Энергосберегающие технологии в электроприводе

Применение автоматизированного электропривода на принципах частотно

го регулирования, с регулированием по обратной связи (давление, температура, скорость движения и т.д.) очень широко применяется в развитых странах мира, поэтому энергоэффективность развитых стран в разы превосходит нашу страну. Автоматизированный электропривод очень дорогое удовольствие, но принятые на государственном уровне жесткие решения по энергоэффективности рано или поздно заставят менеджмент предприятий вплотную заниматься этой проблемой.

Если считать надежность энергетического оборудования компонентом энергоэффективности, то применение ЧП и устройств плавного пуска увеличивают межремонтный пробег электродвигателей, увеличивают срок эксплуатации только по причине отсутствия пусковых токов (4,5 7 I_н); это уже большой вклад в энергоэффективность, при этом частично экономится электроэнергия и сохраняются динамические характеристики как сетей, так и электрических двигателей (особенно обмоток АД).

Если на этом вклад устройств плавного пуска (они дешевле ЧП в 10 раз) в энергоэффективность заканчивается, то для ЧП эти только начало. Если в систему управления электродвигателей с режимом работы S1 и с постоянной нагрузкой на валу, например 80% 5% окупаемость привода может растянутся до 12 лет (на западе цикл технического и технологического перевооружения), на электродвигателях с переменной нагрузкой колебания 40 50% ЧП может окупаться очень быстро.

Например горячее и холодное хозпитьевое водоснабжение.

Пик потребления:

07.00 -08.00 – пересмена, персонал моется, начинает работать столовая и т.д.

11.00-12.30 – обед;

15.00-17.10 пересмена, окончание работы дневного персонала и т.д.

19.00 – 20.20 – пересмена;

23.00 – 23.50 – пересмена.

Согласно требований СаНПин вода надлежащего качества в кранах в предприятиях должны быть всегда, давление в системе ≥3 кг∙с/см^2.

Цель исследования:

Определение эффективности установки преобразователей частоты на управление электроприводом насосной ХПВС.

Задачи исследования:

· обеспечение плавного пуска и снижение ударных нагрузок на сеть;

· снижение износа насосного агрегата;

· обеспечение заданного давления в системе ХПВС в круглосуточном режиме;

· обеспечение водой, вне зависимо от этажа и объема потребления;

· экономия электроэнергии;

· определение окупаемости внедрения ПЧ.

Решение:

Устанавливаем преобразователь частоты ACS350 АВВ на два насоса холодного водоснабжения с мощностью электропривода 37кВт, и на два насоса горячего водоснабжения с мощностью электропривода 18,5кВт, соответственно ПЧ на 40кВт и 20кВт.

Стоимость ПЧ 40кВт – 176 тыс.рублей;

Стоимость ПЧ 20кВт – 87 тыс.рублей.

Система управления с ЧП выполняет функции поддержания заданного давления встроенным ПИД-модулем независимо от расхода воды, при этом задаем пределы регулирования частоты от 0,1 Гц до 65 Гц, с шагом 0,1 Гц.

Насосы работают в взаимосвязанном режиме АВР.

Потребление до внедрения в сутки:

НХПВС – 384 кВт∙ч;

НГВС – 180 кВт∙ч.

Эффект от внедрения:

НХПВС – 276 кВт∙ч;

НГВС – 86 кВт∙ч.

Не задаваясь в издержки эксплуатации определяем сумму сэкономленной электрической энергии в сутки:

W _э.с. = (384-276)+(180-86) =202 кВт∙ч

Режим работы насосов постоянный, т.е. Т=8760ч.

W _э.г. = = 73730 кВт∙ч

С =Ц∙ W _э.г. (8)

С = 1,3∙73730 = 96000 рублей/год.

Затраты на приобретение:

З_п = 176х2+87х2 = 526 тыс.рублей.

Срок окупаемости без учета эксплуатационных издержек:

Т_ок = =5,5 года.

Снижение потребляемой мощности:

∆Р_хв = 9 кВт;

∆Р_гв = 7,8 кВт.

Для широкого внедрения ЧП мешает его высокая цена, особенно в нашей стране.

Выводы:

Теоретические исследования показали, что внедрение ЧП дает очень резкое снижение потребляемой активной мощности до 25%, а суммарной мощности до 32,5%, но относительно дорогие.

Схема управления электроприводом насосов с ЧП показан в графической части лист 10.

Применение энергосберегающих технологий в сфере искусственного освещения и эффективного автоматизированного электропривода на базе частотных преобразователей дают значительную экономию электроэнергии и ведут к значительному повышению энергоэффективности. Если в первом случае

экономия достигается за счет уменьшения потребляемой мощности, где мощность

величина постоянная, то во втором случае потребляемая мощность величина переменная. Экономия достигается за счет точности и скорости обработки информации на микроуровне на изменение параметров расхода и давления в системе водоснабжения.

Применение автоматизированного электропривода на основе микропроцессорной технике расширяет функциональные возможности электропривода и дает возможность их программирования, но широкое применение не возможно, т.к. оборудование очень дорогое, любящее чистоту, соблюдения режима терморегулирования и туманны вопросы окупаемости.

Если на данный момент потребление систем освещения в общезаводском уровне потребления составляет ~ 4% (2003 году доходило до 12,05%) в среднесуточном объеме потребления.

Частотные преобразователи (их применение) составляет и того меньше.

 

Заключение

При проектировании электроснабжения завода технического углерода, были проведены следующие расчеты: определение расчетных электрических нагрузок, выбор силовых трансформаторов и компенсирующих устройств, выбор схемы внешнего электроснабжения предприятия, расчет токов короткого замыкания, выбор и расчет устройств релейной защиты и автоматики, выбор и проверка электроаппаратуры, экологичность и безопасность проекта, экономический расчет.

Нагрузка цеховых трансформаторов завода рассчитывалась исходя из расчетных нагрузок цеховых потребителей с учетом дальнейшей модификации расширением мощности потребителей электрической энергии. Расчетная нагрузка использовалась при выборе сечений питающих кабелей, для выбора коммутационной, защитной аппаратуры и компенсирующих устройств. Для определения ожидаемых нагрузок насосной оборотного водоснабжения применялись усовершенствованные методы расчета электрических нагрузок, в котором использовались статически более достоверные значения.

Число и мощность силовых трансформаторов цеховых подстанций определяется с учетом следующих факторов: расчетной нагрузки цеховой трансформаторной подстанции, категории надежности электроснабжения потребителей, компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ, экономической загрузки трансформатора, перегрузочной способности в послеаварийном режиме. При распределении электрических нагрузок цехов по трансформаторам удалось достичь рациональной загрузки трансформаторов в нормальном режиме с учетом минимально необходимого резервирования.

Экономический расчет показал экономическую эффективность выбранного варианта электроснабжения завода. Критерием экономичности схемы электроснабжения является минимум приведенных затрат.

В исследовательской части настоящего проекта были рассмотрены вопросы энергоэффективности предприятия, расчет и выбор энергосберегающих

светильников и эффективного автоматизированного электропривода на конкретных примерах.

Выводы:

Целью данного дипломного проекта было проектирование системы электроснабжения завода технического углерода на основе исходных данных, а также на основании одного из главнейших критериев оценки спроектированной сети, как коэффициент реактивной мощности (РМ) tgφ на границе балансовой принадлежности с ЭСО, значение которого равнялась tgφ_с = 0,4, а также на основание двух экономических критериев оценки как срок окупаемости Т_ок и уменьшении доли электроэнергии в себестоимости (Эс) продукции за счет источников собственной генерации.

В результате проделанной работы были получены следующие результаты:

· tgφ_расч = 0,328;

· Т_ок = 3 года;

· Э_с = 35%.

 

 

 

 

Список использованной литературы

1 Электротехнический справочник: В 4-х т. Т4/ под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). – 8-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ 2002. – 696 с.

2 Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М.,2003. – 214с.

3 Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов.

4 Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат,1990. – 576с.

5 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608с.: ил.

6 Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Энергоатомиздат,1998. – 800с.: ил.

7 Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общ. ред. А.А. Федоров и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн – 1. Проектно – расчетные сведения. М., «Энергия». 1973.

8 Белоруссов Н.И. и др. Электрические кабели провода и шнуры: Справочник/ Н.И. Белоруссов, А.Е. Саакян, А.И. Яковлева; Под ред. Н.И. Белоруссова. – 5 изд., прераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат,1987. – 536с.;ил.

9 Правила устройства электроустановок/ Минэнерго СССР. – 6-е изд., перраб. и доп. – М.: Энергоатомиздат.

10 Электротехнический справочник: В 4-х т. Т1 Общие вопросы. Электротехнические материалы/ под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. – 9-е изд., стер.– М.: Издательство МЭИ 2003. –440 с. ил.

11 Электротехнический справочник: В 4-х т. Т2 Электротехнические изделия и устройства/ под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. И.Н. Орлов). – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ 2003. – 518 с.

12 Электротехнический справочник В 4-х т. Т3 Производство, передача и распределение эл. энергии/ под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). – 8-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ 2002.– 964 с.

13 Григорьев В.В., Киреева Э.А. Справочные материалы по электрооборудованию систем электроснабжения промышленных предприятий. – М.:Энергоатомиздат. 2002.

14 Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: Учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов, 2-е изд., перераб. И доп./В.М. Блок. – М.: Высш. шк., 1990. – 380с. ил.

15 Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб. для проф. учеб. заведений./ Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин, В.А.Яшков – М.: Высш.шк., 2001. – 336 с.: ил.

16 Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.: ил.

17 Беляева Е.Н. Расчет токов КЗ. –2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат,1988. – 136 с.: ил.

18 Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов по спец. «Электроснабжение». – 3-еизд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк.1991.-496 с.: ил.

19 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Госэнергонадзор Минэнерго России.-СПб: ООО Альтернативная Полиграфия,2003.- 312с.

20 Балаков Ю.Н. Проектирование схем электроустановок: Учебное пособие для вузов.–2-е изд., стереот.–М.: Издательский дом МЭИ,2006.–288с.,ил.

21 Басс Э.И. Релейная защита электроэнергетических систем: Учебное пособие/Под ред. А.Ф.Дьякова.–М.: Издательство МЭИ,2002.–296с.,ил.

22 Железко Ю.С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов.–М.: Изд-во НЦ ЭНАС,2002.–280с.:ил.

23 Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Учебник для техникумов. М., «Высш. Школа», 1975.–360с.: ил.

24 Рекус Г.Г. Электрооборудование производств: Справ. пособие / Г.Г.Рекус. –М.: Высш.шк., 2007. –709стр.:ил.

25 Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/С.В.Белов, А.В.Ильницкая, А.Ф.Козьяков и др.; Под. общ.ред. С.В.Белова. 4-е изд., испр. и доп.–М.: Высш. шк., 2004.– 606с.: ил.

26 Справочник по электропотреблению в промышленности. Под ред. Г.П.Минина и Ю.В.Копытова. 2-е изд.перераб. и доп.–М.: Энергия, 1978.–496с.: ил.

27 Ларина Э.Т. Силовые кабели и кабельные линии.–2-е изд.Энергоатомиздат, 1996.

28 Киреева Э.А., Юнес Т., Айюби М. Автоматизация и экономия электроэнергии в системах промышленного электроснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1998.

29 Безопасность жизнедеятельности. Промышленная и экологическая безопасность, безопасность в техногенных чрезвычайных ситуациях. Курс лекций/В.Г.Калыгин, В.А.Бондарь, Р.Я.Дедеян; Под ред. В.Г.Калыгина.–М.: Химия, КолосС, 2006.–520с.: ил.–(Учебник и учеб.пособия для студентов высш.учеб.заведений).

30 http://www.kgeu.ru

31 http://www.eur.lighting.philips.com

32 http://www.electroprofi.ru

33 http://www.mpei.ru