Экономическая эффективность применения электропривода

В настоящее время в России предлагается множество методик оценки эффективности использования ЧРП в различных сферах народного хозяйства. Однако с целью единообразия подхода, в данной статье рассматривается методика расчета экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода, разработанная в Московском энергетическом институте и утвержденная Министерством топлива и энергетики в 1997 году, в части, касающейся применения ЧРП в насосных станциях и ЦТП коммунальной сферы.

Согласно методике, экономический эффект устанавливается на основании следующих измерений и расчетов.

1. Регистрируют паспортные данные насоса и двигателя (табл. 1):

Таблица 1. Паспортные данные насоса и двигателя

№ п/п	Наименование параметра	Обозначение	Ед. измерения
1	Номинальный расход воды для насоса	Qном	м3/час
2	Номинальный напор, развиваемый насосом	Hном	м вод. ст.
3	К.П.Д. насоса, номинальный	hнас. ном.
4	Номинальная мощность электродвигателя	Pдв.ном.	кВт
5	К.П.Д. электродвигателя, номинальный	h дв. ном.

2. В часы максимального водопотребления (8–10 ч или 18–20 ч в коммунальной сфере) измеряют напор (H, м вод. ст.) в трех контрольных точках:

• на входе насоса (H_вх),
• на выходе насоса (H_вых),
• на выходе в магистраль (H _{вых. дрос}).

Замеры осуществляются с помощью манометров, установленных в системе; в течение часа–двух делается несколько измерений, результаты усредняются.

1. Измеряют средний расход воды за сутки (Q_ср, м³/ч) по разнице показаний расходомера в начале Q₁ и в конце Q₂ контрольных суток:

.

2. Оценивают минимально необходимый общий напор (Н_необх, м вод. ст.) по формуле:

,

где

N – число этажей самого высокого дома;

С = 3 – для стандартных домов,

С = 3,5 – для домов повышенной комфортности,

D = 10 – для одиночных домов,

D = 15 – для группы отдельно стоящих домов.

Необходимый напор должен быть скорректирован по географической разности высот местности. Это может соответствовать перепадам до 15–20 м. Наиболее точным является определение разности высот между местом расположения насоса и максимально высокой точкой расположения потребителя, подключенного к данной магистрали.

3. Оценивают требуемый напор (Н_треб, м вод. ст.), обеспечиваемый регулируемым насосом:

,

если напор в подводящей магистрали насоса (H_вх) существенно изменяется, следует использовать минимальное значение.

4. Определяют требуемую мощность (Р_ПЧ, кВт) частотно-регулируемого электропривода (ЧРП):

.

Величину К.П.Д. насосного агрегата h _насопределяют как

h _нас=К^.h _{нас.ном.},

где К – определяется по кривой (рис. 1) для расхода Q_ср, измеренного в п. 3 и

отнесенного к Q_ном из п. 1.

 



Рисунок 1. Изменение коэффициента К в зависимости от относительного расхода.

Следует отметить, что значительное превышение параметров насоса по номинальному расходу относительно реального водопотребления может существенно снизить КПД насосного агрегата и привести к необходимости преобретения более дорогостоящего оборудования. Снижение КПД связано с «проскальзыванием» части жидкости мимо крыльчатки внутри насоса.

5. Цена годовой экономии электроэнергии (ЦD_Эгод, руб/год), определяется по формуле:

,

где

D Э_год – электроэнергия, сэкономленная за год, кВт . час;

t_год – число часов работы оборудования в году;

Ц _эл.эн. – цена 1 кВ . час электроэнергии, руб или USD.

6. Цена годовой экономии воды (ЦD_Эгод, руб/год) за счет сокращения потерь:

.

где

D В_год – вода, сэкономленная за год, м³;

Ц _воды – цена 1 м³ воды, руб. или USD.

7. Потери тепла связаны с увеличением потерь горячей воды при повышенном напоре. Для типовых расчетов цены годовой экономии тепла (ЦDQ, руб./год) за счет сокращения потерь горячей воды в жилых районах с использованием ЦТП или котельных расход горячей воды принимается 0,4 от общего расхода воды, подаваемой насосной станцией.

,

где

D Q – количество сэкономленного за год тепла, Гкал;

D t – расчетный перепад температуры перегрева горячей воды (норматив – 60° С);

Ц_гкал – цена 1 Гкал тепла, руб./Гкал.

8. Ориентировочный срок окупаемости (Т_ок, лет) оборудования частотно-регулируемого электропривода:

,

где

Ц_ПЧ – стоимость оборудования ЧРП, включая проектные работы и монтаж.