Потужність, споживану насосом, знаходимо по формулі:
(5.2)
де Р – потужність, кВт;
Q – подача, м3/с;
Н – напір, м;
q - щільність;
g - прискорення вільного падіння;
З формули 5. 2 бачимо, що потужність знаходиться в прямій залежності від подачі та напору
На малюнку 5.1 показано зміну характеристик мережі при регулюванні подачі і напору насоса за допомогою дроселювання напірною засувкою, характеристика насоса при цьому залишається незмінною. Точка А є робочою точкою при максимальній подачі, при цьому потрібна потужність дорівнює: 1·1=1. Точка В є робочою точкою при 70% подачі: Q=0,7; Н=1,25. Потрібна потужність дорівнює: 0,7·1,25=0,875.
На малюнку 5.2 показана зміна характеристик при регулюванні продуктивності насоса шляхом керування швидкістю обертання внаслідок встановлення регулюємого електроприводу. При цьому характеристика насосу зсувається паралельно паспортній до початку координат, а характеристика мережі залишається незмінною. Точка А є робочою при максимальній подачі. Потрібна потужність дорівнює: 1·1=1. Точка В є робочою точкою при 70% . Потрібна потужність при цьому: 0,7·0,6=0,42.
На сьогодні вітчизняні виробники випускають наступні типи регулюємого електроприводу:
Для синхронних двигунів з напругою живлення 6 кВ:
Ø тип ПЧСВ, ПЧСН (АТЗТ НПЕК "Елетекс", м. Харків);
Ø СТ 10 (корпорація "Тріол", м. Харків);
Застосування регулюємого електроприводу призводить крім економії електроенергії до додаткових позитивних факторів:
Ø зменшення аварійності на водомережі за рахунок виключення поштовхів та гідро ударів при регулюванні і плавному пуску чи зупинці агрегатів;
Ø збільшення моторесурсу насосних агрегатів і запірної арматури:
Найбільший ефект від застосування регулюємого електроприводу досягається при побудові на його базі систем автоматичного регулювання напору у водомережі. При цьому напір може автоматично підтримуватись за заданим значенням напору в контрольній точці мережі або на виході насосної станції.
Мал. 5.1. Характеристики Q – H насосу та мережі при дроселюванні напірною засувкою
Мал. 5.2. Характеристики Q – H при змінюванні числа обертів насосу за допомогою регулюємого електроприводу
Нами запропоновані наступні заходи:
1. ВНС – 1. Пропонується встановлення одного регулюємого електроприводу типу ПЧСВ на НА 600 В – 1,6/100 А.
Початкові дані:
Потрібний напір - Нп=54 м;
Потрібна продуктивність - Qп=2630 м3/год;
Номінальний напір - Нн=100 м;
Номінальна продуктивність - Qн=5760 м3/год;
Номінальне число обертів - nн=750 об/хв;
Потужність насосного агрегату: Nн=1600 кВт;
Висота підйому води при нульовій продуктивності - Нф=125 м;
Відносна мінімальна подача води - ;
Відносний фіктивний напір - ;
(по розрахунковим кривим [4]).
Потрібне число обертів знаходимо з формули:
(5.3)
об/хв.
Економію електроенергії знаходимо по формулі:
(5.4)
де Nн – номінальна потужність насосного агрегату, кВт;
Т – час роботи насосного агрегату за рік (Т=8760 год);
- параметр, що характеризує відносні втрати електроенергії, викликані перевищенням напору.
Що складає 29% від загального споживання електроенергії ВНС –1 за рік.
2. ВНС – 2. Пропонується встановлення одного регулюємого електроприводу типу ПЧСВ на НА Д6300 – 80.
Початкові дані:
Потрібний напір - Нп=65 м;
Потрібна продуктивність - Qп=2320 м3/год;
Номінальний напір - Нн=90 м;
Номінальна продуктивність - Qн=6300 м3/год;
Номінальне число обертів - nн=750 об/хв;
Потужність насосного агрегату: Nн=1600 кВт;
Висота підйому води при нульовій продуктивності - Нф=112,5 м;
Відносна мінімальна подача води - ;
Відносний фіктивний напір - ;
(по розрахунковим кривим [4]).
Потрібне число обертів знаходимо з формули (5.3):
об/хв.
Економію електроенергії знаходимо по формулі (5.4):
Що складає 19% від загального споживання ВНС – 2.
На малюнку 5.3 наведено споживання електроенергії насосними станціями до та після впровадження запропонованих заходів.
Мал. 5. 3. Споживання електричної енергії до та після впроваджених заходів
Висновки
Метою роботи було дослідження потенційного енергозбереження внаслідок впровадження регулюємого електроприводу на насосні агрегати у водонасосних станціях полтавської філії ВАТ "Полтававодоканал". Внаслідок проведених розрахунків можна стверджувати, що встановлення електроприводу типу ПЧСВ на насосний агрегат водонасосної станції 1 дозволяє знизити споживання електричної енергії з 10282,5 до 7339,5 тис. кВт·год / рік, що становить 29% від загального енергоспоживання станції. Впровадження аналогічних заходів на решті водонасосних станцій дає такі результати:
Ø на водонасосній станції 2 енергоспоживання можливо знизити з 12822,6 до 10439,9, що становить 19%;
Ø на водонасосній станції 2 енергоспоживання можливо знизити з 10935,3 до 8745,3, що становить 20%;
Ø на водонасосній станції 2 енергоспоживання можливо знизити з 7627,4 до 6575, що становить 14%;
Таким чином, загальна економія електроенергії по підприємству внаслідок запропонованих заходів складе 20,56%.
Список використаної літератури
1. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. – М.: Высшая школа, 2002. – 255 с.
2. ДСТУ 4065 – 2001 "Енергетичний аудит". Загальні технічні вимоги.
3. Ключев В. И, Терехов В. М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. -М.: Энергия, 1980. – 360 с.
4. Леонов Б.С. Энергосбережение и регулируемый електропривод в насосних установках. – М.: ИК "Ягорба" – "Биоинформсервис", 1998. – 180 с.
5. Минаев А. В., Карелин В. Я. Насосы и насосные станции. – М. – Стройиздат., 1998 г.
6. Москаленко В. В. Электрический привод. – М.- Высшая школа, 1991 г.
7. Номенклатурний каталог ХЕМЗ, Харків, 2004 р.
8. Попович М. Г., Ковальчук О.В. Теорія автоматичного керування. – К.: Либідь, 1997. – 544 с.
9. Прайс – лист Сумського заводу "Насосенергомаш", 2004 р.
10. Информационно – аналитический журнал "Энергосбережение", 2002.
Додаток 1
Технічні характеристики устаткування водонасосних станцій
|
Найменування станції |
Тип насоса |
Продуктивність насоса, м3/год |
Напір, м |
Тип двигуна |
Потужність двигуна, кВт |
Напруга живлення, кВ |
Число обертів, об/хв |
Номінальний струм статора, А |
|
ВНС 1 |
600 В – 1,6 /100 А |
5760 |
100 |
ВСДН – 16 – 36 - 8 |
1600 |
6 |
750 |
276 |
|
ВНС2 |
Д 6300 – 85 |
6300 |
90 |
СДН2 – 11 – 44 – 8 |
1600 |
6 |
750 |
276 |
|
ВНС3 |
Д 4000 – 90 |
4000 |
90 |
СДН2 – 16 – 49 – 6 |
1250 |
6 |
980 |
200 |
|
ВНС4 |
Д 3200 – 75 |
3200 |
75 |
СД2 – 85/57 – 6у |
800 |
6 |
980 |
90 |
Додаток 2
Режим роботи водонасосних станцій за характерну добу (10. 06. 2006)
|
Години |
Найменування об'єкту |
Середній тиск на виході за годину, кгс/см2 |
Подача води за годину, м3 |
Витрати електроенергії, кВт · год |
Фактична питома витрата, кВт · год/м3 |
Усереднений ККД |
|
0 – 24 |
ВНС – 1 |
4,5 |
2590 |
1200 |
0,463 |
0,27 |
|
0 – 24 |
ВНС – 2 |
4,4 |
2310 |
1410 |
0,61 |
0,2 |
|
0 – 24 |
ВНС – 3 |
9,2 |
2250 |
1320 |
0,586 |
0,44 |
|
0 - 24 |
ВНС - 4 |
2,8 |
2160 |
800 |
0,37 |
0,21 |
