Были обследованы условия работы электровозов и выработано предложение по использо-ванию частотно-регулируемого преобразователя (ЧРП) для охлаждения тяговых двигателей.
По условиям эксплуатации железнодорожного транспорта около 30 электропоездов нахо-дится в работе:
— около 22 ед. — на руднике;
— 3 ед. — на концентрате;
— 6 ед. — на вскрыше (останавливаются в обеденное время на 2-3 часа для сниже-ния энергопотребления).
Для расчетов технико-коммерческого обоснования использования ЧРП на охлаждение тя-говых двигателей возьмем один электровоз.
По режимам работы электропоезда самый легкий режим на концентрате и на вскрыше. Как показал опрос обслуживающего персонала тяговые двигатели постоянного тока (на электропоезде — 12 шт.) мощностью по 460 кВт. при максимальной нагрузке при подъеме состава с рудой в но-минале потребляют по 550 А., а при движении состава по ровной поверхности двигатели забира-ют по 120 — 200А каждый.
Не зависимо от нагрузки и погодных условий вентиляторы — их 6 штук из 8 (2 резерв) ра-ботают с одной производительностью с момента запуска электровоза. Как показывает анализ при таком распределении нагрузки на электровозе, требуемая мощность охлаждения, имеющая куби-ческую зависимость, практически сводится к минимуму, а учитывая погодные условия и отдачу тепла через корпуса двигателей, вентиляторы могут вообще отключаться.
Из практики самый критический режим работы, как худший вариант, должен быть рассчи-тан на максимальную нагрузку и температуру окружающей среды (40-50 градусов). Тогда можно определенно сказать, что нагрузка вентиляторов электровозов на вскрыше и концентрате может достигать 20-30%, а на руде не более 40-50% от своего номинала по мощности.
Таким образом, ввиду того, что нагрузка электровозов меняется:
— на спуске в карьер стремится к нолю, а также паузы на загрузке и разгрузке и т.д.;
— на вскрыше и концентрате значительный запас по мощности и особенно при возвращении пустого состава под загрузку.
Поэтому вентиляторы можно включить через ЧРП с целью энергосбережения
Для избегания такой не экономичной эксплуатации и повышения надежности работы вен-тиляторов, предлагается использовать частотно-регулируемый привод для изменения частоты вращения двигателей вентиляторов в зависимости от температуры тяговых двигателей.
Применение ЧРП на вентиляторах позволит:
1. Использовать автоматическое регулирование частотой вращения электродвигателя по обрат-ной связи от датчика практически любого технологического параметра или по заданию операто-ра.
2. Стабилизировать и регулировать производительность вентиляторов в ручном режиме.
3. Выключать электродвигатель в случае: его длительной перегрузки по времени, короткого за-мыкания, обрыва фазы, утечки тока или перенапряжения.
4. Обеспечить бесконтактный и плавный пуск электродвигателя вентилятора.
5. Увеличить межремонтный ресурс установки (износ подшипников, обмоток двигателя, авто-матических выключателей, лопаток, сальников) за счет снижения числа оборотов, прогрева обмо-ток, плавного запуска и останова.
6. Выбрать экономичный режим работы электродвигателя вентилятора.
Технические характеристики
Используются электродвигатели марки ХХХ 8 шт. на один электровоз.
40 кВт (указана мощность на валу). Ном. ток = 75 А.(он же рабочий)
КПД двигателя 0.82; соsϕ = 0.82; U= 380 B.
;
Потребляемая мощность двигателем вентилятора определяется:
Потребляемая мощность всеми двигателями вентиляторов определяется как:
;
Условия эксплуатации:
- Температура эксплуатации вентилятора 0 0С — +40 0С;
- Вибрация электровоза;
- Требуется контроль температуры электродвигателей.
- Постоянно включен.
Исходя и выше изложенного, мгновенна мощность потребления электроэнергии, требуе-мая на охлаждение электродвигателей одного электровоза, составляет 392 кВт. Учитывая загрузку мощностей, 25% — на вскрыше и на концентрате усредненная мгновенная мощность составит 98 кВт, на руде 45% — составит 176 кВт.
Таким образом, рассматривая два варианта, экономия в год с учетом регламентных работ составит:
- 1 вариант: 294 кВт(392-98) х 8300 (рабочих часов в год) х 8 (руб. за 1 кВт) = 19521600 руб. (экономия в год);
- 2 вариант: 216 кВт(392-176) х 8300 (рабочих часов в год) х 8 (руб. за 1 кВт) = 14342400 руб. (экономия в год).
Где: 8760-количество часов в году; 8300 (рабочих часов в год)
8-стоимость (в руб.) 1 кВт/ч для промышленных предприятий.
По материалам ОАО «ВНИИЭ» принятым РАО «ЕЭС России» и АО-Энерго-коэффициент ресурсосбережения принят равным 0,5 от энергосбережения: т.е. у электрооборудования задей-ствованном в электроснабжении данного узла увеличивается ресурс эксплуатации. Тем самым поднимается надёжность и улучшается экономическая составляющая.
Т.к. экономия электроэнергии по первому варианту составит 14 342 400 руб., то ресурсо-сбережение составит:
19 521 600 руб. *0,5 = 9760800 руб. в год.
В итоге суммарная экономия по энерго — и ресурсосбережению составит:
19 521 600 руб. + 9 760 800 руб. = 29282400 руб. в год
Экономия только по потреблению электроэнергии в результате использования ЧРП на од-ном электровозе в лучшем случае составит: 29 282 400 руб. в год.
- Оборудование
- Общая стоимость оборудования составляет 9696 000 руб., не включая НДС.
- Стоимость проектных, монтажных и пусконаладочных работ сопоставима с оборудованием и равна около 10 000 000 руб., не включая НДС.
- Условия оплаты:
- Форма оплаты:
- Срок поставки
- Доставка оборудования
- Срок гарантии на оборудование
| № | Наименование | Ед.изм. | Кол-во | Цена без НДС, руб. | Сумма без НДС, руб. |
| 1 | Частотный регулируемый преобразователь Pн=45 кВт; Iн=91-112 (А), Uн = 400V-480V.Тип: ХХХ | шт. | 8 | 520 000 | 4 160 000 |
| 2 | Реактор входной на 45 кВт | 8 | 60 000 | 480 000 | |
| 3 | Реактор выходной на 45 кВт | шт. | 8 | 50 000 | 400 000 |
| 4 | Выключатель нагрузки 100A 3P+NF | шт. | 8 | 5 000 | 40 000 |
| 5 | Автоматический выключатель 3P 160А | шт. | 8 | 40 000 | 320 000 |
| 6 | Контактор 100А | шт. | 8 | 15 000 | 120 000 |
| 7 | Датчик температуры 1000(аналоговый) | шт. | 12 | 12 000 | 144 000 |
| 8 | Пульт местного управления котлом с сенсорной панелью и программным обеспечением плюс контроллер | шт. | к-т | 2 500 000 | 2 500 000 |
| 9 |
Шкаф электромонтажный ВхШхГ=1800х3000х800 IP 54 со сборкой и всем внутришкафным оборудованием (вентилятор с фильтром – 2 шт., провода, клеммы, реле, светосигнальная и коммутационная аппаратура и др.) |
шт. | к-т | 1 500 000 | 1 500 000 |
| 10 |
Кабельная продукция в зависимости от трассы 4х25 мм2 |
м | 60 | 200 | 12 000 |
| Итого без НДС: 9 696 000 руб. | |||||
Преобразователь выбран из условий эксплуатации и работает с учетом вибрации элек-тровоза. Данный тип преобразователя специально разработан под Ж/Д транспорт.
ВЫВОД: Исходя из расчета экономической эффективности, на один электровоз, данное оборудование с ра-ботами окупиться менее чем за полгода.
Затраты на внедрение 20 366 000 рублей. Эффект от внедрения по сэкономленному элек-тричеству и ресурсу сбережения 29 282 400 руб. в год. Соотношение затрат к эффективности 19696 000 руб. / 29 282 400 руб. равно 0,67. Это чуть больше полгода. Данное предложение требу-ет внедрения. Если взять кредит на реализацию на полтора года и при учёте, что предложение бу-дет реализовано за 8 месяцев, данный проект “отбивается” за полтора года без потерь перед бан-ком.
Вариант реализации и принцип работы схемы
Применены ЧРП, мощностью по 45 кВт фирмы ХХХ, с датчиками температуры, которые по две шт. соединены с преобразователем. В контроллере по протоколу с ЧРП отображаются и архи-вируются аналоговые сигналы 4-20 мА с датчиков температуры. Управление частотой вращения вентиляторами производится через селективно выбранные автоматы и контакторы с контроллера в результате анализа 12 сигналов, где выбираются показания датчика с наибольшей температурой. Предусмотрена схема резервирования работы вентиляторов через выключатели нагрузок непо-средственно от сети, а также учтены входные и выходные цифровые сигналы управления для совместной работы с АСУ электровоза. .
