Тип сливного насоса ПНД-2 турбогенератора ТГ-11 8КСД 5х3. Технические характеристики насоса 8КСД 5х3 представлены ниже (Таблица 5.13).
Таблица 5.13- Технические характеристики насоса
| Наименование насоса | Параметры насоса | Параметры эл. двигателя | ||
| Подача, м3/ч | Напор, м | Частота вращения, об/мин | Мощность двигателя, кВт | |
| 8КСД 5х3 |
Режим работы насоса продолжительный (Рисунок 5.4). Регулировка подачи воды осуществляется задвижкой. Максимальная глубина регулировки расхода воды составляет 36%. Время работы с прикрытой задвижкой составляет 15% (630 ч/год) времени работы насоса.
Рисунок 5.4– График потребления электроэнергии насосом
Максимальная величина активной мощности - 29 кВт, минимальная - 27 кВт, средняя - 28 кВт. Таким образом, коэффициент загрузки электрического двигателя составляет:
Кз =Рср/Рн=27/55=0,49 о.е., (5.4)
где Рср – фактическая средняя нагрузка электропривода (насоса), кВт;
Рн – номинальная мощность электропривода, кВт.
Когда двигатель работает с пониженной нагрузкой, его коэффициент полезного действия (КПД) падает вследствие того, что создаваемый магнитный поток слишком велик по отношению к магнитному потоку, достаточному для создания вращающего момента, необходимого для преодоления момента нагрузки. Возрастает доля потребления реактивной мощности и, как следствие, снижается коэффициент мощности (Рисунок 5.5).
Рисунок 5.5 – График коэффициента мощности
В работу сливной насос 8КСД 5х3 приводит электропривод A82-4M. Коэффициент полезного действия электропривода при полной нагрузке составляет 91%. В свою очередь, как показано ниже (Рисунок 5.6), при фактической загрузке электропривода 49% коэффициент полезного действия двигателя снижается до 88%.
Рисунок 5.6 – КПД асинхронного двигателя
Предлагаемое решение
Предлагается реализовать регулирование выходных параметров рассматриваемого насоса за счет автоматического регулирования частоты вращения рабочего колеса насоса. Для реализации проекта предлагается установить частотный преобразователь Веспер E2-8300-075Н, который будет обеспечивать автоматическое регулирование скорости вращения двигателя.
Технические характеристики преобразователя частоты Веспер E2-8300-075Н приведены ниже (Таблица 5.14).
Таблица 5.14- Технические характеристики преобразователя частоты Веспер E2-8300-075Н
| Наименование | Технические характеристики |
| Тип сети | Трехфазная 3-х проводная |
| Входное напряжение (фазное / линейное) | 220 / 380 В |
| Рабочий диапазон входных напряжений (фазное / линейное) | 187-242 / 323-418 В |
| Частота | 50/60 Гц ± 5% |
| Мощность двигателя | 55 кВт |
| Полная мощность преобразователя | 75 кВА |
| Номинальный ток | 128 А |
| Рабочий диапазон выходных напряжений | Трехфазное 0 до ~380 В |
| Режим управления | U/f или управление вектором тока |
| Диапазон управления по частоте | от 0,1 до 650 Гц |
Применение ЧРП также дает ряд следующих дополнительных преимуществ, трудно учитываемых в денежном выражении:
- работа механизмов большую часть времени на пониженных частотах вращения с уменьшением циклических динамических и вибрационных нагрузок на подшипники, уплотнения, крепления, фундаменты механизмов и электродвигателей и соответствующим увеличением их ресурса и межремонтного пробега;
- снижение механических, гидравлических и электродинамических нагрузок при пусках и в переходных режимах до уровня безвредных;
- исключение бросков тока в обмотках электродвигателей при пусках и снижение величины пусковых токов до номинальных значений;
- поддержание оптимального гидравлического режима;
- исключение износа трубопроводной арматуры в связи со снятием с них регулирующих функций.
Экономическое обоснование
Объем электрической энергии, потребляемой сливными насосами, можно рассчитывать согласно формуле:
W=k∙P∙T, (5.5)
k – коэффициент использования сливногого насоса;
P – установленная мощность электродвигателя сливного насоса;
T – время работы сетевого насоса.
Годовое потребление электрической энергии сливными насосами составляет 242545кВт∙ч.
Экономию электрической энергии можно рассчитать согласно государственного норматива РК “Методические указания по управлению режимами системы теплоснабжения с насосами с частотным регулированием”. Для расчета принимает, что экономия составляет 40%. Экономия в 40 % была выбрана на основе опыта установки данных устройств.
Таким образом, экономия электроэнергии составит:
ΔW=0,40·242545=97018 кВт·ч.
Денежная экономия будет равна:
S=97018·6,4=620920тенге=0,6 млн. тенге.
Точную стоимость ЧРП можно определить только после проведения тендеров по данным проектам. Для расчетов используем ориентировочную величину.
Цена на ЧРП составляет 231993р или 964 841 тг [источник: http://preobrazovateli-chastoty.ru/
Стоимость доставки берется из расчета 20 % от стоимости оборудования, стоимость монтажа ЧРП берем 15 % от стоимости оборудования, стоимость пуско-наладочных работ берем 5 % от стоимости ЧРП.
Тогда общие капитальные затраты составят:
(869268+0,4·869268)=1216975 тенге=1,216 млн. тенге.
Произведем расчет основных экономических показателей реализации данного проекта. Для этого принимаем дисконтную ставку і=12 %.
Экономическая оценка
Чистая годовая экономия и ПС годовой экономии приведены в таблице 5.15
Таблица 5.15 – Экономия
| Год | |||||
| Чистая годовая экономия | 620 920 | 620 920 | 620 920 | 620 920,62 | |
| ПС годовой экономии | 554 393 | 494 994 | 441 959 | 394 606 | |
| Сумма ПС годовых экономий | 1 885 951 |
Чистые капитальные инвестиции и ПС капитальных инвестиций приведены в таблице 5.16
Таблица 5.16 – Инвестиции
| Год | |||||
| Чистые капитальные инвестиции | 1 216 975 | ||||
| ПС капитальных инвестиций | 1 216975 | ||||
| Сумма ПС капитальных инвестиций | 1 216975 |
Чистые денежные потоки и ПС денежных потоков приведены в таблице 5.17
Таблица 5.17 – Денежные потоки для IRR, млн. тенге
| Год | |||||
| Чистые денежные потоки | -1 226 975 | 620 920 | 620 920 | 620 920 | 620 920 |
| ПС денежных потоков | -1 226 975 | 554 393 | 494 994 | 441 959 | 394 606 |
| Сумма ПС денежных потоков | 668 976 |
Результаты расчета основных экономических показателей приведены в таблице 5.18
Таблица 5.18– Основные экономические показатели
| Ежегодные сбережения | Показатели осуществимости ЖЦ | |||||
| Электроэнергия (кВт∙ч) | Деньги (тенге/г) | Инвестиция (тыс.тенге) | NPV (тыс.тенге) | SIR | IRR | Срок окупаемости (г) |
| 620 920 | 1 216975 | 668 976 | 1,55 | 36% |