Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Методи зниження споживання електроенергії на підприємстві

Скачати 87.72 Kb.

Методи зниження споживання електроенергії на підприємстві




Скачати 87.72 Kb.
Дата конвертації25.04.2017
Розмір87.72 Kb.

Методи зниження споживання електроенергії на підприємстві

Електроенергія є одним з найважливіших продуктів у індустріальному суспільстві. Дослідження показали, що середній прибуток, тривалість життя та інші важливі фактори рівня життя пов’язані зі споживанням електроенергії на душу населення в окремому регіоні чи в країні в цілому. Як і всі природні ресурси, енергетичні ресурси можуть виснажитися, тому важливо заощаджувати якомога більшу кількість енергії. Збереження електричної енергії є важливою частиною загальної тенденції щодо захисту навколишнього середовища.

Прибу́ток (англ. Profit) - сума, на яку доходи перевищують пов'язані з ними витрати. Чистий прибуток це прибуток після сплати податків. Прибуток також визначають як суму, на яку зріс власний капітал компанії за даний період у результаті діяльності цієї компанії.

Приро́дні енергети́чні ресу́рси - гідроенергія, геотермальна, ядерна, сонячна енергія, вітроенергія, енергія морських припливів і відливів, енергія біомаси та енергія, вироблена іншими нетрадиційними джерелами.

Природні ресурси - це сукупність об'єктів та систем живої та неживої природи, компоненти природного середовища, що оточують людину, які використовуються в процесі суспільного виробництва для задоволення матеріальних і культурних потреб людини та суспільства.

Електрична ене́ргія, або електроенергія - вид енергії, що існує у вигляді потенціальної енергії електричного й магнітного полів та енергії електричного струму. Завдяки зручній технології виробництва, розподілу й споживання, електрична енергія займає чільне місце серед інших видів енергії, що їх споживає людство.

Охоро́на довкі́лля (англ. environmental protection / control / conservation, нім. Umweltwissenschaften) - система заходів щодо раціонального використання природних ресурсів, збереження особливо цінних та унікальних природних комплексів і забезпечення екологічної безпеки.

Можна виділити наступні напрямки економії електричної енергії на виробництві:

- економія електроенергії зменшенням її втрат;

Еле́ктрика (від грец. ήλεκτρον - бурштин; раніше також громови́на ) - розділ фізики, що вивчає електричні явища: взаємодію між зарядженими тілами, явища поляризації та проходження електричного струму.

- енергозбереження засобами електроприводу;

- економія електроенергії методами компенсації реактивної потужності;

- економія електроенергії при експлуатації електрообладнання.

Основний спосіб зниження споживання електроенергії – її економія за рахунок зменшення втрат електроенергії в системах електропостачання (трансформаторах, лініях), а також за рахунок раціоналізації та вдосконалення технологічного процесу споживання електроенергії електродвигунами.

Втрати електроенергії в електромережі - це витрати електричної потужності при проходженні електричного струму через ЛЕП та електрообладнання системи електропостачання споживачів.

Техноло́гія (від грец. τεχνολογια, що походить від грец. τεχνολογος; грец. τεχνη - майстерність, техніка; грец. λογος - (тут) передавати) - наука («корпус знань») про способи (набір і послідовність операцій, їх режими) забезпечення потреб людства за допомогою (шляхом застосування) технічних засобів (знарядь праці).

Зменшення втрат електроенергії в трансформаторах можна досягти шляхом правильного вибору числа потужності трансформаторів; раціонального режиму їх роботи; виключення холостого ходу при малих навантаженнях. Для зменшення втрат в лініях живлення необхідно зменшити протікаючий через них струм. Це можливо при використанні резервних та паралельно працюючих ліній, а також при підвищенні напруги в мережі.

Особливе значення для економії електроенергії мають питання зниження електричного навантаження цеху в години максимуму енергосистеми.

В даний час основним споживачем електроенергії, близько 80% від електроенергії, що виробляється, є електропривод. Частка асинхронного електроприводу, в приводі машин і механізмів, складає близько 75 % з тенденцією до постійного збільшення. Енергозбереження в електроприводі є частиною загального процесу ефективного використання електроенергії і визначається трьома процесами:

- енергоспоживанням

- енерговикористанням споживаної енергії

- енергоуправління процесу енергоспоживання.

На рис. 2 ми бачимо основні шляхи реалізації енергозбереження засобами промислового електроприводу.

Рис.2. Основні шляхи реалізації енергозбереження засобами промислового електроприводу

Суттєвою альтернативою при керуванні технологічними процесами в агрегатах з асинхронними приводами може бути регулювання швидкості їх двигунів.

Технологі́чний проце́с - це впорядкована послідовність взаємопов'язаних дій та операцій, що виконуються над початковими даними до отримання необхідного результату.

З позиції теорії електричних машин та електропривода основним і найбільш економічним способом регулювання швидкості асинхронного двигуна є частотне керування ним.

Електр́ична маш́ина - електромеханічний пристрій для перетворення механічної енергії на електричну чи електричної на механічну, або електричної енергії одного роду чи з одними параметрами на електричну енергію іншого роду або з іншими параметрами.

Асинхро́нна маши́на (грец. α - не і συγχρονος - одночасний) - електрична машина змінного струму, у якої швидкість обертання ротора не дорівнює швидкості обертання магнітного поля статора (асинхронна).

Для реалізації частотного способу регулювання швидкості застосовують перетворювачі частоти.

Ще один з напрямків економії електроенергії – це компенсація реактивної потужності, яка дає можливість отримати значну економію енергетичних ресурсів і є частиною вирішення загальної проблеми підвищення ККД роботи систем електропостачання та поліпшення якості електроенергії. Найбільш дієвим і ефективним способом зниження споживаної з мережі реактивної потужності є застосування установок компенсації реактивної потужності (конденсаторних батарей, синхронних двигунів і синхронних компенсаторів). Компенсуюча здатність синхронного двигуна визначається навантаженням на його валу, напругою, підведеною до його затискачів, та струмом збудження.

При використанні для компенсації реактивної потужності конденсаторних установок, їх режим роботи повинен виключати можливість роботи підприємств із випереджальним коефіцієнтом потужності.

Конденса́торна устано́вка - електроустановка, що складаеться з конденсаторів, допоміжного електроустаткування (вимикачів, роз'єднувачів, розрядних резисторів, пристроїв регyлювання, захисту тощо), що належать до них, та ошиновки.

Коефіціє́нт поту́жності - безрозмірна фізична величина, що характеризує споживача змінного електричного струму з точки зору наявності в навантаженні реактивної складової. Коефіцієнт потужності показує, наскільки зсувається по фазі змінний струм, що протікає через навантаження, щодо прикладеного до нього напруги.

У зв'язку із цим найдоцільнішим є застосування автоматичного регулювання потужності конденсаторних установок з використанням регулятора коефіцієнта потужності DCRK / DCRJ — це цифровий пристрій, який виконує функції контролю і регулювання реактивної потужності системи і здійснює зчитування показів коефіцієнта потужності з високою точністю, на яку не впливають зміни властивостей електронних компонентів.

Цифровий пристрій (англ. digital device) - технічний пристрій або пристосування, призначене для отримання та обробки інформації в цифровій формі, використовуючи цифрові технології.

Електро́нні компоне́нти - складові частини, елементи електронних приладів. Побутова назва електронних компонентів - радіодеталі.

Автома́тика (грец. αύτόματος - самодіючий) - галузь науки і техніки, яка розробляє технічні засоби і методи для здійснення технологічних процесів без безпосередньої участі людини.



Компенсація реактивної потужності

Встановлення компенсуючих пристроїв (КП) в мережах промислових підприємств один з найбільш ефективних способів зниження втрат електричної енергії. Загальним завданням при проектуванні компенсації реактивної потужності є знаходження оптимального рішення, що відповідає мінімуму затрат на джерела та втрати електроенергії при виконанні всіх технічних обмежень, (для всіх режимів роботи значення напруги в усіх точках мережі та струмів на всіх її елементах не повинні виходити за допустимі межі і, окрім того, самі джерела реактивної потужності не повинні перевантажуватись).

Виконуючи розрахунок компенсації реактивних навантажень, необхідно прийняти до уваги такі обставини:

Для умов заводу доцільно використати як засіб компенсації реактивних навантажень конденсаторні батареї.

Здійснити установку конденсаторних батарей потрібно в вузлах максимально наближених до електричних навантажень. Таким вузлом, де

-практично можна здійснити установку, забезпечивши всі вимоги безпечності, можна лише на шинах низької напруги трансформаторної підстанції.

Трансформа́торна підста́нція (ТП) - електрична підстанція, яка призначена для трансформування електричної енергії в мережі змінного струму та для розподілу електроенергії.

-встановлюючи кондесаторні батареї, потрібно однаково розподілити їх потужності між збірними шинами підстанції, оскільки електричне навантаження розподілене рівномірно.


Рис. 7.1. Схема для розрахунку компенсації реактивної потужності
Оптимальне значення вхідної реактивної потужності QE1 визначається за формулою:

(7.1)

Сумарна необхідна потужність компенсуючих пристроїв:



(7.2)

Опір трансформаторів:

трансформатори ТМ-630/10:

(7.3)

Розраховуємо еквівалентні опори по схемі (рис 7.1); результати розрахунку наведені в таблиці.



(7.4)

Опір решти віток схеми визначаємо аналогічно.

Еквівалентний опір схеми:

(7.5)

Вхідна реактивна потужність для першої вітки:



(7.

Потужність електричного струму - фізична величина, що характеризує швидкість передачі або перетворення електричної енергії. Одиницею вимірювання потужності в CI є ват (Вт, W).

6)

Необхідна реактивна потужність БК:



(7.7)

Аналогічно визначаємо вхідну реактивну потужність та необхідну потужність КП для решти віток схеми (таблиця 7.1).

Розрахунок компенсації реактивної потужності Таблиця 7.1

Номер ТП

RКЛ

RТР

Rеі

1/Rеі

Qi

i

i

Тип КП




Ом

Ом

Ом




квар

квар

квар




1

0,0053

0,957

0,962

1,04

513,5

105,5

408

УКЛН-0,38-450-150УЗ

2

0,0193

0,957

0,976

1,025

516,5

103,1

413,4

УКЛН-0,38-450-150УЗ













2,065

1030

208,6

821,4



Наявність секцій керування КУ дозволить здійснювати керування в залежності від споживання реактивних навантажень по підприємству.

Конденсаторні установки даного типу комплектуються автоматичними мікропроцесорними регуляторами реактивної потужності. Регулятор передбачає два режими управління реактивною потужністю -ручний і автоматичний.

За допомогою ручного режиму здійснюється довільне керування потужністю КУ.

В автоматичному режимі виконується регулювання потужності установки в функції поточного значення cosⱷ.

Регулятор допускає попереднє мультипрограмування експлуатаційних параметрів (чутливість, діюче значення cosⱷ, час реакції, код управління – при необхідності і.т.і.)

Установки споряджаються пристроями захисту при:

- коливаннях живлячої напруги;

- струмовому перевантаженні;

- появі струмів вищих гармонік. Можливі комбінації цих захистів.

Установки захищені від перегрівання, мають термін гарантії 1 рік.

Знаходимо вигоду встановлення КБ.

Основна плата:

(7.8)

де D=0,058 кВт/квар;

m0 =0,27 грн./кВт*год.

Надбавка:



(7.9)

де К=1,3025



Повна плата:



(7.10)

Основна плата за споживання і генерацію реактивної потужності:



(7.11)

Прибуток внаслідок зменшення плати за реактивну енергію складає:



(7.12)

Термін окупності:



Отже, встановлення КБ вигідне.



Економічна доцільність встановлення ПЧ

Основний ефект від застосування частотних перетворювачів в системах регулювання – економія електроенергії. Економія електроенергії при змінних графіках навантажень з використанням регульованого електропривода для насосів в середньому складає 50 – 75% від потужності, яку споживають насоси при дросельному регулюванні. Аналогічна картина має місце при регулюванні вентиляторів. Застосування частотного пуску конвеєрів дасть можливість знизити на 20 – 30% потужність двигуна конвеєра. Застосування частотних перетворювачів, окрім економії електроенергії, дає ряд додаткових переваг, наприклад:

- плавний пуск і зупинка двигуна виключає шкідливу дію перехідних процесів (гідравлічний удар);

- пуск двигуна здійснюється при струмах, обмежених на рівні номінального значення, що підвищує довговічність двигуна, знижує вимоги до потужності мережі живлення та потужності комутуючої апаратури;

Електрична мережа (мережа живлення, електромережа) - взаємозв'язана мережа, призначена для постачання та розподілу електричної енергії від постачальників до кінцевих споживачів. Вона складається з генеруючих станцій, високовольтних ліній електропередач та розподільчих ліній, які доставляють енергію до розподільчих пристроїв підстанцій, ввідних пристроїв, ввідно-розподільчих пристроїв, та головних розподільчих щитів.

- реалізація систем регулювання параметрів регульованого технологічного обладнання;

- можлива модернізація діючих технологічних агрегатів без заміни основного обладнання і практично без перерв в його роботі.



Рис. 7.2. Схема роботи ЕП з ПЧ

Проведемо економічний ефект встановлення ПЧ на ЕП водяного насоса, який має потужність 55 кВт, а ККД механізму становить 80%. Технологічний процес передбачає роботу насоса з номінальною потужністю лише протягом 9 годин, а весь інший час – 50% потужності.

Спочатку розрахуємо споживану потужність при поточному способі регулювання (управління дросельною заслінкою).



(7.13)

Енергія яка споживається до встановлення ПЧ:



(7.14)

Враховуючи, що споживана потужність електродвигуна прямо пропорційна кубу продуктивності насоса, ККД насосної установки 0,8 і ККД ПЧ - 0,96 отримаємо:



(7.

Пряма́ пропорці́йність - стале відношення двох змінних величин. При збільшенні (зменшенні) однієї величини в декілька разів у стільки ж разів збільшується (зменшується) друга величина. Такі величини називаються прямо пропорційними.

15)

Споживання енергії з ПЧ при 100%:



(7.16)

Споживання потужності з ПЧ при 50%:



Споживання енергії з ПЧ при 50%:



Споживання енергії з ПЧ:



(7.17)

Вартість ПЧ серії VLT HVAC Basic FC 101 потужністю 55 кВт приблизно 67 тисяч гривень.

Вартість 1 кВт*год електроенергії Т = 1,03 грн/ кВт*год.

Визначаємо економію електроенергії за рік:



(7.18)

Знаходимо термін окупності ПЧ:





Отже встановлення ПЧ допомагає значно економити електроенергію.


Скачати 87.72 Kb.

  • Компенсація реактивної потужності
  • Економічна доцільність встановлення ПЧ