12. Экономическое обоснование технических решений

Расчет технико-экономических показателей осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных двух альтернативных систем электропривода. Экономическая оценка базируется на принципе минимальных расходов: минимальных начальных затрат, эксплуатационных затрат, затрат электроэнергии, затрат связанных с вынужденным простоем электрооборудования. Наиболее целесообразным по техническим соображениям принят электропривод переменного тока на основе преобразователя частоты. До настоящего времени регулирование производительности вентилятора осуществлялось при помощи заслонки.

За основу расчета экономической эффективности принята зависимость потребляемой мощности от производительности при полностью открытой задвижке. В расчет берется суточный график работы. В каждом рассматриваемом периоде определяется продолжительность работы двигателя с загрузкой.

В данном дипломном проекте сравнивается насос с регулируемым и нерегулируемым электроприводами, поэтому необходимо доказать экономическую целесообразность замены.

Мощность, потребляемая электронасосами в режимах дроссельного регулирования, которые работают на естественной характеристике и КПД рассчитываются по формуле:

, (12.1)

где - производительность в i-ом режиме работы в зависимости от давления в трубопроводе, мі/час;

- развиваемый напор при расходе при естественной напорной характеристике (), м;

- КПД насоса на естественной характеристике КПД в i-ом режиме работы.

При частотном регулировании скорости вращения электродвигателя насоса обеспечивается регулирование производительности насоса в зависимости от давления в трубопроводе, в этом случае потребляемая насосом мощность определяется по следующей формуле:

, (12.2)

где - КПД насоса при регулировании его скорости в режиме стабилизации давления при;

- КПД преобразователя частоты, ;

- развиваемый напор при расходе при искусственной напорной характеристике (), м.

Расход энергии определяется по следующим формулам:

, (12.3)

где - время работы агрегата в год при i-ом режиме, час.

; (12.4)

Экономия электроэнергии при переходе на регулирование производительности за счет изменения скорости вращения электродвигателя с помощью преобразователя АСS400 определяется по формуле:

; (12.5)

Расчет параметров энергопотребления и экономии электроэнергии при внедрении преобразователя частоты серии ACS400 фирмы "ABB" произведен по формулам (12.1) - (12.5) и приведен в таблице 12.1.

Годовая экономия электрической энергии от внедрения преобразователя частоты определяется по формуле:

; (12.7)

Величина суммарных затрат по внедрению частотного регулируемого электропривода насоса определяется как:

, (12.8)

где - цена устройства автоматизированного частотного регулирования в составе сетевого реактора и преобразователя частоты, руб;

- коэффициент увеличения затрат на дополнительные проектно-конструкторские работы, монтаж, наладку и запуск оборудования, в зависимости от мощности преобразователя,

Таблица 12.1 Расчетные показатели дипломного проекта

Т, час ,

мі/час,

м,

м%

%,

кВт,

кВт,

кВт∙ч,

т∙руб
1460	55			60	28		71		75		12,7		5,6		10366			3036
1095	60			58	32		74		77		12,8		6,8		6570			1924
1825	75			55	51		77		78		14,6		13,6		1825			535
1825	70			57	43		76		77,5		14,3		10,6		6752			1978
2555	50			61	22		66		73		11,4		4,1		18651			5463
8760	Сумма															44164			12936

Тогда срок окупаемости проекта рассчитывается по формуле:

; (12.9)

Полученные экономические показатели проекта приведены в таблице 12.1. Рассчитаем стоимость суммарных затрат по внедрению частотного регулируемого электропривода насоса по формуле (12.8):

руб;

Годовая экономия электрической энергии от внедрения преобразователя частоты по (12.7) составит:

тыс. руб;

Тогда срок окупаемости модернизации вентилятора за счет экономии электроэнергии по (12.9) составит:

года;

При расчете эксплуатационных затрат важное значение имеет величина периода, за который производится расчет. Ограничимся периодом 1 год.

Затраты на электроэнергию определяются количеством энергии, потребляемой за год, номинальной мощностью двигателя, а также тарифной ставкой на электроэнергию.

Используя формулы (12.3), (12.4) и таблицу 12.1 определим энергию, потребляемую за год, при регулировании производительности насоса установки дроссельным способом и при внедрении преобразователя частоты:

кВт∙ч;

кВт∙ч;

Определим затраты на электроэнергию за 1год эксплуатации вентиляционной установки с учетом основной и дополнительной тарифных ставок по формуле:

, (12.10)

где - дополнительная тарифная ставка,;

- номинальная мощность двигателя, кВт;

- основная тарифная ставка, .

По (12.10) при дроссельном регулировании производительности, затраты составят:

По (12.10) при применении преобразователя частоты затраты составят:

Плановая продолжительность ремонтного цикла (ремонтный цикл - наработка электрического оборудования, выраженная в годах календарного времени между двумя капитальными плановыми ремонтами) определяется по следующей формуле:

, (12.11)

где - продолжительность ремонтного цикла,лет (для асинхронного электродвигателя),лет (для преобразователя частоты);

- коэффициент, учитывающий уменьшение ремонтного цикла основного оборудования, .

По (12.11) плановая продолжительность ремонтного цикла для асинхронного электродвигателя составляет:

года;

По (12.11) плановая продолжительность ремонтного цикла для преобразователя частоты составляет:

года;

Наработка энергетического оборудования, выраженная в месяцах календарного времени между двумя плановыми ремонтами по (12.11) составляет для асинхронного электродвигателя:

мес. =0,525 года;

Наработка энергетического оборудования для преобразователя частоты по (12.11) составляет:

мес=1,05 года;

По полученным величинам можно рассчитать количество капитальных и текущих ремонтов в расчете за 1 год по следующей формуле:

; (12.12)

Для асинхронного электродвигателя по (12.12) количество капитальных ремонтов в год составляет:

;

Для преобразователя частоты по (12.12) количество капитальных ремонтов в год составляет:

;

Количество текущих ремонтов по (12.12) для асинхронного электродвигателя составляет:

;

Количество текущих ремонтов по (12.12) для преобразователя частоты составляет:

;

По заданному количеству ремонтов в год, а также по заданной норме трудоемкости определяется годовая трудоемкость ремонтов. Годовая трудоемкость электрических машин рассчитывается по формуле:

, (12.13)

где - норма трудоемкости ремонтов, человеко-часов;

- поправочный коэффициент, учитывающий частоту вращения электродвигателя, .

Для асинхронного электродвигателя годовая трудоемкость капитальных ремонтов по (12.13) составит:

человеко-часов;

Для преобразователя частоты годовая трудоемкость капитальных ремонтов по (12.13) составит:

человеко-часов;

Годовая трудоемкость текущих ремонтов по (12.13) для асинхронного электродвигателя составляет:

человеко-часов;

Годовая трудоемкость текущих ремонтов по (12.13) для преобразователя частоты составляет:

человеко-часов;

Годовая трудоемкость технического обслуживания принимается равной 10% от нормы трудоемкости текущего ремонта оборудования без учета поправочных коэффициентов:

человеко-часов;

человеко-часов;

Для удобства сравнения выполненный расчет трудоемкости ремонта и технического обслуживания для двух вариантов систем регулирования производительности насосного агрегата сведен в таблицу 12.2.

Таблица 12.2 Сравнение выполненного расчета трудоемкости ремонта и технического обслуживания

Тип оборудования	Дроссельное регулирование	Частотное регулирование
Годовая трудоемкость капитальных ремонтов, человеко-часы
Электродвигатель	4,58	4,58
Преобразователь	-	8,6
Годовая трудоемкость текущих ремонтов, человеко-часы
Электродвигатель	91,96	91,96
Преобразователь	-	25,65
Годовая трудоемкость технического обслуживания, человеко-часы
Электродвигатель	52,8	52,8
Преобразователь	-	32,4
Суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования	149,34	215,99

По известной годовой трудоемкости эксплуатации оборудования, учитывая тарифную ставку ремонтного рабочего, а также соответствующие налоги, можно определить затраты на заработную плату ремонтных рабочих за 1 год по формуле:

, (12.14)

где - заработная плата ремонтного рабочего (по четвертому разряду),;

- коэффициент, определяющий затраты на выплату налогов в связи с начислением зарплаты, ;

- коэффициент, определяющий затраты на начисление на премирование и на начисление дополнительной зарплаты, ;

- суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования.

По (12.14) при дроссельном регулировании производительности вентиляционного агрегата затраты на заработную плату ремонтных рабочих за 1 год составят:

руб;

По (12.14) при частотном регулировании производительности вентиляционного агрегата затраты на заработную плату ремонтных рабочих за 1 год составят:

Стоимость материалов для ремонта и обслуживания принимается равной 100% от основной заработной платы ремонтных рабочих без учета выплаты налогов.

Стоимость материалов для ремонта и обслуживания оборудования при дроссельном регулировании производительности составляет:

Стоимость материалов для ремонта и обслуживания оборудования при частотном регулировании производительности составляет:

Общецеховые расходы принимаются равными 100% от основной заработной платы без учета налогов.

При дроссельном регулировании производительности общецеховые расходы составят:

При частотном регулировании производительности общецеховые расходы составят:

Рассчитаем приведенные затраты по вариантам

где - Е_Н=0,15 - нормативный к-т эффективности,

К - капиталовложения,

С - годовые эксплуатационные издержки

Приведенные затраты при дроссельном регулировании производительности составляют:

Приведенные затраты при частотном регулировании производительности составят:

Определяем годовой экономический эффект

Полученные показатели сравниваемых вариантов приведены в таблице 12.3.

Таблица 12.3 Показатели сравниваемых вариантов

Наименование	Обозначение	Дроссельное регулирование		Частотное регулирование
Капиталовложения, руб.	К	-		27600000
Плата за потребляемую электроэнергию, руб.	4051373427577805
Заработная плата ремонтных рабочих, руб.	17723852553395
Стоимость материалов для ремонта, руб.	9725021406526
Общецеховые расходы, руб.	9725021406526
Суммарные эксплуатационные расходы, руб.	4423112332944252
Приведенные затраты, руб.	4423112360544252
Годовой экономический эффект, руб.	7146871