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 турбогенератора ТГ-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	140	120	1460	55

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 Р_ср – 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 по расчету данной формуле составляет 196 350 кВт•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=0,20·196 350=39 270 кВт·ч.

Денежная экономия будет равна:

S=39 270·7,5=294 525=0,29 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 10 % 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:

(946 841+0,4•946 841 )=1 325 577 тенге=1,3 млн. тенге.

Произведем расчет основных экономических показателей реализации данного проекта. Для этого принимаем дисконтную ставку і=12 %.

Чистая годовая экономия и ПС годовой экономии приведены в таблице 5.15

Таблица 5.15 – Экономия

Год	2015	2016	2017	2018	2019	2020	2021	2022
Чистая годовая экономия	00	294 525	294525	294 525	294525	294 525	294 525	294 525
ПС годовой экономии	00	262 969	234 794	209 637	187 176	1167 121	1149 216	133 228
Сумма ПС годовых экономий	1 344 140

Чистые капитальные инвестиции и ПС капитальных инвестиций приведены в таблице 5.16

Таблица 5.16 – Инвестиции

Год	2015	2016	2017	2018	2019	2020	2021	2022
Чистые капитальные инвестиции	1 325 577	0	0	0	0	0	0	0
ПС капитальных инвестиций	1 325 577	0	0	0	0	0	0	0
Сумма ПС капитальных инвестиций	1 325 577

Чистые денежные потоки и ПС денежных потоков приведены в таблице 5.17

Таблица 5.17 – Денежные потоки для IRR, млн. тенге

			Год	2015	2016	2017	2018	2019	2020	2021	2022
			Чистые денежные потоки	-1 325 577	294 525	294 525	294525	294 525	294525	294 525	294 525
			ПС денежных потоков	-1 325 577	262 969	234 794	209 637	187 176	167 121	149 216	133228
Сумма ПС денежных потоков		18 563 \

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)
39 270		294 525		1 325 577		18 563		1,01		12%		4,6