Обоснование экономической эффективности

В настоящее время одной из наиболее затратных статей в себестоимости продукции в странах СНГ являются энергоносители. Постоянный рост цен на энергоносители снижает конкурентоспособность продукции отечественных производителей даже на внутреннем рынке. Эта проблема может быть успешно разрешена с помощью внедрения энергосберегающих технологий.

В нынешней экономической ситуации основное внимание уделяется не строительству новых промышленных объектов, а модернизации существующих. Наибольшую экономическую эффективность можно получить, обеспечив регулирование производительности мощных механизмов.
Мы предлагаем применение преобразовательных управления высоковольтными электроприводами различных типов. Внедрение преобразовательных устройств позволяет:

  • экономить от 20 до 50 % потребляемой электроэнергии;
  • включать и выключать мощные электродвигатели практически неограниченное число раз;
  • повысить надежность работы технологического оборудования, а также снизить затраты на его ремонт;
  • обеспечить автоматизацию технологического процесса;
  • защитить питающую сеть от вредного воздействия мощного электродвигателя при пуске.
  • эксплуатировать механизмы в системах со слабыми сетями;
  • Наиболее перспективными областями применения регулируемых электроприводов являются: металлургия (насосы, вентиляторы, нагнетатели, воздуходувки, компрессоры, рольганги);
  • горнорудная и горно-обогатительная промышленность (вентиляторы, нагнетатели, транспортеры, шахтный подъем, технологические насосы, рудничные мельницы, конвейеры);
  • машиностроение (вентиляторы, компрессоры, конвейеры);
  • нефтегазовая промышленность (насосы, компрессоры);
  • энергетика (питательные и сетевые насосы, вентиляторы);
  • химическая промышленность (компрессоры, технологические насосы, вентиляторы, транспортеры);
  • цементная промышленность (вращающиеся печи, шламовые насосы, мельницы, вентиляторы);
  • коммунальное хозяйство (насосные станции, очистные сооружения).

Обоснование экономической эффективности внедрения ПЧСВ приведено на примере расчета экономической эффективности при внедрении электропривода комплектного ПЧСВ на вентиляторе главного проветривания.

Состояние вопроса :

В настоящее время регулирование производительности вентиляционных установок главного проветривания шахт осуществляется механическими средствами с помощью дроссельной заслонки или направляющего аппарата (НА).
Недостатки существующей системы следующие:

  1. Значительные потери электроэнергии. Причем потери растут с уменьшением полезной производительности по отношению к номинальному режиму. Физически, при снижении производительности вентилятора растет энергия, расходуемая на создание избыточного давления на дросселе. При полностью закрытой заслонке дросселя двигатель потребляет из сети энергию, расходуемую на преодоление сил механического сопротивления и создание давления на дросселе;
  2. Высокий уровень динамических нагрузок во время пуска. Пуск вентиляционной установки, из-за значительных маховых моментов рабочего колеса, требует специального разгонного устройства.
  3. Низкий уровень автоматики, что приводит к повышению вероятности возникновения аварийных ситуаций.

Суть предложения:

Нами предлагается внедрение преобразователя частоты для регулирования производительности вентилятора. Это позволит при полностью открытых заслонках производить регулирование частоты вращения приводного двигателя вентилятора изменением числа оборотов двигателя, а не механическими средствами.
Применение преобразователя частоты обеспечит:

  1. Возможность регулирования производительности вентилятора главного проветривания при полностью открытых заслонках за счет изменения частоты вращения приводного электродвигателя в наиболее экономичном режиме потребления электроэнергии.
  2. Плавный, частотный пуск и разгон электродвигателя вентилятора до заданной скорости, исключающий динамические и пневматические удары в вентиляционной системе.
  3. Снижение электродинамических ударных нагрузок при пуске в трансформаторно-фидерных цепях.
  4. Увеличение межремонтных циклов и надежности электрического коммутационного оборудования.
  5. Обеспечение возможности автоматического регулирования производительности вентиляционной установки по сигналу задания скорости от внешней системы регулирования. Например, в алгоритме зависимости от уровня выделения метана, зависящего от атмосферных и горно-геологических факторов.

Расчет:

Зависимость потребляемой мощности двигателя вентилятора от его частоты вращения является степенной функцией и имеет кубическую зависимость, а в относительных единицах P/Pmax – квадратичную. Ее вид показан на рисунке 1 справа (зависимость 2).

Рисунок 1 - Зависимость потребляемой мощности двигателя вентилятора от частоты вращения

Отрезком D Р показана разница между значениями потребляемых мощностей при двух способах регулирования производительности (вниз от номинальной):

  • дросселированием - кривая (1)
  • регулированием числа оборотов с помощью преобразователя частоты – кривая (2).

Исходные данные для расчета:

На исследуемом объекте положение механических аппаратов 40º (при полном закрытии 90º), т.е. существующий рабочий диапазон работы вентилятора Q/Qmax = 0,6…0,7.
1. При дросселировании (кривая 1) P/Pmax = 0,8…0,85;
2. При частотном регулировании (кривая 2): P/Pmax = 0,25…0,35; Принимаем P/Pmax = 0,3…0,4;
D Р  - разница между значениями потребляемых мощностей при двух способах регулирования производительности вентилятора.
Следовательно, D Р  = (0,8…0,85) – (0,3…0,4) = 0,55 … 0,4 ;
Принимаем  D Р  = 0,4…0,55 ;
Мощность двигателя  Рmax = 3200 кВт;
Время работы в год   Т = 8000 час;
Стоимость эл. энергии  С = 0,03 долларов США за кВт/час.
Разница между значениями потребляемых мощностей при двух способах регулирования производительности вентилятора D Р  = 0,4…0,55;
Годовая экономия электроэнергии Э составляет:

Э = Рмах *D Р* Т * С = 3200 * (0,4…0,55 ) * 8000 * 0,03 = 307 200…422 400 долл. США

При проведении анализа технологического режима электропривода и введении систем автоматического управления заданием скорости, надежность работы вентиляторной установки и экономический эффект могут быть увеличены.

© Харьковский электрощитовой завод
info@hez.com.ua :: контакты

Разработка сайта ЧАО "ХЭЗ"