Предыдущая
Установка частотно-регулируемого привода на водозаборный насос
Следующая


На действующем предприятии на станции первого подъема установлено три водозаборных насоса работающих поочередно. Данные по насосам представлены в табл. 1.

Таблица-1. Характеристики основного насосного оборудования насосной станции I подъема.

№ п/п

Насос

Электропривод

Тип

Расход
Qном, м³/ч

КПД,
нас

Тип

Мощность, Р, кВт

КПД,
э

сos 

Скорость вращения,
об/мин

1

1Д500-63

500

0,8

АО101-4М

132

0,91

0,92

1470

2

1Д500-63

500

0,8

АО101-4М

132

0,91

0,92

1470

3

1Д500-63А

500

0,8

5АИ280М4

132

0,948

0,88

1480


Насосы № 2 и 3 оборудованы установками ЧРП, насос № 1 не оборудован ЧРП. Регулирование производительности насоса № 1 осуществляется изменением степени открытия напорной задвижки – дросселированием.

Регулирование расхода дросселированием неэкономично, т.к. дополнительное сопротивление, которым является прикрытая задвижка, вызывает дополнительные потери энергии, что снижает коэффициент полезного действия насосной установки и, как следствие, ведет к завышению расходу электроэнергии.

Наряду с экономией электроэнергии применение ЧРП дает ряд дополнительных преимуществ:

  • возможность создавать при необходимости напор выше основного;

  • уменьшение износа основного оборудования за счет плавных пусков, устранения гидравлических ударов, снижения напора: по имеющемуся опыту в коммунальной сфере количество мелких ремонтов основного оборудования снижается в два раза;

  • снижение шума;

  • возможность комплексной автоматизации систем водоснабжения.

В ходе приборного обследования насосной станции первого подъема были проведены испытания насоса № 1, в ходе которых регистрировались токовые нагрузки электропривода насоса и расход воды, перекачиваемой насосом, при разных положениях напорной задвижки.

Результатом работы стал график зависимости нагрузки насоса от расхода воды в рабочем диапазоне.


Рисунок 1. График зависимости нагрузки насоса от расхода воды в рабочем диапазоне.


Предлагается установить в питающей цепи электродвигателя насоса № 1 станции I подъема преобразователь частоты (частотно регулируемый привод). Экономический эффект будет достигаться за счет снижения потребления электроэнергии электроприводом насоса.

Расчет эффективности внедрения ЧРП выполнен в соответствие с «Инструкцией по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода» (МЭИ, Москва, 1997 г.).

Параметры работы, полученные в ходе проведенных испытаний насоса № 1, представлены в табл. -2. 

Таблица-2. Параметры работы насоса № 1, полученные в ходе проведенных испытаний.

Наименование показателя

Обозна-чение

Едини-ца измере-ния

Значение показателя

№ испытания
(режим работы)

1

2

3

4

5

6

Потребляемый электроприводом насоса № 1 ток

I

А

180,59

172,75

162,25

147,88

138,81

133,84

Средний расход воды через насос № 1

Qизм

м³/ч

390

355

307,5

241,5

200

177

Максимальный расход воды через насос № 1

Qmax

м³/ч

392

364

312

249

204

183

Давление воды на напоре насоса № 1 до напорной задвижки

H1

кгс/см²

6,6

6,75

6,9

7

7,1

7,1

Давление воды после напорной задвижки насоса № 1 в водоводе № 1

H2

кгс/см²

6,3

6,2

6,0

5,8

5,8

5,7

Мощность, потребляемая электроприводом насоса № 1

Pпот

кВт

111,0

106,3

99,6

89,9

83,9

80,1


Испытание № 1 проведено при полностью открытой задвижке (данные в табл. 2, столбец 4), а испытание № 6 – при почти закрытой задвижке (данные в табл. 2, столбец 9). Испытания № 2÷5 проведены при промежуточных положениях задвижки.


Таким образом, максимальная мощность (Pmax), потребляемая электроприводом при полностью открытой задвижке составила 111 кВт, а максимальный расход воды (Qmax) через насос составил 392 м³/ч.


Зависимость потребляемой мощности (Pпот) от относительного расхода Q* представлена на рис. 1, кривая 1.

Q* = Q/Qmax


Результаты расчета относительного расхода (Q*) сведены в табл.- 3.

Таблица 3. Результаты расчета относительного расхода (Q*) для насоса № 1.

Наименование показателя

Обозна-чение

Единица измерения

Значение показателя

№ испытания
(режима работы)

-

1

2

3

4

5

6

Относительный расход

Q*

-

0,995

0,906

0,784

0,616

0,510

0,452

Зависимость потребляемой мощности от относительного расхода, P = Pmax(Q*)3

Р

кВт

109,30

82,43

53,57

25,95

14,74

10,22



Рисунок 2. График зависимости потребляемой мощности (Pпот) от относительного расхода Q*.


График зависимости потребляемой мощности от относительного расхода при частотном регулировании скорости представлен на рис. 1, кривая 2. Разница ∆P между кривыми 1 и 2 – экономия мощности при частотном регулировании скорости.

Допустимый расход Q*доп при номинальной мощности двигателя (132 кВт) равен 1,05. Условие, Q*доп > 1 – выполняется.

По данным журнала расхода сырой воды, перекачанной насосом № 1, построен график зависимости относительного расхода от времени (см. рис. 2).

Исходные данные представлены в таблице 4. За рабочий цикл принят месяц декабрь 2015 года.

Таблица 4. Сведения по расходу сырой воды, перекачанной насосом № 1

Дата

Расход воды (м³/сут)

Расход воды (м³/ч)

Q*

01.12.2015

7832

326,3

0,83

02.12.2015

8014

333,9

0,85

03.12.2015

7840

326,7

0,83

04.12.2015

7541

314,2

0,80

05.12.2015

7535

314,0

0,80

06.12.2015

8339

347,5

0,89

07.12.2015

8013

333,9

0,85

08.12.2015

7943

331,0

0,84

09.12.2015

8215

342,3

0,87

10.12.2015

8457

352,4

0,90

11.12.2015

7785

324,4

0,83

12.12.2015

7970

332,1

0,85

13.12.2015

8442

351,8

0,90

14.12.2015

8705

362,7

0,93

15.12.2015

7010

292,1

0,75

16.12.2015

6815

284,0

0,72

17.12.2015

6694

278,9

0,71

18.12.2015

7385

307,7

0,78

19.12.2015

7449

310,4

0,79

20.12.2015

7224

301,0

0,77

21.12.2015

7109

296,2

0,76

22.12.2015

8665

361,0

0,92

23.12.2015

8471

353,0

0,90

24.12.2015

8100

337,5

0,86

25.12.2015

8140

339,2

0,87

26.12.2015

7546

314,4

0,80

27.12.2015

8559

356,6

0,91

28.12.2015

9272

386,3

0,99

29.12.2015

9264

386,0

0,98

30.12.2015

8797

366,5

0,94

31.12.2015

8744

364,3

0,93



Рисунок 3. График зависимости потребляемой мощности (Pпот) от относительного расхода Q*.


Сэкономленная за месяц мощность (∆P) определяется для каждого значения Q* (рис. 2) по графикам на рис. 1.

Сэкономленная энергия за месяц определена как:


Эм=imPiti

где:

m – число участков цикла с разными ∆Pi

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.

Таблица 5. Результаты расчетов экономии электроэнергии.

Кол-во одинаковых участков

Q*

Рмах

Рмin

∆Pi

ti, ч

Экономия электроэнергии, кВт·ч/мес

3

0,83

102

63

39

24

2808

3

0,85

103

68

35

24

2520

3

0,8

100

56

44

24

3168

1

0,89

105

78

27

24

648

1

0,84

102

65

37

24

888

2

0,87

104

73

31

24

1488

3

0,9

106

81

25

24

1800

2

0,93

107

90

17

24

816

1

0,75

97

47

50

24

1200

1

0,72

96

42

54

24

1296

1

0,71

95

40

55

24

1320

1

0,78

99

53

46

24

1104

1

0,79

100

55

45

24

1080

1

0,77

98

51

47

24

1128

1

0,76

97

49

48

24

1152

1

0,92

107

86

21

24

504

1

0,86

104

71

33

24

792

1

0,91

106

84

22

24

528

1

0,99

111

107

4

24

96

1

0,98

110

105

5

24

120

1

0,94

107

93

14

24

336

ИТОГО: 

-

-

-

-

-

24792


По данным графика работы насосов, насос № 1 работает 6 месяцев в году. Таким образом, годовая экономия электроэнергии составит:


Эгод=6 · 24792 = 148752 кВт·ч/год


Требуемая мощность преобразователя частоты Рпч определяется из соотношения:

Рпч = (1,1 – 1,2) · Рmax

Рпч = 1,15 · 111 = 127,7 кВт.


Для установки рекомендуется векторный преобразователь частоты, мощностью 132,0 кВт, для управления двигателями насосов и вентиляторов.