Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Увеличение энергоэффективности насосных установок

Водопроводно-канализационное хозяйство является энергоемким созданием. В себестоимости продукции Водоканалов издержки на электроэнергию добиваются 25% и поболее. Основная толика употребления электроэнергии приходится на подъем и перекачивание воды водопроводными и канализационными насосными станциями. Обычно регулирование характеристик работы насосных установок (расхода, напора) на многих объектах до реального времени осуществляется методом дросселирования. В итоге утраты энергии добиваются 20-25%, а при неверном выборе насосов — до 30-40%.

Одним из главных направлений увеличения энергоэффективности насосных агрегатов в критериях технической модернизации систем водоснабжения и водоотведения является применение частотно-регулируемых электроприводов. В МУП г. Новосибирска «Горводоканал» они удачно внедряются с середины 1990-х годов, как на водопроводных, так и на канализационных насосных станциях. Разглядим принцип увеличения энергоэффективности на примере работы одной из насосных станций.

Увеличение энергоэффективности насосных установок

Рис. 1. Сравнительный пример регулирования дросселированием и частотным регулированием H НА , H НЗ , H — напоры соответственно на насосном агрегате, на напорной задвижке и требуемый на выходе из насосной станции; N НА , N НЗ — мощности соответственно на насосном агрегате и на напорной задвижке

На рис. 1 приведена облегченная схема работы водопроводной насосной станции с одним насосным агрегатом Д3200-75 и напорной задвижкой. В данном примере насосная станция подает воду в сеть потребителя с расходом Q = 3000 м 3/ч и с напором H = 55 м вод. ст. При регулировании дросселированием рабочая точка насоса находится на его паспортной характеристике. При подаче 3000 м 3/ч напор, создаваемый насосом, равен H НА = 77 м вод. ст. После насоса напор будет составлять 79,5 м вод. ст. (с учетом напора во поглощающем трубопроводе 2,5 м вод. ст.). Для получения требуемого напора 55 м вод. ст. задвижка на напорном трубопроводе должна быть прикрыта так, чтоб погасить лишний напор, равный H НЗ = 24,5 м вод. ст. При всем этом потребляемая насосом мощность N НА = 715 кВт (КПД насоса 0,88). Утраты мощности на напорной задвижке составят N НЗ = 200,3 кВт. При частотном регулировании напорная задвижка стопроцентно открыта (H НЗ = 0). Соответственно насос должен создавать напор 52,5 м вод. ст. С учетом конфигурации КПД насосного агрегата в новейшей рабочей точке потребляемая насосом мощность будет равна 482 кВт. Разница употребления мощности в этих режимах 233 кВт, т. е. утраты мощности в данном примере составляют 32%.

В текущее время частотно-регулируемые электроприводы удачно используются как на водопроводных, так и на канализационных (со ступенчатым режимом работы) насосных станциях. Опыт внедрения и эксплуатации таких электроприводов в течение более чем 12 лет реально подтверждает эффективность частотного регулирования во всех случаях его внедрения: в системе водоснабжения понижается потребление электроэнергии; оптимизируются режимы работы водопроводной сети; сокращаются утраты воды; увеличивается ресурс работы основного оборудования; сокращаются порывы трубопроводов; в системе водоотведения — увеличивается ресурс работы всех составных частей технологического оборудования, системы электроснабжения и управления (за счет резкого понижения нагрузок на все элементы насосной станции вследствие исключения ступенчатого режима работы); сокращаются эксплуатационные расходы; в отдельных случаях понижается потребление электроэнергии.

Наибольшая единичная мощность частотно-регулируемых электроприводов, установленных до 2008 г., составляла 250 кВт (0,4 кВ). Но основную долю употребления электроэнергии составляют магистральные насосные станции водоснабжения: первого, второго, третьего подъема, также канализационные насосные станции. Почти всегда они обустроены насосными агрегатами с электродвигателями напряжением 6-10 кВ и мощностью 315-2500 кВт. В 2008 г. было внедрено частотное регулирование на водопроводной насосной станции 4-ого подъема насосно-фильтровальной станции № 3 (НФС-3) мощностью 500 кВт (6 кВ): набор оборудования на базе станции частотного управления серии ВСЧ500-ДТС производства ООО «Сибирь-мехатроника» (рис. 2).

Увеличение энергоэффективности насосных установок

Рис. 2. Высоковольтный преобразователь частоты, установленный на насосной станции 4-ого подъема НФС-3

Это 1-ый случай внедрения системы частотного регулирования высоковольтными электродвигателями (6 кВ). Основная цель — апробирование частотного регулирования в комплексе с локальной автоматикой на магистральных насосных станциях, также оценка эффективности, надежности и эксплуатационных характеристик. Эффективность результатов внедрения превысила ожидаемую. В 2009 г. были изучены режимы работы главных больших насосных станций водоснабжения и изготовлена оценка непродуктивных издержек электроэнергии (таблица).

Увеличение энергоэффективности насосных установок

На основании приобретенных данных была разработана программка внедрения систем частотного регулирования и подготовлена проектно-сметная документация. В текущее время введена в эксплуатацию система частотного регулирования на насосной станции второго подъема НФС-3 и ведутся монтажные работы на втором подъеме НФС-1. При принятии главных проектных решений подверглись рассмотрению фактически все вероятные варианты частотного регулирования, начиная от установки преобразователей частоты в цепь каждого электродвигателя до установки лишь на один электродвигатель. 1-ый вариант обеспечивает более прибыльный (по энергетическим затратам) режим работы, 2-ой является более дешевеньким. В итоге в каждом определенном случае был принят собственный компромиссный вариант. Определяющим фактором явилось наличие свободного места для установки оборудования в помещениях.

Увеличение энергоэффективности насосных установок

Рис. 3. Многофункциональная схема частотного регулирования на насосной станции второго подъема НФС-3

На рис. 3 приведена многофункциональная схема, принятая для насосной станции второго подъема НФС-3 (набор оборудования на базе станции частотного управления серии ВСЧ500-ВПЧА производства ООО «Сибирь-мехатроника»). Преобразователи частоты установлены в разрывы цепей питания 2-ух электродвигателей. Электроприводы напорных задвижек всех насосных агрегатов обустроены блоками управления серии СР210 (на схеме — ШУ3), что обеспечивает возможность параллельной работы насосных агрегатов с частотным регулированием и без него (рис. 4).

Увеличение энергоэффективности насосных установок

Рис. 4. Параллельная работа 2-ух насосов а — насос Н1 с частотным регулированием; б — насос Н2 с дросселированием напорной задвижкой (без частотного регулирования); рабочие точки насосов: 1 — с частотным регулированием; 2 — с прикрытой напорной задвижкой; 3 — с открытой напорной задвижкой (насос перегружен). Системой частотного регулирования поддерживается давление H = H треб

Блоки СР210 работают в автоматическом режиме, исключающем перегрузку насосного агрегата (по току электродвигателя насосного агрегата). При изменении расхода рабочая точка насоса НА1 перемещается по прямой пропорционально изменению расхода, а рабочая точка насоса НА2 зафиксирована на характеристике, данной положением напорной задвижки, в точке, соответственной H = H треб. Положение напорной задвижки автоматом регулируется блоком СР210 таким макаром, чтоб ток приводного электродвигателя насоса НА2 был равен данному значению (обычно близкому к номинальному).

Автоматическое управление насосным оборудованием и контроль за его работой, включая задвижки, осуществляется при помощи технологического контроллера СТК500 и соответственного комплекта датчиков.

Выводы
На сегодня высоковольтные станции частотного управления внедрены на 2-ух водопроводных насосных станциях г. Новосибирска. Экономия электроэнергии составляет в среднем 30%. Срок окупаемости не превосходит 2-ух лет. Опыт эксплуатации станций частотного управления указывает их высшую эффективность не только лишь в экономии электроэнергии, да и по остальным эксплуатационным показателям: аварийность, утраты воды, увеличение ресурса работы оборудования.

Оставить комментарий