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 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 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%