Как определить экономию электрической энергии при замене незагруженных асинхронных электродвигателей на электродвигатели меньшей мощности

Замена незагруженных асинхронных электродвигателей на электродвигатели меньшей мощности может дать до 10% экономии электроэнергии. При этом следует учитывать следующие соображения: замена двигателей, загруженных менее чем на 45%, всегда рентабельна. Замена двигателей, загруженных более чем на 70%, нецелесообразна.

Целесообразность замены двигателей, загруженных в пределах от 45 до 70%, а также величина экономии электроэнергии от замены для электродвигателей наиболее распространенных серий могут быть определены по формуле:

где dA — экономия электроэнергии, %; Р — средняя нагрузка на валу двигателя, кВт;

— суммарные потери активной мощности до и после замены двигателя, кВт;

Рн — номинальная мощность двигателей, кВт; Cos фн — номинальный косинус «Фи»; tg фн — номинальный тангенс «Фи»; кпдн — номинальный к.п.д. двигателя;

в = P / P н = коэффициент нагрузки двигателей

К — экономический эквивалент реактивной мощности, который может быть равным:

— при питании через три трансформации — 0,12

— при питании через две трансформации — 0,08

— при питании через одну трансформацию — 0,05

— при питании генераторным напряжением — 0,02.

Экономия эл. энергии при использовании малозагруженных двигателей.

Сокращение объёмов выпуска продукции на предприятиях России привело к тому, что системы электроснабжения эксплуатируются не в номинальных режимах, электрооборудование недогружено. Это приводит к увеличению доли потерь в трансформаторах, электродвигателях, к снижению значения cos φ в системе электроснабжения. Изменились цены на энергоносители, что отразилось на переоценке экономичности реализованных схем энергоснабжения. Электродвигатели являются наиболее распространёнными электропотребителями промышленных предприятий. На них приходится 805 потребления электроэнергии. Большую долю установленной мощности составляют АД. Необходимо проверять соответствие мощности электродвигателя и его загрузки, т.к. завышение мощности ЭД приводит к снижению КПД и cosφ. С уменьшением степени загрузки двигателя возрастает доля потребляемой реактивной мощности на создание магнитного поля системы по сравнению с активной мощностью и снижается величина cosφ.

При использовании малозагруженных АД экономия эл. энергии возможна путём1)замены на ЭД меньшей мощности; 2)переключением обмоток статора с «треугольника» на «звезду»; 3)путём применения тиристорных регуляторов напряжения и 4)частотного регулятора ЧРП.

Замена малозагруженного двигателя другим с соответствующей номинальной мощностью целесообразна при его загрузке менее 45% , при 45-47 для замены требуется проводить экономическую оценку мероприятия, при загрузке более 70% замена нецелесообразна. Такая замена связана с затратами на приобретение нового двигателя или на установку (перестановку) имеющихся двигателей (АД). Также эксплуатация АД в недогруженном состоянии имеет ряд преимуществ. Двигатели большей мощности имеют меньшие нагрузочные потери активной мощности в обмотках питающих сетях; меньше чувствительны к колебаниям напряжения и частоты, => из-за уменьшения температуры нагрева и уменьшения механического износа подвижных частей они более надёжны и долговечны; имеют запас мощности при увеличении в определённых пределах нагрузки приводного механизма.

Переключением обмоток статора двигателя с «треугольника» на «звезду». Часто в режиме х.х. потребляется почти столько же энергии, сколько необходимо для работы. Автоматическое переключение обмоток со схемы «треугольник» на схему «звезда» в зависимости от нагрузки является простейшей схемой регулирования двигателя, длительно работающего на малой нагрузке. Необходимо избегать работы двигателя в режиме х.х. использование АД в экономичном режиме при переключении статора обмоток со схемы «треугольник» на «звезда» возможно, если нагрузка на валу в любых режимах его работы не превысит 25% от номинальной с учётом колебаний напряжения в сети. При больших значениях нагрузки АД необходимы технико-экономические расчёты.

Применения тиристорных регуляторов напряжения. Изменение напряжения с помощью применения тиристорных регуляторов напряжения питания является универсальным. Снижение питания ЭД регулятором напряжения позволяет уменьшить магнитное поле в стали, которое избыточно для рассматриваемого режима нагрузки (х.х. или малый момент сопротивления), снизить потери в стали и уменьшить их долю в общей потребляемой мощности, т.е. повысить КПД двигателя. Сам регулятор напряжения потребляет мало энергии. Его собственное потребление становится заметным, когда двигатель работает на полной нагрузке. Тиристорные регуляторы U позволяют минимизировать токовое потребление ЭД. Снижение потребления происходит за счёт реактивной составляющей тока.

Дата добавления: 2015-02-10 ; просмотров: 1811 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Замена малонагруженных двигателей на двигатели меньшей мощности

Нагрузка на валу одинаковая.

Выгодно ли менять двигатель? Что дает эта замена?

Это приведет к тому, что увеличатся КПД η и коэффициент мощности . Увеличение приведет к снижению потребления реактивной мощности Q. Значит, снизятся потери активной мощности в сети

.

Увеличение η приведет к снижению потерь активной мощности в двигателе, вследствие чего снизятся потери мощности в сети

.

b) Стоимость снижения потерь

.

· Купить новый двигатель;

· Ремонтировать старый двигатель;

· Куда деть старый двигатель?

,

где – стоимость снижения потерь;

К₂ – стоимость нового двигателя;

К_ДЕМ. – стоимость демонтажа старого двигателя;

К_{1 ОСТ.} – остаток от продажи старого двигателя.

Рассмотрим методику расчета стоимости снижения потерь при эксплуатации

Удобно рассчитывать в следующей последовательности:

1)Анализируются потери первого двигателя Д1

Определяем потери мощности в двигателе

.

Проблема – нет паспортных данных.

Потери холостого хода Р_ХХ определяются по измерениям при испытаниях.

;

определяется по паспортным данным

.

Определяем потребление реактивной мощности Д1 следующим образом

.

Считаем потери мощности в сети

.

2)Рассчитываем потери мощности в сети для Д2

.

3)Определяем изменение потерь мощности в сети

.

4)Определяем стоимость

.

Дата добавления: 2015-05-08 ; просмотров: 782 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности. Оценка рентабельности замены незагруженных асинхронных электродвигателей

Страницы работы

Содержание работы

ТЕМА 10. ЗАМЕНА МАЛОЗАГРУЖЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯМИ МЕНЬШЕЙ МОЩНОСТИ

Оценка рентабельности замены незагруженных асинхронных электродвигателей. Если средняя нагрузка электродвигателя не превышает 45 % номинальной мощности, то замена его менее мощным всегда целесообразна и проверка по условию рентабельности не требуется. При нагрузке электродвигателя более 70 % номинальной мощности можно считать, что замена его нецелесообразна.

При нагрузке электродвигателя в пределах 45—70 % номинальной мощности целесообразность замены должна быть подтверждена уменьшением суммарных потерь активной мощности в энергосистеме и в электродвигателе. Потери могут быть определены по формуле (21).

Коэффициент повышения потерь в данном пункте энергосистемы k_э=0,15 кВт/квар.

Фактический коэффициент нагрузки электродвигателя k_нг=37,5:75=0,5.

Оптимальный коэффициент нагрузки

т. е. примерно вдвое больше фактического. Поэтому решено заменить указанный электродвигатель.

Представляется целесообразным рассмотреть два варианта:

Суммарные потери активной мощности в энергосистеме, обусловленные работой электродвигателя, Р_н=75 кВт при k_нг =0,5 определяются равенством:

Аналогично определяются суммарные потери активной мощности в энергосистеме Dp_сум1 при работе электродвигателя Р_н=55 кВт с k_нг = 37,5 : 55 = 0,68 и потери Dp_сум2 при работе электродвигателя Р_н = 45 кВт с k_нг = 37,5 : 45=0,83:

Таким образом, целесообразен второй вариант, так как при замене электродвигателем Р_н=45 кВт снижение потерь активной мощности составляет (7,8—5,3): 7,8 » 0,3, или 30 %.

Капитальные затраты на приобретение электродвигателя меньшей мощности можно не учитывать, если снятый электродвигатель используется в другом производственном механизме. В ином случае стоимость сэкономленной электрической энергии тЭ, где т — тариф на электроэнергию, должна быть больше приведенных затрат на новый электродвигатель с учетом амортизации, т. е.

В общем случае при подборе электродвигателей меньшей мощности кроме условий рентабельности должна быть сделана проверка их соответствия режиму работы производственного механизма. Она должна включать вопросы нагрева электродвигателя (с учетом конкретного нагрузочного графика), длительности разгона и перегрузочной способности.

Определение оптимального коэффициента нагрузки, асинхронного электродвигателя. В практике рационального использования асинхронных электродвигателей важным является установление наивыгоднейшего или оптимального коэффициента нагрузки, так как он характеризует КПД и коэффициент мощности электродвигателя.

Зависимость КПД от коэффициента нагрузки определяется выражением:

g — расчетный коэффициент, зависящий от конструкции электродвигателя:

Анализ выражений (17) и (18) показывает, что КПД электродвигателя достигает наибольшей величины при такой нагрузке, при которой постоянные потери равны потерям переменным, т. е.

Таким образом, наивыгоднейший режим работы электродвигателя с точки зрения наименьших потерь будет при коэффициенте нагрузки

Обычно находится в диапазоне нагрузок 0,65— 0,7, что соответствует g= 0,35 — 0,5.

Коэффициент учитывает потери активной мощности в самом электродвигателе и не учитывает потерь в энергосистеме, вызванных реактивной мощностью, потребляемой электродвигателем.

Эти потери учитываются с помощью коэффициента изменения потерь k_э, измеряемого в кВт/квар. Коэффициент k_э численно равен удельному снижению потерь активной мощности во всех элементах системы электроснабжения (от источников питания до мест потребления электроэнергии), получаемому при уменьшении передаваемой предприятию реактивной мощности. Он задается энергосистемой предприятиям или принимается по справочным данным (табл.2).

и системы электроснабжения

в часы максимума энергосистемы

в часы минимума энергосистемы

Трансформаторы, питающиеся непосредственно от шин электростанций

Сетевые трансформаторы, питающиеся от электростанций на генераторном напряжении

Понижающие трансформаторы 110/35/10 кВ, питающиеся от районных сетей

Понижающие трансформаторы 10/6/0,4 кВ, питающиеся от районных сетей

Коэффициент k_э позволяет определить так называемые приведенные, или суммарные, потери активной мощности, т. е. сумму активных потерь в электродвигателе и активных потерь в энергосистеме от реактивной нагрузки электродвигателя.

Эти потери в функции коэффициента нагрузки имеют вид:

Подставляя полученное значение Dр_сум в формулу (17) и решая это выражение относительно коэффициента нагрузки, получим новое значение оптимального коэффициента нагрузки:

которое необходимо учитывать в расчетной практике.

Пример 9. Для электродвигателя, данные которого приведены в примере 7, определить оптимальные коэффициенты нагрузки без учета и с учетом коэффициента потерь k_э =0,15 кВт/квар.

Приведенные расчеты показывают, что если не учитывать влияние потребляемой реактивной мощности на величину суммарных потерь активной мощности, т. е. если k_э ==0, что было бы неправильным, то оптимальные коэффициенты нагрузки окажутся намного заниженными.