Расчет экономической эффективности внедрения преобразователей частоты для насосных агрегатов |
11.05.2009 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Данные Рекомендации составлены с целью оказания методической помощи сотрудникам предприятий, на которых планируются или уже проводятся мероприятия по энергосбережению и оптимизации технологических процессов. Расчеты, произведенные на основании Рекомендаций, позволяют сделать с высокой степенью достоверности вывод о целесообразности применения ЧРП на конкретных объектах и обеспечить эффективное расходование средств, выделяемых предприятием для решения задач энергосбережения. 1. Основные зависимости, характеризующие энергетику насосовМощность, потребляемая насосом: P = (Q * H * 9.81) / КПД , кВт , ( 1 ) где Q - производительность, м3/с; H - высота напора, равная сумме высот всасывания и нагнетания, м. водяного столба; КПД - коэффициент полезного действия установки, принимается по каталогу или паспорту. Изменение основных параметров работы насосного агрегата при изменении скорости вращения рабочего колеса насоса ("формулы подобия"): Р1 / Р2 = n13 / n23 ( 2 ) Н1 / Н2 = n12 / n22 ( 3 ) Q1 / Q2 = n1 / n2 ( 4 ) где n - число оборотов вала рабочего колеса в мин; Р - мощность, потребляемая насосом, кВт; Н - напор, создаваемый насосом, м вод. столба; Q - производительность насоса, м3/с. Индексы 1 и 2 относятся к первому и второму режимам работы оборудования соответственно. Для определения мощности, потребляемой приводным двигателем (Pд, Вт), при известном его токе, применяется следующая формула: Pд = 1,73 * Iд * U * Cos Ф ( 5 ) где Iд - ток фазы двигателя, А; U - напряжение двигателя, В; Сos Ф - коэффициент мощности двигателя. 2. Получение исходных данных для расчетаВспомогательными данными для расчета являются паспортные данные насоса и его приводного двигателя, занесенные в таблицу 1. Таблица 1. Паспортные (номинальные) данные насоса и его приводного двигателя
Основные данные измеряются при различных режимах работы насосного агрегата с помощью соответствующих технических средств и помещаются в таблицы, примеры которых приведенные ниже. Таблица 2. Результаты замеров при полностью закрытой напорной задвижке
Примечание: замеры при закрытой напорной задвижке следует проводить максимально оперативно для исключения возможности перегрева насоса. Таблица 3. Результаты замеров при полностью открытой напорной задвижке
Примечание: замеры при открытой напорной задвижке желательно проводить во время максимального разбора воды (в 8…10 ч. и 18…20 ч. при обслуживании коммунальной сферы, 13…15 ч. для административных зданий и т.п.) По данным таблиц 2 и 3 строится график зависимости потребляемой мощности Р от относительного расхода воды Q/Qmax при различных способах регулирования. Для потребляемой мощности при дросселировании можно записать выражение: Pдрос = Рmin + (Рmax - Рmin) * (Q/Qmax) ( 6 ) Для потребляемой мощности при частотном регулировании можно записать выражение: Pчрп = Рmax * (Q/Qmax)3 ( 7 ) Зависимость потребляемой мощности при дросселировании Pдрос от относительного расхода Q/Qmax (Q - текущий расход, Qmax - максимальный расход, указанный в таблице 3) получается на графике соединением точек Рmax и Рmin прямой линией, зависимость потребляемой мощности при использовании ЧРП Pчрп от относительного расхода Q/Qmax получается при вычислении выражения (7) с подстановкой в него измеренной ранее величины Рmax и нескольких значений Q/Qmax (например, от 0 до 1 с шагом 0,25). Пример такого графика приведен на Рис. 1. Для получения информации о загрузке насоса определяется график его работы по периодам времени с приблизительно одинаковой нагрузкой (расходом воды). Для измерений используется расходомер. Измерения суточного расхода производятся в течение 2-3 дней. По результатам таких замеров заполняется таблица 4. Полученные данные по суточному расходу усредняются и строится график суточного расхода воды. Пример такого графика приведен на Рис. 2. Таблица 4. Суточный и общий расходы воды
При затруднительности определения данных по суточному графику расхода воды (к примеру, из-за невозможности снятия данных о расходе каждые несколько часов или из-за отсутствия технических средств для автоматизации этого процесса, таких как самописец, регистратор и т.п.) допускается измерить только общий расход за несколько (7-10) дней и составить примерный вид суточного графика расхода воды. При этом необходимо учесть, что погрешность в вычислении величины сэкономленной электроэнергии составит 10…15 %. При расчетах принимается, что оборудование работает в режиме, при котором обеспечиваются нормальные параметры подачи воды, воздуха, газа с требуемыми давлением и температурой. 3. Расчет величины экономического эффектаРасчет экономической эффективности основан на определении разницы между величинами потребления электроэнергии при регулировании напора насоса путем дросселирования напорной задвижкой и при регулировании с помощью ЧРП. Для каждого ранее определенного периода работы i, в котором определена приблизительно постоянная загрузка насоса Qi, рассчитываются экономия мощности DРi = Рдрос i - Рчрп i. Величины Рдрос i и Рчрп i выбираются по рис.1 или рассчитываются по формулам (6) и (7). Величина расхода Qi берется из рис. 2. или таблицы 4. Затем определяется суммарная экономия электроэнергии за заданный временной интервал работы оборудования (к примеру, за сутки) по формуле: к DЭк = S DPi * ti , ( 8 ) i=1 где DЭк - экономия электроэнергии при применении ЧРП вместо дроссельного регулирования, кВт*ч; DPi - экономия мощности за i - й период (к примеру, с 0 до 4 часов), кВт; ti - время, в течение которого привод работает с постоянной нагрузкой Qi насоса (к примеру, 4 часа), час; к - число периодов времени с постоянными значениями DPi * ti (к примеру, 6 периодов). При круглогодичной работе насоса c приблизительно постоянным суточным графиком расхода годовая экономия электроэнергии DЭг определяется умножением DЭк на число дней работы насоса в году, т.е. можно принять DЭг = DЭк * 365. В случае наличия в году нескольких периодов времени с характерными суточными графиками расхода, к примеру, зима - лето и т.п., DЭк вычисляется для каждого такого периода, а DЭг получается как сумма сэкономленной электроэнергии DЭк по всем периодам, в которых действуют свои суточные графики расхода. Далее производится оценка стоимости сэкономленной электроэнергии по тарифу, действующему для предприятия в данной энергосистеме, с учетом факторов экономии, например, воды, воздуха, топлива. По имеющемуся опыту для оценки стоимости снижения расхода холодной воды может вводиться коэффициент 1.15, для горячей воды - 1.2, для воздуха - 1.1, топлива - 1.02 . Таким образом, экономия электроэнергии и ресурсов составит для холодной и горячей воды: СТээ = (1.15…1.2) * Тэ * DЭг, ( 9 ) где СТээ - стоимость сэкономленной электроэнергии и ресурсов, руб.; Тэ - тариф на электроэнергию в энергосистеме, руб./кВт*ч.; Для определения срока окупаемости, а, следовательно, оценки экономической эффективности применения ЧРП используется формула: Ток = СТчрп / СТээ где Ток - срок окупаемости установки ЧРП, год.; СТээ - стоимость сэкономленной электроэнергии и ресурсов за один год, руб.; СТчрп - стоимость ЧРП, руб. При принятии решения о целесообразности внедрения ЧРП следует учитывать, что кроме экономического эффекта от экономии электроэнергии применение ЧРП дополнительно обеспечивает следующее:
Давайте с Вами вместе оценим величину экономического эффекта от применения преобразователя частоты на насосном агрегате мощностью 75 кВт. Величина экономии электроэнергии при внедрении преобразователей частоты может составлять от 15 до 50 %. В среднем по опыту установки нами более 600 преобразователей эта величина при установке на насосах колеблется в районе 35-45 %. Для расчетов возьмем минимальную величину возможной экономии - 35 %. Е(1 год, кВт*ч) = 75 кВт * 35 % / 100 * 24 часа * 30 дней * 9 месяцев = 170 100 кВт*ч В денежном выражении при стоимости 1 кВт*ч = 58,46 коп. с НДС. Величина экономии составит: Е(1 год, руб.) = 170 100 кВт*ч * 58,46 коп. / 100 = 99440,46 грн. Стоимость преобразователя частоты серии VFD-F на 75 кВт составляет 3910.42 Euro с НДС (или 41724,82 грн. с НДС). Таким образом, срок окупаемости в этом случае составляет 41724,82 / 99440.46 *12 = 5,03 месяца. |
След. > |
---|