Технико-экономическое сравнение электроприводов сетевых насосов ТЭЦ с частотным регулированием и дросселированием



Ключевые слова: сетевой насос, экономический эффект, ТЭЦ, частотно-регулируемый электропривод.

Сетевые насосы (СН) теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) обеспечивают перекачку теплоносителя от сетевых подогревателей до тепловых пунктов потребителей. Как известно, ТЭЦ работает по тепловому графику, максимум которого приходится на зимний период года, а минимум на летнее время. От этих факторов зависит количество теплоносителя необходимого для удовлетворения нужд отопления, горячего водоснабжения и вентиляции [1]. Вследствие неравномерности теплового графика в течение года встает вопрос о возможности внедрения частотно-регулируемого привода (ЧРП) для наиболее эффективной работы СН ТЭЦ, рассмотренный в [2].

Преимуществами ЧРП перед электроприводом без частотного управления являются:

− Возможность регулирования производительности агрегата без применения задвижек, редукторов, шиберов;

− Возможность изменять потребляемую электродвигателем мощность за счет изменения частоты вращения ротора;

− Экономия электроэнергии за счет изменения числа оборотов электродвигателя.

Проведем расчет технико-экономических показателей СН с частотным электроприводом и СН без частотного электропривода по методике, показанной в [3]. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1

Исходные данные для технико-экономического расчета показателей ЦН

Параметр	Значение
Мощность насоса, кВт	600
Тип насоса	СЭ-2500
КПД насоса, %	0,95
Напор насоса, м вод. ст.	60
Мощность электродвигателя, кВт	630
Ток электродвигателя, А	72
Производительность насоса, т/ч	2500

Для расчета необходимо использовать экспериментальные данные при двух условиях: при полностью открытой напорной задвижке и полностью закрытой напорной задвижке сетевого насоса. Экспериментальные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2

Экспериментальные данные

Результаты замеров при полностью закрытой задвижке
Параметр	Значение
Мощность электродвигателя, кВт	211
Ток электродвигателя	8
Производительность насоса, т/ч	0
Результаты замеров при полностью открытой задвижке
Параметр		Значение
Мощность электродвигателя, кВт		633
Ток электродвигателя, А		82
Производительность насоса, т/ч		2521

Теперь по экспериментальным данным проведем расчет параметров электропривода с ЧРП и задвижкой по методике приведенной в [3].

Рассчитаем потребляемую электродвигателем мощность через относительный расход при дросселировании по выражению (1):

P_д=P_min+(P_max-P_min)·()³,

где, P_д — мощность, расходуемая электродвигателем при дросселировании, кВт;

P_min — мощность расходуемая электродвигателем на холостом ходу, кВт;

P_max — мощность расходуемая электродвигателем при номинальной нагрузке, кВт;

— относительная производительность сетевого насоса.

Pд=211+(633–211)·(2521/2521)³=633 кВт

Данные точек приведены в таблице 3

Таблица 3

Данные точек при дросселировании

Номер точки	Pд, кВт	Q, т/ч	Q/Qmax
1	211	0	0
2	633	2521	1

Рассчитаем потребляемую электродвигателем мощность при минимальном значении производительности насоса через относительный расход при частотном регулировании по выражению:

P_ЧРП=P_max·(Q/Q_max)³

где, P_ЧРП — мощность, расходуемая электродвигателем при использовании частотного преобразователя, кВт.

P_ЧРП=633·(833/2521)³=22,7 кВт.

Таблица 4

Данные точек при частотном регулировании

Номер точки	Pчрп, кВт	Q, т/ч	Q/Qmax
1	0	0	0
2	22	833	0,33
3	182	1666	0,66
4	616	2499	0,99

На рисунке 1 приведены графические зависимости потребляемой активной мощности от относительного расхода сетевой воды.

Рис. 1. Зависимость потребляемой активной мощности от относительного расхода сетевой воды

Теперь определим величину экономии электроэнергии при использовании ЧРП за расчетный период времени (за отопительный сезон с ноября до апреля) в сравнении с электроприводом с дросселированием по следующему выражению:

D_эк=Σ(P_д-P_ЧРП)·t_i

где, D_эк — величина экономии электроэнергии электродвигателем за расчетный период, кВт·ч;

t_i — расчетный период, час.

D_эк=(633–22)·3600=219960 кВт·ч

Оценим стоимость сэкономленной электроэнергии вследствие применения ЧРП по выражению:

СТ_ЭЭ=1,2·D_эк

где, СТ_ЭЭ — стоимость сэкономленной электроэнергии, руб.

СТ_ЭЭ=1,2·2199600=руб.

Определим срок окупаемости ЧРП по выражению:

Т_ок=

где, Т_ок — срок окупаемости, год;

СТ_чрп — стоимость ЧРП.

Т_ок==0,9

Таким образом, можно сделать вывод о том, что экономический эффект от внедрения частотно-регулируемого электропривода на сетевых насосах имеет положительное значение. Результатом внедрения становится возможность оптимизации затрат генерируемой мощности на собственные нужды ТЭЦ и соответственно снижения стоимости электроэнергии, вырабатываемой на ТЭЦ.

Литература:

1. Меняев К. В. Тепловые электрические станции: Учебное пособие. — Барнаул: Издательство АлтГТУ, 2014. — 121 с.
2. Саксонов А. С. Эффективность применения частотно-регулируемого электропривода для сетевых насосов теплоэлектроцентралей // Молодой ученый. — 2019. — № 39. — С. 201–202.
3. Расчет экономической эффективности внедрения преобразователей частоты для насосных агрегатов // invt.kz. URL: https://invt.kz/a10753-raschet-ekonomicheskoj-effektivnosti.html (дата обращения: 26.10.2019).