1.Формулювання проблеми

На Долинському газопереробному заводі для скраплення газу установлено 12 компресорів з дизельним приводом. Сьогодні у роботі постійно знаходяться не більше 4-5 компресорів. Для охолодження дизелів та компресорів використовуються два незалежних водяних контура охолодження, оснащених двома основними та двома резервними насосами типу 14 НДС (номінальний напір 30 м при витраті 1030 м3/год) , та 8НДВ ( напір 30м при витраті 520 м3/год). Насоси приводяться у рух асинхронними короткозамкнутими двигунами з синхронною швидкістю 1000 об/хв. відповідно потужністю 132 кВт та 75 кВт. При існуючій продуктивності роботи компресорної станції установлена продуктивність насосів є надлишковою. Це обумовлює значне дроселювання потоку з метою зменшення продуктивності насосів.

Як відомо, такий спосіб є єкономічно затратним. Тому потрібно використати альтернативне рішення, котре дозволило б суттєво зменшити споживання насосами електричної енергії та покращити технологічні показники та ефективність охолодження компресорів.

Таким рішенням є регулювання швидкості приводних асинхронних двигунів насосів.

Доцільність електричного способу регулювання продуктивностінасоса

На 1 наведена характеристика насоса H=f(Q) для номінальної швидкості обертання привідного двигуна Wн, , де відмічена робоча точна А, котра відповідає номінальній продуктивності насоса. Точка В відповідає режиму роботи насоса при дроселюванні потока рідини і робочою витратою Q1.

Якщо ж використати електричний спосіб регулювання швидкості насоса, то отримаємо робочу точку С з координатами Н1-Q1.

У першому випадку насос розвиває потужність Р1= rgH2Q1, тоді як у другому випадку матимемо Р2= rg H1Q1, де: r є питома маса води, g=9,81 м/сек2.

Звідки, зменшення споживання потужності привідним двигуном насоса становитиме:

DP = P1/hнас1hдв1 – P2 / hнас2hдв2,

де: hнас ,hдв –є к.к.д насоса та двигуна, котрі відповідають заданій потужності насоса.

Серед електричних способів регулювання швидкості асинхронного двигуна з к.з. ротором найсприятливішим з точки зору техніко-економічних показників є частотний спосіб регулювання, котрий забезпечує плавність регулювання, широкий діапазон регулювання, високі енергетичні показники.

Приклад розрахунку економічної ефективності застосування перетворювача частоти для регулювання продуктивності насоса.

Вихідні дані до розрахунку: насос 14НДС, номінальний напір 30м, продуктивність-1030 м3/год. Нехай реальний напір ( при дроселюванні) - становить 15-20м (дані надані представниками заводу), що відповідає продуктивності відповідно 200 та 250 л/сек.

Підставивши ці дані у вищенаведену формулу для розрахунку економії потужності для заданих значень напору (Н2 =37-33 м та Н1= 15-20м), отримаємо:

DP = P1/hнас1hдв1 – P2 / hнас2hдв2 =46кВт(200 л/сек, 15м)

53кВт (250 л/сек,20м )

Таким чином, очікуване зменшення споживання потужності АД становитиме 46-53 кВт.

Це дає місячну економію енергії (при цілодобовій роботі насоса):

W= DPх24х30=33120-38160 кВт-год,

або у грошовому еквіваленті ( при 20 коп. за кВт-год):

Е=6624 –7632 грн.

При вартості робіт по оснащенню асинхронного електропривода насоса частотним перетворювачем ATV68 потужністю 132 кВт з комплектом комутуючої та захистної апаратури в розмірі 81 177 грн. термін окупності обладнання , враховуючи збережені кошти за рахунок лише економії електроенергії, становитиме:

Т = 10,6 –12,2 місяців.

ВИСНОВОК

При прийнятті рішення про доцільність впровадження частотно-регульованого електроприводу насосів слід враховувати те, що крім

прямого економічного ефекту за рахунок економії споживання електричної енергії, застосування перетворювачів частоти дає додаткові прямі та непрямі вигоди, а саме:

- покращуеться Cos j установки (Cos j>0,9

- знижується зношування запірної арматури,

- покращується режим роботи механічного обладнання (підшипників, сальників, тощо)

- забезпечується одночасний захист двигуна від к.з. міжфазних та на землю, неповнофазного режиму роботи, захист від перенапруг та низької напруги, тепловий захист двигуна та перетворювача від перевантажень

Крім того, при використанні перетворювача частоти типу ALTIVAR 68 є можливість у майбутньому реалізувати систему автоматичного регулювання режиму охолодження компресорів для оптимізаціїї режиму роботи компресорів та насосів.

ALTIVAR 68 легко інтегрується в системи АСУ ТП, тобто полегшується в майбутньому задача комплексної автоматизації виробництва.