Технико-коммерческое предложение по применению частотно-регулируемых преобразователей на градирни

Были обследованы условия охлаждения воды в градирнях и выработано предложение по использованию частотно-регулируемого преобразователя (ЧРП) на электродвигателях градирен.

По технологии производства кокса требуется охлаждение воды и подержание ее температуры в пределах 25 0C — 28 0C. Это обусловлено двумя факторами:

верхний предел температуры ограничен требованием по охлаждению газа;
нижний предел температуры регламентирован технологией (при низкой температуре выделения различных смол, из испаряемого газа, конденсируются и » забивают» холодильные установки).

Вместе с тем из опросных и расчетных данных по работе градирен, номинальная производительность и напор вентиляторов, работающих в секциях, значительно превышает требуемые параметры (проектная мощность рассчитанная на охлаждение поступающей воды в объеме 5000 м3/ч при температуре окружающей среды + 40 0С).

Исходя из справочника по сейсмологии “_________” средняя температура в регионе, например, в Вологодской области составляет:

— минимальная — -18 0С;
— максимальная — +18 0С,

поэтому для избежания не экономичной эксплуатации и повышения надежности работы вентиляторов, было сделано предложение по использованию частотно-регулируемого привода для изменения частоты вращения двигателя в зависимости от температуры среды.

Применение ЧРП на вентиляторах градирен позволит:

Использовать автоматическое регулирование частотой вращения электродвигателя по обратной связи от датчика практически любого технологического параметра или по заданию оператора.
Стабилизировать и регулировать производительность вентиляторов в ручном режиме.
Выключать электродвигатель в случае: его длительной перегрузки по времени, короткого замыкания, обрыва фазы, утечки тока или перенапряжения.
Обеспечить бесконтактный и плавный пуск электродвигателя вентилятора.
Увеличить межремонтный ресурс установки (износ подшипников, обмоток двигателя, автоматических выключателей, лопаток, сальников) за счет снижения числа оборотов, прогрева обмоток, плавного запуска и останова.
Выбрать экономичный режим работы электродвигателя вентилятора.

Ввиду больших объемов требуемой охлажденной воды используется 23 секции градирен, которые конструктивно распределены по группам:

три группы по три секции;

остальные по две секции.

Для проведения экономического обоснования, использования ЧРП на электродвигателях градирен, выбрана одна секция (см. рис.).

Технические характеристики

Используется ВГ70-2 с тихоходным электродвигателем марки 2ВАСО 710L-34У1 U=380B, 176 обор/мин.

$P_{эл.дв.под} =$ 75 кВт (указана мощность на валу); Ном. ток = 200 А.(он же рабочий)

Ном.расх.воздуха = 1100000 м3/ч (305,5 м3/с); Ном. напор = 160 Па.

КПД двигателя $η_{дв} = 0.88$ ; $cosϕ = 0.65$

Постоянно включен (отключение вентилятора на зимнее время не возможно из-за обледенения лопастей, что затрудняет запуск электродвигателя и повреждение стен градирни).

Условия эксплуатации градирен

Температура эксплуатации градирни -40 0С — +40 0С;
Удаление объекта от места управления — 200м.;
Стоимость среднего ремонта двигателя градирни (раз в год) — ХХХ руб.;
Стоимость капитального ремонта двигателя градирни (раз в 3 года) — ХХХ руб.;
Стоимость электродвигателя 2АСВОу-710L-34У1 – 4 500 000 руб.;
Выход из строя электродвигателей в год — 2-3 шт.;
Замена силового кабеля при кап. рем. 30% в год ( I -250А, 3Ф);
Замена автоматического выключателя и контактора в год — 100%;
Потеря воды на градирне 5-7% (норма по паспорту на градирню).

По п.п.9 необходимо отметить, что использование ЧРП на вентиляторе позволит сократить потери воды на 3% и более за счет уменьшения напора воздуха при охлаждении воды (по приложению, около 7 месяцев требуются пониженные обороты двигателя, т.е. потери воды в градирне снижены к “0”).

Как показывают предварительные расчеты, сокращение потерь на 3% (150 м3/час) позволит экономить электроэнергии 7 кВт/час (высота градирни 12 м).

Расчет потребляемой мощности одной секцией градирни

Определение потребляемой мощности электродвигателя вентилятора;

N = \sqrt{3} U x I x cosϕ = 1.73 x 380 x 200 x 0.65 = 85 кВт

Учитывая КПД электродвигателя 2АСВОу-710L-34У1 равного 0.88, на валу 75 кВт.

Определение потребляемой мощности электродвигателя при использовании ЧРП;

Табл. Среднемесячная температура за год по Вологод. обл.(справочник “ ”)

Показатели	Потребляемая мощность двигателя в % по месяцам в зависимости от температуры
Месяцы	янв.	фев.	март	апр.	май	июнь	июль	авг.	сен.	окт.	нояб	дек.
Темп. в 0С	-18	-15	-9	-1	9	16	18	16	9	3.3	-9	-15
Р пот. в %	10	10	10	20	38	51	56	51	38	20	10	10

Если суммировать ежемесячную нагрузку вентилятора градирни за год с таблицы и поделить на 12 месяцев то средняя загрузка вентилятора в соответствии с таблицей составит 27%, а потребляемая мощность 23 кВт ( 85 кВт х 27% = 23 кВт).

Экономический эффект по потреблению электроэнергии при использовании ЧРП на одной секции градирни будет:

${ΔP}_{чрп.} = (P_{эл.дв.} — P_{эл.дв.ЧРП})$ ; ${ΔP}_{чрп.} = (85 — 23) = 62 кВт$

С учетом стоимости единицы электроэнергии 8 рубей экономия электричества за год будет равна:

{ΔP}_{чрп.год} = 62 * (8760) * 8 = 4344960 руб. в год;

Учитывая условия эксплуатации, определим усредненные ежегодные материальные затраты на одну секцию градирни:

Стоимость среднего ремонта секции градирни с учетом кап. рем. (раз в год) – ХХХ руб.;

Стоимость капитального ремонта секции градирни (раз в год) – ХХХ руб.;

Стоимость замены двигателя ( 8% от общего количества) – ХХХ руб.;

Замена силового кабеля при кап. рем. 30% в год (I -250А, 3Ф (200м) 1м – ХХХ руб.);

Замена автоматического выключателя и контактора в год — 100% — ХХХ руб.;

В связи с сокращением потерь воды в градирне на 3% — экономия электроэнергии на вновь произведенную воду в год составляет ХХХ руб.;

Так как применение ЧРП дает 50% экономии по затратам на материалы (продление ресурса), определим экономический эффект:

4344960 руб. * 0,5 = 2172480 руб.

Определение общего экономического эффекта при использовании ЧРП на градирне:

4344960 руб. +2172480 руб. = 6517440 руб. в год

Таким образом, экономия только по потреблению электроэнергии в результате использования ЧРП на одной секции составит: 6517440 руб. в год.

Алгоритм работы градирни стандартный при установке ЧРП подбираем по рабочему току на мощность 132 кВт с датчиком температуры.

На ЧРП необходимы выходные реакторы — удаление более 20м. Входные реакторы не требуются в виду малой мощности понижающего трансформатора, от которого питаются электродвигатели.

Стоимость оборудования.

Наименование товара	Ед. изм	Кол-во	Цена за ед.изм. без НДС руб.	Общая ст-ть без НДС руб.
Шкаф электромонтажный ВхШхГ=2100х1000х600 IP 54 со сборкой и всем внутришкафным оборудованием (вентилятор с фильтром – 2 шт., провода, клеммы, реле, светосигнальная и рейная аппаратура и др.)	шт	к-т	800 000	800 000
Частотно-регулируемый преобразователь, Pн=132 кВт; Iн=243 (А)	шт	1	340 000	340 000
Реактор выходной на 250А	шт	1	60 000	60 000
Автоматический выключатель 3P 320А	шт	1	30 000	30 000
Контактор 320А	шт	1	140 000	140 000
Датчик температуры 50⁰С (Н=5м)	шт	1	15 000	15 000
Кабельная продукция 4Х150 мм²	м	60	6 000	360 000
Итого без НДС: *1 745 000 руб.*

Проектирование и монтаж составит до 50% от стоимости оборудования (900 000 руб.).
Условия оплаты:
Срок поставки оборудования.
Срок гарантии на оборудование.

ВЫВОД: Затраты на внедрение составят 2 645 000 рублей в год. Эффект от внедрения по сэкономленному электричеству и ресурсу сбережения 6517440 руб. в год. Соотношение затрат к эффективности 2645000руб./6517440 руб. равно 0,4. Это 5 месяцев. Данное предложение требует внедрения. Если взять кредит на реализацию на год и при учёте выполненных проектных работ и внедрение предложения будет реализовано за 6 месяцев, данный проект “отбивается” за год без потерь перед банком.