Технико-коммерческое предложение на применение частотно-регулируемых приводов в насосной станции по перекачке агрессивной среды

На СПЗ была обследована насосная станция по перекачке агрессивной среды на предмет поиска возможности экономии электроэнергии и выработано предложение по использованию частотно-регулируемых преобразователей (ЧРП) производства ХХХХХ на насосах мощностью 75 кВт.

На насосной станции имеется две не зависимые системы перекачки агрессивной среды, объединенные в единую схему, состоящую из трех насосов 75 кВт и трех насосов 55 кВт, где периодически всегда работает один или два насоса с напором в системе не больше 20м. Условия работы и эксплуатации соблюдены (подпор, напор, режимы работ). Задача данного узла насосной станции – “держать” уровень не выше 3-х метровой отметки в колодце емкостью 300 м3 и глубиной 6 метров, чтобы не загрязнить сточные воды. Включение и выключение происходит в ручном режиме по сигнализации от датчика уровня.

Входе обследования было определено, что при перекачке агрессивной среды общая производительность насосов меняется в динамическом диапазоне от 240 до 700 м3/ч:

  • 660 м3/ч – 40% от суточного времени за квартал;
  • 500 м3/ч – 35% от суточного времени за квартал;
  • 470 м3/ч – 20% от суточного времени за квартал;
  • 310 м3/ч –5% от суточного времени за квартал,

где среднесуточная производительность равна 548 м3/ч.

Причем первый насос типа АХ 280/42 имеет производительность 280 м3/ч с напором 42 м., где мощность насоса равна 55 кВт, а второй насос типа АХ 200-150-400 имеет производительность 315 м3/ч с напором 50 м., где мощность насоса равна 75 кВт.

Необходимо отметить, что анализ диаграмм работы насосов показал, что можно использовать на насосах как минимум на 30% более мощные двигатели, чем сами насосы из-за низкого КПД последних. А главное, увеличение производительности насосов по паспарту на 20% ведет к росту потребляемой мощности ( с 75 кВт до 90 кВт, с 55 кВт до 60 кВт). Однако учитывая, используемые мощности двигателей и низкий КПД соответствующих насосов, по диаграммам можно определить действительные характеристики насосов: насос с двигателем в 75 кВт развивает мощность с производительностью в 260м3/ч при напоре в 52 м, а насос с двигателем в 55 кВт развивает мощность с производительностью в 220м3/ч при напоре в 44 м.. Это говорит о необходимости использования призакрытых задвижек на выходах насосов, с целью предупреждения перегрева имеющихся маломощных двигателей и не целесообразности поднятия производительности насосов за счет увеличения частоты вращения двигателей.

Из опросных и расчетных данных по системам перекачки видно, что

  1. Давление насосов, работающих на перекачку жидкости, значительно превышают требуемые параметры, напор превышает более чем в 2 раза.
  2. Регулирование работой систем производится с помощью задвижек включением и выключением насосов (в настоящий момент задвижки закрыты более чем на половину).

Все эти факты приводят:

  • к повышенному расходованию электроэнергии,
  • к повышенному расходованию ресурса механизмов системы,
  • к повышенному расходованию рабочего времени механиков, наладчиков и обслуживающего персонала,
  • расходам на замену вышедшего из строя оборудования.

Для избежания такой не экономичной эксплуатации и повышения надежности работы систем перекачки агрессивных сред, сделано предложение по использованию ЧРП:

  1. Убрать гидроудары в системах перекачки, за счет снижения оборотов насосов.
  2. Использовать автоматическое регулирование частотой вращения электродвигателя по обратной связи от датчика уровня или по заданию оператора.
  3. Стабилизировать и регулировать производительность насосов в ручном режиме.
  4. Выключать электродвигатель в случае: его длительной перегрузки по времени, короткого замыкания, обрыва фазы, утечки тока или перенапряжения.
  5. Снижать обороты во время технологических перерывов.
  6. Обеспечить бесконтактный и плавный пуск электродвигателя насосов.
  7. Увеличить межремонтный ресурс установки (износ подшипников, обмоток двигателя, автоматических выключателей, крыльчатки, сальников) за счет снижения числа оборотов.
  8. Выбрать экономичный режим работы электродвигателя насосов.

В соответствии с проведенными расчетами (см. приложение) было установлено:

  1. ЧРП подключаются к понижающему трансформатору мощностью более 1000 кВА, поэтому входные реакторы требуются в виду его малой мощности. Насосы расположены на удалении более 20 метров от распределительного щита, поэтому необходимо использовать выходные реакторы.
  2. Учитывая среднесуточную производительность перекачивающих насосов 548 м3/ч, достаточно использовать один ЧРП на 75 кВт в режиме: насос 55 кВт работает от сети, а насос на 75 кВт от ЧРП.

Расчет необходимой мощности для перекачки агрессивной среды в насосных системах

  1. Расчет необходимой мощности для электродвигателей обеих систем без использования ЧРП осуществляется по формуле
    2. Pэл.дв.= Nнас. КПДэл.дв. , где Nнас.= θ * Н * ρ * q 3600 * ηэл.дв. * ηнас

    Pэл.дв.= 480 * 48 *1000 * 9.8 / (3600 * 0.9 * 0.67) = 104 кВт/ч

    где:

    • Q – производительность 480 м3/ч (260 м3/ч +220 м3/ч) суммарная производительность насосов с двигателями мощностью в 75 кВт и 55 кВт;
    • H – давление 48 м, (52м+44м)/ 2 суммарная производительность насосов с двигателями мощностью в 75 кВт и 55 кВт;
    • ρ- плотность воздуха, равная 1000г/м3;
    • g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2;
    • КПД двигателей =0,9; КПД насосов = 0,67.
  2. Расчет необходимой мощности для электродвигателей обеих систем с использования ЧРП осуществляется по формуле

    3. Pэл.дв.= Nнас. КПДэл.дв. , где Nнас.= θ * Hтр * ρ * q 3600 * ηэл.дв. * ηнас * ηчрп

    Pэл.дв.= 548 * 20 *1000 * 9.8 / (3600 * 0.9 * 0.67 * 0.98) = 50 кВт/ч

    где:

    • Qср – производительность средняя за год 548 м3/ч;
    • Hтр – давление 20 м;
    • ρ — плотность воздуха, равная 1000 г/м3;
    • g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2;
    • КПД двигателей =0,9; КПД насосов = 0,67; КПД чрп.= 0,98
  3. Общий эффект по потреблению электроэнергии при использовании ЧРП составит :

    4. Рэфф= 104 – 50 = 54 кВт/ч

  4. Экономический эффект по потреблению электроэнергии при использовании ЧРП за год будет равна
    5. Pэфф.год.= 54 * 8760 = 473 040 кВт/ч

    где: 8760-количество часов в году, а 8-стоимость в руб за 1 кВт/ч для промышленных предприятий.

    С учетом стоимости единицы электроэнергии 8 рублей за 1 кВт/ч

    Цэфф.год.= 473 040 * 8 = 3 784 320 руб.

По материалам ОАО «ВНИИЭ» принятым РАО «ЕЭС России» и АО-Энерго коэффициент ресурсосбережения принят равным 0,5 от энергосбережения: т.е. у электрооборудования задействованном в электроснабжении данного узла увеличивается ресурс эксплуатации. Тем самым поднимается надёжность и улучшается экономическая составляющая.

Так как экономия электроэнергии составит 3 784 320 руб., то ресурсосбережение составит:

3 784 320 руб.*0,5 = 1 892 160 руб. в год.

В итоге суммарная экономия по энерго- и ресурсосбережению составит:

3 784 320 руб.+ 1 892 160 руб. = 5 676 480 руб. в год

  1. Таблица 1.
    Наименование товара Ед. изм Кол-во Цена за ед. без НДС, руб. Стоимость без НДС, руб.

    Частотно-регулируемый преобразователь, тип ХХХХХ

    Pн=75 кВт; Iн=149 (А)    		 шт 1 300 000 300 000
    Шкаф силовой коммутационный IP20 2200Х800Х700 (каркас, провода, наконечники, светосигнальная арматура, предохранители, маркировка, короб, крепеж, монтаж) шт 1 500 000 500 000
    Реактор входной 75 кВт шт 1 70 000 70 000
    Реактор выходной 75 кВт шт 1 40 000 40 000
    Выключатель нагрузки 200А DILOS 2 200A 3P шт 1 6 000 6 000
    Выключатель автоматический с термомагнитным расцепителем  3P  160A  (тепловой (0,8-1)In,  эл-магнитный (6-12)) шт 3 7 000 21 000
    Контактор 3-х пол. 205А шт 4 20 000 80 000
    Датчик уровня до 800С, с установкой нуля, IP65 фирмы (ультразвуковой) шт 1 15 000 15 000
    Итого без НДС: 1 032 000 руб.
  2. Общая стоимость товара 1 032 000 руб. включая НДС.
  3. Стоимость проектных, монтажных и пусконаладочных работ сопоставима с оборудованием и равна около 1 000 000 руб., включая НДС.
  4. В стоимость оборудования не входит стоимость силового кабеля и кабеля управления.
  5. Условия оплаты:
  6. Срок поставки
  7. Срок гарантии.

ВЫВОД:

  1. Затраты на внедрение 2 032 000 рублей в год. Эффект от внедрения по сэкономленному электричеству и ресурсу сбережения 5 676 480 руб. в год. Соотношение затрат к эффективности 2 032 000 руб. / 5 676 480 руб. равно 0,35. Это меньше полугода. Данное предложение требует внедрения. Если взять кредит на реализацию на год и при учёте, что предложение будет реализовано за 6 месяцев, данный проект “отбивается” за год без потерь перед банком.
  2. Целесообразно установить на насосный агрегат ЧРП мощностью 75 кВт., который может использоваться для разгона обоих двигателей и регулировать частоту вращения насоса мощностью 75 кВт. Ввиду разности мощностей двигателей 55 и 75 в ЧРП необходимо использовать программируемый вход для ограничения тока на двигатель 55 кВт.
  3. Исходя из опыта, использование ЧРП на насосах на 10% снижается окупаемость поставляемого оборудования за счет увеличения межремонтного ресурса гидросистемы в целом.

Схема электрическая принципиальная подключения силовой части на один двигатель

Схема электрическая принципиальная подключения силовой части на два двигателя

Обсуждение закрыто.