2.2 Обоснование установки частотного преобразователя на сетевыенасосы в кц-3 для уменьшения расходов электроэнергии на собственные нужды.
Обоснование применения частотно-регулируемого электропривода в системах водоснабжения, водоотведения, отопления и вентиляции
Электроприводы турбомеханизмов потребляют не менее 20-25% всей вырабатываемой электроэнергии в стране и в большинстве случаев остаются нерегулируемыми, что не позволяет получить режим рационального энергопотребления и расхода воды, пара, воздуха и т. д. при изменении технологических потребностей в широких пределах.
Силовое оборудование выбирается на максимальную производительность, в действительности же его среднесуточная загруженность может составлять около 50% от номинальной мощности.
Значительное снижение момента нагрузки при снижении скорости вращения приводного двигателя, характерное для рассматриваемых механизмов, обеспечивает существенную экономию электроэнергии (до 50%) при использовании регулируемого электропривода и позволяет создать принципиально новую технологию транспортировки воды, воздуха и т. д., обеспечивающую эффективное регулирование производительности агрегата. Кроме того, поддержание в системе минимально необходимого давления приводит к существенному уменьшению непроизводительных расходов транспортируемого продукта и снижению аварийности гидравлических и пневматических сетей.
Высокую эффективность внедрения частотно-регулируемого электропривода можно получить при использовании его в насосных, вентиляторных, нагнетательных установках.
В насосных станциях изменение производительности обычно осуществляется дроссельными заслонками на выходе насоса. На рис. 2.2 представлен сравнительный график мощности, потребляемой насосом, в зависимости от расхода при регулировании дросселированием и частотном регулировании. Разность между значениями этими кривыми при заданном расходе позволяет определить экономию энергии при частотном регулировании по сравнению с регулированием дроссельной заслонкой.
Рис. 2.2 Зависимость потребляемой мощности от расхода
Опыт применения частотно-регулируемых электроприводов в водоснабжении показывает, что можно сэкономить до 25% воды, что также дает значительную экономию эксплуатационных затрат.
Невысокие требования к качеству регулирования давления и расхода обуславливают возможность применения наиболее простых и, следовательно, относительно недорогих преобразователей. Положительным моментом является также то, что преобразователь частоты может быть легко внедрен в уже существующую установку без какой-либо реконструкции системы в целом. Сочетание высокой экономичности регулирования и относительно низкой стоимости оборудования обеспечивает минимальный срок его окупаемости (6-12 месяцев).
В целом, применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода в насосных и вентиляторных установках дает следующие преимущества:
• Экономия электроэнергии до 60%;
• Экономия транспортируемого продукта, за счет снижения непроизводительных расходов, до 25%;
• Снижение аварийности гидравлической или пневматической сети за счет поддержания минимально необходимого давления;
• Снижение аварийности сети и снижение аварийности электрооборудования за счет устранения ударных пусковых токов;
• Снижение уровня шума, создаваемого технологическим оборудованием;
• Удобство автоматизации;
• Удобство и простота внедрения.
Результаты применения преобразователей частоты:
• В жилищно-коммунальном хозяйстве
Опыт внедрения частотно-регулируемых электроприводов на насосных станциях показывает их весомые преимущества, в сравнении с нерегулируемым электроприводом насоса. Вот, далеко не полный перечень преимуществ регулируемого электропривода в насосных системах:
- Снижение энергопотребления до 60%
- Снижение расхода воды на 25%
- Устранение гидроударов, разрушающих систему водоснабжения
- Срок окупаемости нового оборудования 5-6 месяцев
Расходы электроэнергии на производственные нужды КЦ-3:
К расходу электроэнергии на собственные (производственные) нужды котельной относятся затраты на:
- электродвигатели тягодутьевых установок водогрейных котлов;
- электродвигатели сетевых, подпиточных насосов, насосов химводочистки и мазутного хозяйства;
- электродвигатели систем отопления и вентиляции производственных помещений;
- электродвигатели ремонтных мастерских;
- освещение производственных помещений и т.д.
Самым энергозатратным производством в котельной, являются затраты электроэнергии на перекачку сетевой воды, составляющие 50-75% от всего расхода электроэнергии на собственные нужды котельной, определялись по характеристикам насосов в зависимости от общего количества циркулирующей в сети воды (от 1250 до 3900 м3/ч) и числа работающих сетевых насосов (от 1 до 4).
В целях экономии электроэнергии потребляемой сетевыми насосами в котельной установим четыре преобразователя частоты. Марки РИТМ-В-500/120-3000-У1-IP30 , производитель –ЗАО «Электромаш», Россия.
Данная модель выбрана в связи с тем что, сетевые насосы приводятся электродвигателем 500 кВт.
Таблица 2.5 Характеристики РИТМ-В-500/120-3000-У1-IP30:
Входные параметры |
||||
Частота входного напряжения |
50/60 Гц ± 3% |
|||
Уровень входного напряжения |
3 кВ (-20% / + 15%) |
|||
Допустимое время отсутствия питания |
100 мс |
|||
Входной коэффициент мощности |
> 0.97 (при номинальной нагрузке) |
|||
КПД |
> 96% (при номинальной нагрузке) |
|||
Метод управления |
AC-DC-AC&DC (ШИМ) |
|||
Диапазон выходной частоты |
0 - 60 Гц |
|||
Точность выходной частоты |
0.1 Гц |
|||
Точность выходной частоты |
0.1 Гц |
|||
Выходные параметры |
||||
Мощность двигателя |
500 кВт |
|||
|
||||
Продолжение таблицы 2.5 |
||||
Полная мощность преобразователя |
630 кВА |
|||
Номинальный ток |
120 А |
|||
Количество последовательных силовых ячеек на фазу |
3 |
|||
Общие характеристики |
||||
Перегрузочная способность |
120% (1 мин), 150% (2 с), 160% (срабатывание непосредс |
|||
|
твенной защиты по перегрузке); для ЧП с высокой перегрузочной способностью(опционально): 150% (1 мин), 180% (2 с), 200%(срабатывание непосредственной защиты по перегрузке) |
|||
Время разгона/торможения |
6 – 1200 с |
|||
Аналоговый вход |
0 - 5 В, 0 - 20 мА, 4 - 20 мА |
|||
Аналоговый выход |
0 - 10 В, 0 - 20 мА, 4 - 20 мА вольтовый, токовый и частотный выходы |
|||
Аналоговый сигнал обратной связи |
0 - 5 В, 4 - 20 мА |
|||
Связь с ЦПУ |
Интерфейс RS-485 |
|||
Логический вход/выход |
24-канальный / 16-канальный |
|||
Защитные функции
|
Перегрузка по току, чрезмерная нагрузка, короткое замыкание, дисбаланс фаз, кратковременное пропадание напряжения питания, потеря входной/выходной фазы, перегрузка по напряжению, низкийуровень напряжения, перегрев, отключение по |
|||
|
|
|||
Продолжение таблицы 2.5 |
||||
|
внешней ошибке, автоматический байпас силовой ячейки |
|||
Окружающая среда |
||||
Температура окружающей среды в рабочем режиме |
0 °С ± +40 °С |
|||
Температура хранения и транспортировки |
-40 °С ± +70 °С |
|||
Охлаждение |
Воздушное, принудительное |
|||
Влажность |
< 90% (без конденсата) |
|||
Высота над уровнем моря |
< 1.000 м |
|||
Степень защиты |
P30 |
|||
Массогабаритные характеристики |
||||
Линейные размеры, мм (Д х В х Ш) |
3600x2200x1100 |
|||
Вес (кг) |
не более 4200 |
|||