В данной статье рассмотрен вопрос внедрения частотно-регулируемого электропривода для сетевых насосов теплоэлектроцентралей с целью повышения энергоэффективности работы системы собственных нужд теплоэлектроцентралей.
Ключевые слова: теплоэлектроцентраль, сетевой насос, частотно-регулируемый электропривод, повышение энергоэффективности.
Сетевые насосы (СН) перекачивают теплоноситель от сетевых подогревателей ТЭЦ до тепловых пунктов потребителей.
В течение года тепловая нагрузка изменяется от летнего минимума состоящего только из потребления горячей воды до зимнего максимума, состоящего из отопительной нагрузки, нагрузки на вентиляцию и потребления горячей воды. Объем подачи теплоносителя сетевыми насосами сильно разнится в зимний период и в летний. Для поддержания давления в тепловой сети на нужном уровне применяется регулирование потока теплоносителя. Для регулирования в течение года отпуска теплоносителя в тепловую сеть можно использовать несколько способов:
− Регулирование потока горячей воды при помощи ручных и электромеханических задвижек;
− Регулирование потока теплоносителя с применением частотно-регулируемого электропривода.
Регулирование с применением ручных и электромеханических задвижек является наиболее распространенным на теплоэлектроцентралях в настоящее время. При таком регулировании количество отпускаемого в тепловую сеть теплоносителя изменяется путем варьирования угла открытия задвижки.
При применении частотно-регулируемого привода (ЧРП) количество отпускаемого в тепловую сеть теплоносителя изменяется путем варьирования частоты вращения ротора электродвигателя СН. Применение ЧРП гораздо более выгодно, по сравнению с применением задвижек, т. к. помимо регулирования потока теплоносителя достигается также экономия электроэнергии, подводимой к электродвигателю. Еще одним преимуществом перед большинством задвижек является автоматическое регулирование частоты вращения электродвигателя преобразователем частоты [1].
Выполним расчет, показывающий целесообразность применения ЧРП на СН в направлении энергоэффективности на основе сведений предоставленных в [2].
Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1
Исходные данные для расчета СН
|
Параметр |
Значение |
|
Тип СН |
СЭ-2500 |
|
Тип электродвигателя СН |
ДАЗО4–560УК-10 |
|
Мощность электродвигателя СН, кВт |
630 |
|
Номинальная производительность СН, т/ч |
2500 |
|
Номинальный момент электродвигателя СН, Н•м |
2070 |
|
Расход сетевой воды на отопление Gо, т/ч |
730 |
|
Расход сетевой воды на вентиляцию Gв, т/ч |
88 |
|
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение Gгвз, т/ч |
158 |
|
Расчетный расход воды в неотопительный период Gгвлmax, т/ч |
242 |
Рассчитаем производительность СН в зимний период по формуле (1):
GСНЗ=1,1·(GО+GВ+1,4·GГВЗ) (1)
GСНЗ=1,1·(730+88+1,4·158)=1143 т/ч
Рассчитаем производительность СН в летний период по формуле (2):
GСНЛ=1,1·GГВЛmax (2)
GСНЛ=1,1·242=266 т/ч
При регулировании потока теплоносителя с применением задвижек насос работает с номинальной мощностью, с номинальным числом оборотов, соответственно, мощность, потребляемая насосом, всегда на одном уровне.
При наличии ЧРП, как сказано выше, регулировка осуществляется изменением числа оборотов ротора электродвигателя. Известно, что производительность механизма прямо пропорционально зависит от мощности, которую имеет электродвигатель. Мощность электродвигателя прямо пропорционально зависит от числа оборотов электродвигателя. А это значит, что для расчета частоты вращения соответствующей фактической производительности можно воспользоваться следующим соотношением (3):
=
(3)
Выражаем n2 формулой (4):
n2=
(4)
n2=
=1371 об/мин
Теперь определим расходуемую мощность электродвигателем насоса при частотном регулировании в зимний период по формуле (5):
Pэд=
(5)
Pэд=
=297 кВт
В летний период мощность электродвигателя при частотном регулировании будет составлять:
Pэд=
=57 кВт
Из расчёта можно увидеть, что применение ЧРП на электродвигателях СН сказывается положительно, этому содействуют факторы такие как: возможность плавной регулировки отдачи теплоносителя в тепловую сеть, зависимость мощности электродвигателя от производительности насоса. Это приводит к экономии электроэнергии, повышению энергоэффективности системы собственных нужд ТЭЦ [3], т. к. процент выработанной электроэнергии приходящийся на собственные нужды уменьшается. Электродвигатель СН потребляет мощность равную 47 % от номинальной для СН в зимнее время года, тем самым мощность расходуемая на собственные нужды ТЭЦ уменьшается.
Литература:
- Арсентьев О. В., Душечкин Д. К., Тюрин М. Д. Частотно-регулируемый электропривод центробежных насосов перекачивающей станции // Вестник Ангарского государственного технического университета. — 2016. — № 10. — С. 17–21.
- Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. — М.: Энергоиздат, 2009. — 472 с.
- Иванов К. В. Частотно-регулируемый электропривод насосного оборудования: способы повышения устойчивости при нарушениях электроснабжения (на примере Приуфимской ТЭЦ) // Студент и аграрная наука. Материалы IX студенческой научной конференции. — Уфа: Башкирский государственный аграрный университет, 2015. — С. 218–222.
