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.

Эффект от внедрения ЧРП

ЭЭ ЧРП

Расчет эффекта от внедрения ЧРП для насосного агрегата химически-очищенной воды НХОВ.
Пример расчета энергоэффективности ЧРП для модернизированного насоса марки D125-480 (насос горизонтальный двустороннего входа с торцевыми уплотнениями DeLium 90 кВт на фундаментной плите с частотным преобразователем типа Веспер EI 7011-125Н -93 кВт).

Данные установленных насосов:
1. Номинальный расход 324 м3/час
2. Номинальный напор 80 м. вод. ст.
3. Номинальное число оборотов 1450 об/мин
4. Номинальная мощность электродвигателя 85 кВт.
5. При этом, согласно утвержденной режимной карте напор за насосами составляет 40 м. вод. ст.
6. Фактическая мощность электродвигателя при этом составляет 85 кВт.
7. Число часов работы насосов составляет 4260 ч.

Необходимая скорость вращения ротора насоса (n2) для достижения требуемого давления на стороне нагнетания, об/мин:

n2=n1×√(P2/P1);
n2=1450×√(40/80=1029,5:)

где: n1 =1450 об/мин – номинальное число оборотов;
P2 =40 м. вод. ст. – необходимый напор воды за насосом;
P1= 80 м. вод. ст. – номинальный напор.

Мощность электропривода насоса (N2) при частотном регулировании скорости вращения, кВт:

N2=N1× (n2/n1)^3;
N2=85×(1029,5/1450)^3=30,6 кВт:

где: N1=85 кВт – фактическая мощность.

Снижение мощности электропривода при частотном регулировании, кВт:

∆N=N1-N2;
∆N=85-30,6=54,4 кВт.

Годовая экономия условного топлива за счет использования ЧРП тут:

∆B=2x∆Nxbэxtгод:

где: bэ — планируемый удельный расход условного топлива на отпущенную электроэнергию на 2017 г. = 314,48 г/кВт*ч; электроэнергию на 2017 г. = 314,48 г/кВт*ч;
tгод– число часов работы электрооборудования в год.

ΔB = 2×54,4×314,48×10−6×4260 =143,7 тут (для одного насоса).

Экономический эффект
Так как насосов 2,
Э Т=2*ΔB 2017 *Ц/1000

Стоимость 1 тут на 2017 г. Ц=4288,78 руб./тут
ЭТ=2*143,7*4288,78/1000=1232,37 тыс. руб.

Полный срок окупаемости:
Срок окупаемости определяется по выражению:

Т=З/Э, лет
Т=6562,827/1232,37=5,33 года.

где: З= 6562,827 тыс. руб. – сметная стоимость проекта внедрения насоса с ЧРП.

Затраты на техническое обслуживание ЧРП не требуются.
Внедрение мероприятия снижает риск возникновения аварийных ситуаций и повышает надежность работы оборудования в целом.

Скачать pdf версию примера данного расчета >>>

Экономия тут на ТЭЦ

Экономия энергии в котельном цеху

Требование по экономии тут (повышении энергоэффективности) на ТЭЦ. Официальное!

«Персонал котельного цеха! Регулярная работа дробеочистки котлов I и II очереди дает экономию 1000 тонн условного топлива в год!»

Перевести тут в другие виды энергоносителей >>>

Программа перевода энергоносителей


Конвертер тут

Конвертер энергоносителей.

Автоматическая диаграмма перевода энергоносителей в условное топливо.

Программа Windows.

  • Windows 2000
  • Windows XP
  • Windows Vista
  • Windows 7
  • Windows 10

Размер дистрибутива – 4.5 МБ.

Язык интерфейса – русский.

Переводит:

  1. кВт/ч.
  2. гДж.
  3. Гкал.
  4. тонн мазута.
  5. тыс. м. куб. природного газа (Ухтинского месторождения).
  6. тыс. м. куб. природного газа (Тюменского месторождения).
  7. тонн угля (Печерского месторождения, марка Ж).
  8. тонн угля (Кузнецкого месторождения, марка Д).
  9. тонн угля (бурого).
  10. тонн ПБТ (пропан-бутан технический).
  11. т.у.т. (тонн условного топлива).

Скачать программу «Перевод энергоносителей» >>>