МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА СИСТЕМ ПРОМИСЛОВОГО ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ТА ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

Методичні вказівки

до практичних занять з навчальної дисципліни

“Енергозбереження”

для студентів денної та заочної форм навчання

м. Кривий Ріг

2013 р

ЗМІСТ

Вступ…………………………………………………………………………………4

Перелік практичних занять…………………………………………………………5

Практичне заняття 1 Розрахунок енергетичної ефективності застосування регульованого приводу насосного агрегату ………………………………..5

Практичне заняття 2 Визначення ефективності застосування регульованого приводу вентиляторних установок………………………..11

Практичне заняття 3 Визначення втрат електроенергії в електричних мережах ……………………………………………………………………...17

Практичне заняття 4 Енергозбереження в АД в режимі частих пусків…25

Практичне заняття 5 Розрахунок економічної ефективності пускових систем синхронних двигунів компресорних установок…………………..30

Список літератури………………………………………………………………….38

ВСТУП

Висока вартість енергоресурсів зумовила в останні роки кардинальну зміну відносин до організації енергоспоживання в промисловості та інших енергоємних галузях (транспорт і житлово-комунальне господарство). Споживачі починають усвідомлювати, що в їх інтересах використовувати власне обладнання відповідно до цілей та технології виробництва. Промислові підприємства намагаються якимось чином реорганізувати своє виробництво «учорашнього дня», зробивши його адекватним вимогам дня сьогоднішнього. Під тиском ринку енергоресурсів споживачі приходять до розуміння тієї простої істини, що важливим кроком в економії енергоресурсів і зниженні фінансових утрат є точна відповідність використовуваного обладнання та керуванням ним.

Мета дисципліни – формування знань про основні види енергетичних ресурсів, які використовуються в технологічних процесах на промислових підприємствах, а також принципи дії та специфіку роботи основних споживачів енергоресурсів; формування вмінь застосовувати отримані теоретичні знання для розв’язання практичних завдань.

Практичне заняття № 1

Тема: Розрахунок енергетичної ефективності застосування регульованого приводу насосного агрегату

Мета: Навчитися розраховувати енергетичну ефективність застосування регульованого приводу турбомеханізма.

Короткі теоретичні відомості

Насоси є одним з розповсюджених видів електричного навантаження. Завантаження насосів, які працюють в промисловості, часто змінюється та носить змінний характер. Витрати насосів найчастіше регулюються шляхом дроселювання, зниження одиничної потужності агрегатів зі збільшенням їх кількості і т.д. Але одним з найефективніших способів регулювання витрати насосів є регулювання швидкості обертання. Цей спосіб, як і дроселювання, дозволяє плавно змінювати витрати, але дає більш суттєву економію електроенергії там, де немає необхідності утримувати постійною величину тиску.

Регулювання витрат насоса дроселюванням (регулювання засувкою) викликає додаткові втрати енергії, які знижують ККД установки, тому даний спосіб не є економічно вигідним. Але в силу простоти виконання схема регулювання дроселюванням в системах водопостачання є типовою

В останній час виник інтерес до регулювання витрати більш економічним способом – за допомогою зміни частоти обертів. Але для цього потрібен регульований електропривод.

На рис. 1.1 наведено порівняння економічності способів регулювання насосної установки.

Крива М1 є характеристикою НУ при повністю відкритій засувці та номінальній частоті обертів вала насоса.

Крива СА1 – характеристика трубопровідної мережі, при тих же умовах.

Лінія потужності N1 характеризує споживану потужність насоса при незмінній частоті обертів. Режим роботи насоса визначається режимною точкою А1. Витрата насоса відповідає точка .

Рисунок 1.1 – Порівняння економічності способів регулювання насосної установки

Меншу витрату можна отримати способами, розглянутими в даній роботі.

1. Дроселювання. Прикриваючи регулюючу засувку, режимна точка насоса зміщується по характеристиці (лінія М1) з А1 в В1. Потужність, яку споживає при цьому режимі насос, визначається по кривій потужності N1 і дорівнює N (В1).

2. Зміна частоти обертання. При зменшенні частоти обертання вала насоса режимна точка переміщується по характеристиці трубопровідної мережі при повністю відритій засувці з А1 в В2. Потужність, яку споживає насос, визначається по кривій потужності N2 (для іншої частоти обертів) і дорівнює N (В2).

Порівняльний аналіз залежностей споживаної потужності насоса при різних способах регулювання, але однієї і тієї ж витрати дозволяє зробити висновок, що з енергетичної точки зору, регулювання витрати шляхом зміни частоти обертання вала, більш економічний, ніж регулювання дроселюванням.

Потужність, яку споживає ЕП насоса, можна визначити за формулою:

, кВт, (1.1)

де К – коефіцієнт запасу, що дорівнює 1,1-1,4;

- витрата насоса, м³/с;

- напір, який розвиває насос, м;

- щільність рідини, (для холодної води =1000 );

- прискорення вільного падіння, ;

- ККД двигуна;

- ККД насоса.

ККД насоса при постійній частоті обертання та змінних витратах:

, (1.2)

де - номінальне значення ККД;

відношення значень витрат діючої до номінальної.

ККД насоса при зміні частоти обертання:

(1.3)

де - відношення значень швидкостей обертання насоса до номінальної величини.

Зміна частоти обертання робочого колеса призводить до зміни всіх його робочих параметрів. При цьому змінюється положення характеристик насоса. При зміні частоти обертання насоса перерахунок характеристик здійснюється за допомогою так званих формул приведення:

, (1.4)

, (1.5)

, (1.6)

де -діюча та номінальна витрати;

- діючий та номінальний напір;

- споживана потужність при витраті та напорі та номінальна споживана потужність;

- швидкість обертання, що відповідає витраті та та номінальна швидкість обертання відповідно.

Енергія, яку споживає насос, може бути розрахована за формулою:

, (1.7)

де Т – час роботи насоса за рік, год.

З формули (1.7) видно, що зниження витрати електроенергії насосом можна досягти наступними способами:

• підвищити ККД насоса шляхом використання нових матеріалів для ущільнень, кращим балансуванням робочих коліс, більш якісним ремонтом, заміною застарілих агрегатів більш новими з високим ККД;

• підвищити ККД двигуна шляхом заміни двигуна на більш економічний, також шляхом зміни параметрів напруги живлення (підвищуючи коефіцієнт потужності, змінюючи напругу);

• зменшити втрати тиску в трубопроводах, які збільшуються при відкладеннях накипу на стінках труб, при несправних засувках і т.д.;

• раціонально регулювати роботу насоса шляхом переходу від регулювання засувкою до регулювання зміною частоти обертів або шляхом зміни кількості працюючих насосів.