Вопросы для самостоятельной проработки:

1. Как Вы думаете, какого топлива на выработку 50 тыс. МВт при одинаковом КПД ТЭЦ израсходует больше: газа или угля? Докажите свои убеждения.

2. Дайте определение условному топливу.

3. Дайте определение нефтяному эквиваленту. Для чего он служит?

4. Дайте определение условному первичному топливу. Чем отличается первичное топливо от энергетического?

5. Каким образом энергосбережение оказывает влияние на загрязнение окружающей среды?

6. Как можно определить общее количество загрязнителей выбрасываемых в атмосферу?

7. Что Вы понимаете под энергоэкологическим индексом экономической системы? Как он определяется?

8. Что Вы понимаете под индексом экологической эффективности энергосберегающих мероприятий?

Лабораторная работа № 2 Определение электрических потерь в электроприводе и экономического эффекта в результате применения чрп

Цель работы: углубление знаний по теме «Потери электроэнергии в элементах СЭС».

Задачи проведения работы:

1. научиться определять потери электроэнергии в электроприводах рабочих машин;

2. давать сравнительную оценку эффективности применения различных видов электродвигателей.

Программа работы

1. Изучить теоретическую часть.

2. Подобрать по прикладной программе тип насоса с ЧРП и выписать его характеристики и характеристики присоединяемого двигателя.

3. Выбрать по каталогам тип присоединяемого двигателя для данного насоса.

4. Рассчитать потери мощности для выбранных типов двигателей.

5. Построить гистограммы потерь мощности для выбранных типов двигателей при номинальной нагрузке и при холостом ходе.

6. Построить график зависимости потерь в двигателях от нагрузки, выраженной в процентах от номинальной.

7. Определить экономический эффект применения ЧРП в насосных станциях ЦТП.

Теоретическая часть

Электродвигатели являются наиболее распространенными электропотребителями на всех предприятиях. На них приходится около 80 % потребления электроэнергии. Большую долю установленной мощности составляют асинхронные электродвигатели.

Мощность присоединяемого к насосу двигателя рассчитывается по формуле

, кВт (2.1)

где Q – подача теплоносителя насосом в систему, м³/ч; Н – напор создаваемый насосом, м. вод. ст.; η_н – КПД насосного агрегата, для расчетов можно принять η_н = 0,6.

При выборе двигателя необходимо проверять соответствие мощности привода (электродвигателя) потребляемой мощности нагрузки, т. к. завышение мощности электродвигателя приводит к снижению КПД и cos j. С уменьшением степени загрузки двигателя возрастает доля потребляемой реактивной мощности на создание магнитного поля системы по сравнению с активной мощностью и снижается величина cos j. При снижении нагрузки двигателя до 50 % и менее его эффективность начинает быстро падать по причине того, что потери в железе начинают преобладать.

Суммарные потери в электродвигателе имеют четыре основных составляющих:

- Потери в стали (потери намагничивания), связанные с напряжением питания, постоянны для каждого двигателя и не зависят от нагрузки.

- Активные потери в меди , пропорциональные квадрату тока нагрузки.

- Потери на трение (механические потери) , постоянные для данной частоты вращения и не зависящие от нагрузки.

- Добавочные потери от рассеивания, зависящие от нагрузки.

Таким образом, суммарные потери в электродвигателе можно определить:

, кВт (2.2)

где k_доб – коэффициент, отражающий дополнительные потери в двигателе при нагрузке (k_доп ≈1,01).

Эти потери можно условно разделить на постоянные и переменные потери. К постоянным потерям, практически не зависимым от нагрузки, относятся механические потери, и потери в стали, к переменным – электрические потери в обмотках и добавочные потери. Постоянные потери в значительной степени зависят от числа полюсов и от его мощности (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1 – Усредненное значение постоянных потерь мощности

Число полюсов	Номинальная мощность Рн, кВт	Механические потери , % Рн		Потери в стали , % Рн
		В пределах	Рекомендуемые при расчетах	В пределах	Рекомендуемые при расчетах
2	10	0,7-4,9	0,9	3,1–3,9	3,5
	40			2,0–2,9	2,5
4	10	0,4-1,4	0,5	3,0–5,6	4,3
	40			2,2–3,4	2,8
6	10	0,32-0,82	0,44	3,0–6,0	4,5
	40			2,1–3,0	2,6
8	10	0,25-0,62	0,3	3,5–4,8	4,2
	40			2,0–3,3	2,6

Переменные потери при номинальной нагрузке определяют с помощью каталожных данных, по формуле:

, кВт (2.3)

где Р_н – номинальная мощность двигателя, кВт; η_н – номинальный КПД двигателя.

Переменные потери при различных нагрузках сети определяются исходя из силы тока нагрузки:

, кВт (2.4)

где I_нг – ток нагрузки, А; R_дв – сумма активного сопротивления статора двигателя при 75 ºС, которое определяется по справочным данным или измеряется (примерные значения можно принять по табл. 2.2), и приведенного активного сопротивления ротора :

,

причем

, (2.5)

где s_н – скольжение при номинальной нагрузке, %, для двигателей основного исполнения s_н = 0,015–0,066 (меньшее значение принимается для двигателей большой мощности – сотни кВт); n_н – номинальная частота вращения, об/мин; I_н – номинальный ток двигателя.

Потери при холостом ходе

, кВт (2.6)

где I_х – сила тока холостого хода при номинальном напряжении, А,

, (2.7)

где m_к – кратность максимального момента.

Таблица 2.2 – Примерные значения сопротивления

статоров двигателей, Ом

Номинальная мощность Рн, кВт	Число полюсов
	2Р	4Р	6Р	8Р
0,09 – 0,25	82,5–38,7	59,1–29,0	52,0–30,0	82,5–35,6
0,25 – 0,55	38,7–16,6	29,0–12,3	30,0–14,4	35,6–13,4
0,55 – 1,1	16,6­–8,35	12,3–7,15	14,4–6,26	13,4–5,74
1,1 – 5,5	8,35–0,812	7,15–0,995	6,26–0,976	5,74–0,917
5,5–22,0	0,812–0,151	0,995–0,161	0,976–0,193	0,917–0,195
22,0–45,0	0,151–0,0507	0,161–0,0687	0,193–0,898	0,195–0,0724

Для определения экономического эффекта при использовании частотно регулируемого привода (ЧРП) в насосах сначала регистрируют данные насоса (расход Q_ном, напор Н_ном, η_{нас.ном}) и двигателя (мощность Р_дв.ном, ток I_ном, частота вращения n_ном, КПД η_дв.ном, коэффициент мощности cos φ).

В часы максимального потребления измеряют напор на входе Н_вх насоса и на выходе Н_вых по манометрам, установленным в системе.

В тех же режимах при помощи токоизмерительных клещей измеряется средний ток двигателя. Проверяется соотношение .

Измеряют средний за сутки расход Q_ср, м³/час. Средний расход можно определить по формуле:

, (2.8)

где m – количество жителей проживающих в районе, обслуживаемом ЦТП.

Необходимо отметить, что расчетный и измеряемый расход Q_ср могут отличаться друг от друга.

Рассчитывают минимально необходимый общий напор при наибольшей подаче по формуле (статический + динамический)

, м. вод.ст., (2.9)

где N – число этажей (включая подвал – для индивидуальных тепловых пунктов), для группы домов – число этажей самого высокого дома; С – высота этажа, для стандартных домов С = 3; D = 10 для одиночных домов и 15 – для группы домов, обслуживаемых ЦТП.

Оценивают требуемый дополнительный напор, создаваемый регулируемым насосом

. (2.10)

=6-10м

Определяют требуемую мощность преобразователя частоты:

, (2.11)

Определяется стоимость годовой экономии электроэнергии, руб./год по формуле:

(2.12)

где DЭ_год – электроэнергия, сэкономленная за год, кВт ч; t_год = 7000 – число часов работы оборудования в течении года; Ц_эл.эн – цена 1 кВт ч электроэнергии.

=100м

Определяют стоимость годовой экономии воды вследствие уменьшения разбора, руб/год:

(2.13)

где DВ_год – количество воды, сэкономленной за год, м³; Ц_воды – цена 1 м³ воды, с учетом очистки;

Определяется годовая экономия тепла за счет сокращения потребления горячей воды (дополнительно для системы горячего водоснабжения), Гкал/год.

(2.14)

где С = 1 – коэффициент теплоемкости воды, ккал/кг °С; Dt = 150–70 = 80 – расчетный перегрев горячей воды на ЦТП, °С; DВ_{гор.вод} = – экономия горячей воды за год.

Для типовых ЦТП расчетный расход горячей воды принимается 0,4 от общего расхода воды, подаваемой хозяйственными насосами. Цена годовой экономии тепла равна:

(2.15)

где: Ц_Гкал – цена 1 Гкал тепла, руб. или USD.

Оценивают ориентировочный срок окупаемости дополнительного оборудования Т_ок, год.

(2.16)

где: Ц_пч – стоимость дополнительного оборудования ЧРП, включая установку.