Энергоэффективность высоковольтного ЧРП

Лампочка от chatGPT

Частотно-регулируемый привод 6 кВ, известный также как переменно-частотный привод или частотный преобразователь, представляет собой электрическое устройство, используемое для управления скоростью и мощностью электродвигателей высокого напряжения. Благодаря преобразованию частоты и уровня сетевого напряжения, привод позволяет регулировать скорость вращения и характеристики двигателя в соответствии с требованиями процесса или рабочей нагрузкой.

Основные преимущества частотно-регулируемого привода 6 кВ включают:

  1. Улучшение процесса и повышение эффективности. Применение частотного привода позволяет точно контролировать скорость и расход оборудования (например, насосы, компрессоры, вентиляторы), что способствует оптимизации рабочих характеристик и повышению эффективности систем в целом.
  2. Снижение энергопотребления. Регулирование скорости двигателя обеспечивает экономию электроэнергии, так как привод позволяет снизить уровень мощности устройства или использует только необходимое количество энергии для выполнения задачи. Таким образом, износ оборудования снижается, а также снижаются эксплуатационные расходы.
  3. Более плавный пуск и остановка двигателя. Вместо резкой остановки или мгновенного запуска двигателя, частотный привод предоставляет возможность изменять скорость вращения постепенно, что минимизирует механическую нагрузку на оборудование и увеличивает срок службы.
  4. Улучшение контроля тока и снижение механической нагрузки на сеть. Применение частотного привода также позволяет снизить пусковые токи и создавать менее агрессивные механические ускорения на сети, которые облегчают менеджмент и планирование электроснабжения.

Таким образом, частотно-регулируемый привод 6 кВ является эффективным компонентом для управления электродвигателями, позволяющим оптимизировать процесс и снизить эксплуатационные затраты.

Наибольшую энергетическую эффективность демонстрируют комплексные системы регулирования на основе частотного привода, такие как, система каскадного управления электронасосами с помощью ПЧ 6 кВ.

Энергоэффективность ПСГ

ПСГ под турбиной

Бойлерная установка турбогенератора используется для подогрева сетевой воды. Качество работы бойлеров, конденсатных насосов бойлеров и сетевых насосов влияет на эффективность и экономичность всей турбоустановки. Установка современных сетевых подогревателей сокращает недогрев сетевой воды.

Износ подогревателей сетевой воды приводит к уменьшению поверхности теплообмена, что в свою очередь увеличивает недогрев воды до температуры насыщения и увеличению гидравлического сопротивления аппарата. Так как температура прямой сетевой воды, определяемая графиком теплосети, должна оставаться постоянной, то увеличивается давление пара в регулируемом отборе турбины и удельный расход теплоты на выработку электроэнергии. В конечном счете, снижается экономичность турбоустановки.

Расчет энергоэффективности ПСГ производится на основе расчетных формул, представленных в издании «Тепловые электрические станции» под ред. Лавыгина, 2007, и электронном издании «Теплообменники энергетических установок» К.Э. Аронсон, С.Н. Блинков и др.

При замене сетевых подогревателей ПСГ-1,2 на вновь монтируемые ПСГ-1300-3-8-1 (2 шт) величина недогрева сетевой воды составит Θ=3°С (принимается в среднем для исправного оборудования). В настоящий момент подогреватели из-за износа водяных камер и трубной части требуют замены (большое количество отглушенных трубок, коррозия крышек подогревателей).

Для поддержания температуры прямой сетевой воды на прежнем уровне необходимо снизить давление в отборе. Снижение давления в отборе составит ΔР.

Дополнительная мощность за счет снижения давления в отборе составит:

ΔN=Gотб•Δh•ηг                                                                                                    (1)

где Gотб — расход пара в отбор, т/ч; Δh — изменение энтальпии в отборе за счет повышения давления, кДж/кг; ηг — КПД генератора (принимается 0,98).

Дополнительная выработка электроэнергии в год:

ΔЭ= ΔN ⋅T,                                                                                                             (2)

где T – число часов работы в году подогревателей.

Годовая экономия топлива на отпуск электроэнергии:

ΔB= ΔЭ•b,                                                                                                              (3)

где b – удельный расход топлива на отпуск электроэнергии.

Исходные данные для расчета:

— расчетный недогрев сетевой воды до температуры насыщения   =3 °С (принимается в сред-нем для исправного оборудования);

— давление пара отбора P=0,14 МПа;

— расход сетевой воды через подогреватель, Gв=2000 т/ч;

— число часов работы в году подогревателей, T=4780 ч;

— расход пара в отбор, Gотб=86,0 Гкал/ч;

— удельный расход топлива на отпуск электроэнергии, b=337 г у.т. /кВтч

— тарифная ставка на электроэнергию 953,23 р./МВт*ч

Расчетные данные:

— снижение давления в отборе ΔP составит 0,009 МПа;

— изменение энтальпии в отборе за счет снижения давления Δh=29 кДж/кг;

— дополнительная выработка мощности за счет снижения давления в отборе по формуле (1) ΔN=1,42 МВт;

— дополнительная выработка электроэнергии в год согласно (2), ΔЭ=13,576*10 6 кВт*ч;

— годовой расход топлива на отпуск аналогичного количества электроэнергии ΔВ=4574 тут.

Итого, за год службы сетевых подогревателей ПСГ-1,2, при работе агрегата 4780 часов в год, снижение потребление ТЭР позволит получить:

— экономию тонн условного топлива – более 4574 тут;

— экономию природного газа – более 4000 тыс. м куб.

Экономия электроэнергии на ТЭЦ

ОПН ОРУ 110 кВ

Экономия электроэнергии на ТЭЦ/ТЭС и остальных промышленных предприятиях.

Энергетическая эффективность ТЭЦ в целом, касаемо электрической энергии.

Оптимальный выбор оборудования и его компоновка на тепловой электрической станции уменьшает потери электроэнергии, а также расход энергоресурсов.

Удельная величина расхода энергоресурсов для станции определяется как  соотношение потребления электроэнергии собственных нужд станции к  количеству выработанной электроэнергии. Собственные нужды станции определяются как совокупность потребления электроэнергии основным оборудованием станции (технологическое и силовое оборудование, системы АСУ  ТП, АИИС КУЭ, связи, оперативного питания, РЗА и т.д.) и вспомогательным  оборудованием (системы отопления, вентиляции и кондиционирования, освещения и т.д.). Количество выработанной электроэнергии напрямую зависит от конечных потребителей.

Для учета энергоресурсов на станции применена система АИИС КУЭ, которая  позволяет учитывать потребление электроэнергии, как собственными нуждами станции, так и потребителями.

Для экономии электроэнергии предусмотрены следующие мероприятия:

− применение современного электрооборудования на микропроцессорной базе;

− применение кабелей с медными жилами, которые имеют большую проводимость и, следовательно, исключают излишние потери электроэнергии при работе электроприемников;

−  выбор сечений проводов и кабелей, удовлетворяющих требованиям по допустимой потере напряжения;

−  организационные мероприятия (назначение ответственного за экономию электроэнергии, разъяснительные беседы с обслуживающим персоналом о экономии электроэнергии, расклейка информационных плакатов «Выходя гасите свет», «Экономь электроэнергию»).

Эффективность ГРП

ЭЭ ГРП

Эффективность ГРП или конкретнее энергетическая эффективность ГРП для ТЭЦ.

Режим работы ГРП – непрерывный.

ГРП имеет две линии.

Основным показателем, характеризующим коэффициент полезного  использования энергетических ресурсов при эксплуатации ГРП, является  величина максимальной производительности по газу, которая составляет на одну нитку – 25000 нм3/ч (при избыточном давлении 0,2  МПа), а минимальный – 700 нм3/ч  соответственно.

Данный показатель можно улучшить, обновив оборудование на новое и современное.

Замена оборудования и приборов автоматизации ГРП на более современное позволит стабилизировать давление газа на выходе из ГРП, стабилизировать работу автоматических регуляторов, установленных на котлоагрегатах, вести заданный режим работы котлоагрегатов при низком потреблении газа, а также для повышения надежности  работы станции в период вывода в ремонт резервной ГРП.

Регулирующие клапана, установленные на обеих нитках редуцирования ГРП, морально и физически  устарели и требуют замены. Текущее состояние клапанов приводит к большому пропуску газа при закрытом положении, что не позволяет поддерживать заданное давление газа за ГРП в период работы станции при низких нагрузках.

Вследствие этого в газопроводе после ГРП происходят постоянные колебания давления газа, что в свою очередь приводит к некорректной работе автоматических регуляторов давления газа, установленных на котлоагрегатах, и невозможности соблюдать заданный режим работы котла.

Замена регулирующих клапанов ГРП позволит вести заданный режим работы котлоагрегатов при низком потреблении газа, а также повысить надёжность работы станции в период вывода в ремонт резервной ГРП.

Замена фильтров перед регулирующими клапанами на 1-й и 2-й нитке приведёт к улучшению очистки газа от механических частиц, что позволит снизить износ всей  газовой арматуры котлоагрегатов.

Эффективность РОУ

Опросник на РОУ

Энергетическая эффективность редукционно-охладительной установки (РОУ). В настоящее время на некоторых ТЭЦ существует возможность производить растопку котлоагрегатов через РОУ на коллектор 14 ата. Однако, в связи со сложившимся отпуском тепла в паре потребителям, низкими расходами пара на СН (особенно в летнее время), расходы пара на коллектор 14 ата малы для полной утилизации растопочного пара, который приходится во время растопки направлять в атмосферу, и при этом разгружать производственный отбор на работающей турбине. Поэтому решение использовать растопочный пар на параметры 21 ата, переведя его дополнительно на коллектор 21 ата при соответствующем давлении, приведет к экономии как тепловой энергии, так и конденсата, и позволит не снижать экономичность работающих турбоустановок.

Средний расход пара 21 ата потребителю составляет 60 т/час;

Среднее количество растопок за год — 26;

Экономия пара (конденсата) за одну растопку — 130 т;

Стоимость ХОВ — 87,95 руб./т.

Годовой экономический эффект от экономии конденсата:

Ихов=130*87,95*26=297,27 тыс. руб./год;

Экономия тепловой энергии при использовании растопочного пара составит — 104,9 Гкал за одну растопку.

При этом годовая экономия условного топлива составит:

Враст= 104,9* 152,134*26*103=413,93 тут/год;

Где:

bт=152,134 кг/Гкал — норматив удельного расхода условного топлива на отпуск тепловой энергии.

Дополнительная теплофикационная выработка электроэнергии за счет дозагрузки промышленного отбора турбоагрегатов в период растопки:

Эотб=130*(818-724)*0,8*26/860=295,55*103 кВт•ч/год;

Где:

1оп=818 ккал/кг — энтальпия свежего пара при Р=115 кгс/см2 и Т=525 °С;

1отб=724 ккал/кг — энтальпия пара производственного отбора турбины ПТ-65-130;

К=860 ккал/кВтч — физический эквивалент-постоянная применяемая при расчете выработки электроэнергии (Горшков А.С. «Технико-экономические показатели тепловых электростанций»-3-е            изд., перераб. И доп. М.:Энергоатомиздат, 1984.-240 с., ил.);

П=0,8 — усредненный КПД проточной части турбины.

Повышение экономичности турбин при замещении конденсационной мощности теплофикационной составит:

Вцикл=295,55*(405,831 -267,324)* 103=40,94 тут/год;

Где:

bк=405,831 г/кВт•ч — плановый удельный расход условного топлива на отпуск электроэнергии в конденсационном режиме;

bт=267,324 г/кВт•ч — плановый удельный расход условного топлива на отпуск электроэнергии в теплофикационном режиме.

Суммарная годовая экономия топлива в результате реализации проекта

Вгод= Враст + Вцикл= 413,93+40,94=455,87 тут/год.

Перевести тут в стандартные виды топлива >>>

Сверху, на картинке, представлен опросный лист (ОЛ) на РОУ.

Один ЧРП на два насоса

ЧРП WILLO

Однолинейка ЧРП

Один частотный привод на два насоса сетевой воды, одинаковой мощности.

Схема реализована с помощью трех рубильников разъединителей.

Перечень элементов к схеме:

F1 — Предохранитель ПН-2 100/100 In = 100А – 3 шт.

KM1 — Контактор ПМЛ-5160ДМ-100А-220AC-Б-УХЛ4 – 1 шт.

QFM1 — Устройство мониторинга и защиты двигателя МД-4М – 1 шт.

QS1 — Рубильник ВР32-31В71250-32 УХЛ3 In = 100А – 2 шт

QS2 — Рубильник ВР32-31В31250-32 УХЛ3 In = 100А – 1 шт.

FC1 — Преобразователь частоты – 1 шт.

ЯРП — Шкаф коммутационный ЯРП 100П У3 IP54 – 1 шт.

М1 — Электродвигатель 55,0 кВт – 1 шт.

Реализация шкафа ЯРП представлена выше, на картинке.

Проектирование частотного привода

ЧРП willo

Требования к проектной документации на разработку частотных преобразователей (ЧРП).

Реализация проекта (установка частотных преобразователей — ЧРП) позволит снизить расход электроэнергии, внедрение мероприятия снижает риск возникновения аварийных ситуаций и повышает надёжность работы оборудования  в целом.

При разработке проектной документации предусмотреть:

  • Выбор частотного преобразователя соответствующей мощности для обеспечения безопасной и безаварийной работы.
  • Выбор коммутационной аппаратуры для обеспечения коммутации схемы в случае необходимости прямого пуска без частотного преобразователя.
  • При выборе коммутационной аппаратуры руководствоваться условиями производства переключений на отключенном оборудовании.
  • Приложить расчеты подтверждающие правильность выбора частотных преобразователей и коммутационной аппаратуры.
  • Выполнить расчет необходимого кабеля от питающей панели РУСН-0,4кВ до частотных преобразователей, от частотных преобразователей до электродвигателей.
  • Установку частотных преобразователей предусмотреть в помещении секции РУСН-0,4 кВ мазутонасосной.
  • Предусмотреть установку средств измерений потребленной электроэнергии.
  • Пульты управления частотного преобразователя разместить на лицевой панели щита мазутонасосной.
  • Предусмотреть установку датчиков с токовым выходом для измерения давления для плавного регулирования частоты вращения эл.двигателя.
  • Сохранить возможность управления насосом от существующих ключей управления.
  • Привязку вновь монтируемого оборудования к существующим схемам защит, блокировок и сигнализации.
  • Предусмотреть возможность пуска электродвигателей насоса напрямую от секции шин РУСН-0,4кВ.

Дополнительно выполнить разработку:

— принципиальных и монтажных схем питания вновь монтируемого оборудования;

— принципиальных и монтажных схем защит, автоматики и сигнализации;

— сводных спецификаций оборудования, изделий и материалов;

— схем прокладки кабельных трасс (силовых, контрольных и т.д.).

Разработанное детализированное техническое задание согласовать с заказчиком.