Оценка экономической эффективности внедрения чрп

В настоящее время предлагается множество методик оценки экономической эффективности использования ЧРП в различных сферах производственной деятельности.

Представленные методические рекомендации имеют цель выработать с высокой степенью достоверности решения о целесообразности применения ЧРП на конкретных объектах и обеспечить эффективное расходование средств направленных для решения задач энергосбережения.

Мощность, потребляемая электродвигателем насоса определяется по (3.1). Изменение основных параметров работы насосного агрегата при изменении скорости вращения рабочего колеса насоса ("формулы подобия") определяются по (3.2). В последнем соотношении индексы 1 и 2 относятся к сравниваемым режимам работы.

Для оценки необходимы исходные данные. Паспортные (номинальные) данные насоса и его приводного двигателя: мощность насоса, кВт; КПД насоса; напор насоса, м; подача насоса, м³/ч; мощность двигателя, кВт; ток двигателя, А КПД двигателя; сos двигателя.

Основные данные для расчета получают экспериментально при различных режимах работы насосного агрегата с помощью соответствующих технических средств.

1. Результаты замеров при полностью закрытой напорной задвижке: мощность P_min , кВт или ток I_min , А.

Замеры следует проводить максимально оперативно для исключения возможности перегрева двигателя.

2. Результаты замеров при полностью открытой напорной задвижке: мощность P_max , кВт или ток I_max , А, Q_max, м³/ч.

Замеры следует проводить во время максимального разбора воды (например: в 8…10 ч и 18…20 ч для жилых потребителей, в 13…15 ч для административных зданий и т.п.).

По полученным данным строится график зависимости потребляемой мощности АД Р от относительного расхода воды Q/Q_max при различных способах регулирования.

Для потребляемой мощности при дросселировании

P_дрос = Р_min + (Р_max - Р_min)·(Q/Q_max). (3.3)

Для потребляемой мощности при частотном регулировании

P_чрп = Р_max · (Q/Q_max)³. (3.4)

Зависимость потребляемой мощности при дросселировании P_дрос от относительного расхода Q/Q_max является практически линейной и строится на графике соединением точек Р_max и Р_min прямой линией.

Зависимость потребляемой мощности при использовании ЧРП P_чрп от относительного расхода Q/Q_max определяется соотношением (3.2) и строится по (3.4) с шагом, например, 0,25 (0, 0,25, 0,5, 0,75, 1,0).

Пример построения указанных зависимостей представлен на рис. 3.1. Для дальнейшей оценки необходима информации о загрузке насоса. Для этого строится усредненный суточный график расхода воды за типовые (примерно с одинаковым расходом воды) сутки. Замеры производят по расходомеру в течении 3…5 типовых суток. Интервал замеров устанавливается 1…4 ч (чем меньше, тем точнее усредненный график будет соответствовать реальному графику расхода воды). По результатам замеров строится усредненный суточный график расхода воды (рис. 3.7).

Оценка экономической эффективности внедрения ЧРП основана на определении разницы потребления электроэнергии при регу-лировании напора насоса путем дросселирования напорной задвижкой и при регулировании с помощью ЧРП.

Расчеты выполняются с использованием экспериментальных данных из таблицы замеров (рис. 3.7).

Определяется годовая экономия электроэнергии

где Δt_i – интервал времени между замерами, ч;

n – количество интервалов времени за сутки;

Т_с – число часов работы насоса в год.

Экономический эффект от замены дросселирования на ЧРП определяется с учетом тарифа Т_э, принятому на объекте в данной энергосистеме и с учетом поправочного коэффициента к_ср.

Снижение затрат на электроэнергию при замене дрос-селирования на ЧРП определяется

ΔС_э = к_ср ·ΔW_г·Т_э , руб./год.

Поправочный коэффициент к_ср, учитывает вид транспортируемой рабочей среды и установлен по результатам экспериментальных исследований для холодной воды 1,15; для горячей – 1,2; для воздуха – 1,1; для жидкого топлива 1,02.

Срок окупаемости средств, вкладываемых на замену дрос-селирования на ЧРП, определяется

где с_чрп – стоимость оборудования ЧРП и его установки, год.

При принятии решения о целесообразности внедрения ЧРП следует учитывать, что кроме экономического эффекта применение ЧРП реализует также следующие технические возможности:

- большую часть времени насосы работают при пониженных давле­ниях, что снижает утечки в сис­теме водоснабжения;

- снижается износ коммутационной аппаратуры, т.к. ее переключе­ния происходят при отсутст­вии нагрузки;

- снижается износ подшипников двигателя и насоса, а также крыль­чатки за счет плавного изменения числа оборотов, отсут­ствия больших пусковых токов;

- уменьшается опасность аварий за счет исключения гидравличе­ских ударов;

- обеспечивается одновременная защита двигателя от токов корот­кого замыкания, замыкания на землю, токов перегрузки, неполнофазного режима, недопустимых перенапряжений;

- снижается уровень шума, что особенно важно при расположе­нии насосов вблизи жилых или слу­жебных помещений;

- снижается износ запорной арматуры, т.к. большую часть вре­мени задвижки полностью от­крыты;

- упрощается дальнейшая комплексная автоматизация систем объ­ектов.

Экономия электроэнергии за счет замены

малозагруженных электродвигателей

Если средняя загрузка двигателя составляет менее 45% номинальной мощности, то замена его менее мощным двигателем всегда экономически целесообразна и проверка расчетами не требуется. При нагрузке двигателя более 75% номинальной мощности его замена нецелесообразна. При нагрузке электродвигателя в пределах 45…70% номинальной мощности целесообразность его замены двигателем меньшей мощности должна быть обоснована. С этой целью определяют суммарные потери активной мощности в системе электроснабжения и в электродвигателе до замены и после замены двигателя. Если окажется, что < , то такая замена целесообразна:

,

где - реактивная мощность, потребляемая электродвигателем из сети при холостом ходе, квар;

^,

здесь I_х.х - ток холостого хода двигателя, А; U_дв.ном – но- минальное напряжение двигателя, В;

k_з - коэффициент загрузки двигателя,

k_з = Р/Р_{дв.ном ,}

здесь Р - средняя нагрузка двигателя, кВт; Р_дв.ном – номи- нальная мощность двигателя, кВт;

- реактивная мощность двигателя при номинальной нагрузке, квар,

здесь _дв. - КПД двигателя при полной нагрузке, о.е; tgφ_ном - номинальный коэффициент реактивной мощно- сти двигателя;

k_ип - коэффициент изменения потерь (табл. 3.1), кВт/квар;

- потери активной мощности при холостом ходе двигате- ля, кВт,

- прирост активной мощности в двигателе при нагрузке 100 %, кВт,

здесь γ - расчетный коэффициент, зависящий от конструк- ции двигателя и определяемый из выражения

ΔР_{х.х отн.} - потери холостого хода в долях активной мощ- ности, потребляемой двигателем при нагрузке 100 %, о.е.