ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Подкачивающая насосная станция
Подкачивающая насосная станция обеспечивает требуемое давление воды в жилом квартале с несколькими высотными домами. На насосной станции установлены три одинаковых насосных агрегата, один из них находится в работе, два других — в резерве.
Параметры асинхронного двигателя насоса: тип АМ16082ЖУ2, Рном = 15 кВт, UH0M = 380 В, л = 88 %, /ном = 29 А, лном = 2910 об/мин, cos фном = 0,9.
Параметры насоса: тип КМ100-80С, подача 100 м3/ч, напор 32 м, пном = 2900 об/мин.
Задвижка на напорном трубопроводе позволяет примерно установить требуемое давление, равное 70 м. На рис. 5.6, а представлена диаграмма суточного изменения давления при нерегулируемом электроприводе насоса, на которой хорошо видно, что действительное давление изменяется от 70 м днем до 98 м в ночные часы, когда расход воды значительно снижается. Это приводит к дополнительным утечкам и непроизводительному расходу энергии. Для сравнения на рис. 5.6, б показана диаграмма давления на входе и выходе подкачивающего насоса при частотном регулировании. При этом заслонка на напорном трубопроводе полностью открыта, давление достаточно точно удерживается на заданном уровне, а скорость двигателя насоса в течение суток колеблется в диапазоне 0,4...0,8 номинального значения.
Для оценки эффективности частотного регулирования электропривода насоса были выполнены замеры расхода воды и электроэнергии в течение недели с регулируемым и нерегулируемым электроприводами. Данные по выполненным замерам приведены в табл. 5.4. Их анализ показывает, что среднесуточная экономия воды при работе регулируемого электропривода
Рис. 5.6. Диаграммы изменения давления на входе и выходе подкачивающего насоса с нерегулируемым (а) и регулируемым (б) электроприводами |
ЭВ(ср. с) = 1253,1 - 940,4 = 312,7 м3, или 24,95 %, а среднесуточная экономия электроэнергии
ЭЭ(ср. с) = 307,4 - 182,86 = 124,54 кВт-ч, или 40,5%.
Для определения годового экономического эффекта от внедрения регулируемого асинхронного электропривода рассчитаем годовую экономию:
воды
Эв. г = ЭВ(Ср. С)-365 = 312,7-365 = 114135,5 м3,
электроэнергии
Ээ. г = Ээ(Ср. С)-365 = 124,54-365 = 45457,1 кВт-ч.
Зная стоимость в рублях подачи 1 м3 воды (&!), 1 кВт-ч электроэнергии (к2) и стоимость канализации 1 м3 воды (&3), можно рассчитать общую годовую экономию по формуле
Э^; — r + ^2^э. Г ^З^в. Г-
Отметим, что третье слагаемое в полученной формуле отражает снижение затрат на повторную очистку воды из-за снижения ее утечек (экономии воды) при внедрении регулируемого электропривода.
Зная стоимость оборудования и работ по внедрению частотнорегулируемого электропривода, можно рассчитать срок окупаемости такой реконструкции. Обычно для таких объектов, как рассмотренный выше, он составляет от полугода до двух лет, причем структура экономии годовых затрат такова: 13... 15 % — экономия энер-
Таблица 5.4 Зависимость расхода энергии от типа электропривода насосной станции
|
гии; 63... 64 % — экономия от снижения расхода воды; 21... 24 % — экономия от снижения расходов на канализацию воды. Энергетическая составляющая экономии оказывается не такой большой по сравнению с эффектом от снижения расхода воды. Это является характерным именно для подкачивающих насосных станций, где в отличие от более крупных насосных станций обычно не предусмотрено ручное или автоматическое регулирование напора.
Особенностью подкачивающих насосных станций является то, что на них длительное время работает один насос, а остальные находятся в резерве и уход за ними непостоянен, из-за чего при необходимости их запуск может сопровождаться определенными проблемами, например заклиниванием, недопустимо большим моментом нагрузки и т. д. Поэтому насосы необходимо периодически переключать. При наличии программируемого контроллера эта процедура не представляет сложности. Контроллер программируется таким образом, что с определенной периодичностью (сутки или несколько суток) происходит отключение работающего насоса и плавное с помощью ППЧ включение другого. Таким образом удается поддерживать в рабочем состоянии все насосы станции. Если какой-либо из насосов выходит из строя, например не запускается, ППЧ сигнализирует об этом и в дальнейшем этот насос исключается из цикла работы до тех пор, пока не будет отремонтирован.
Заметим, что в расчет годовой экономии не вошел экономический эффект, связанный с сокращением аварийности водопроводной сети за счет снижения и стабилизации давления воды на необходимом уровне и исключения гидравлических ударов при плавном пуске регулируемого электропривода.