Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Проблема энергосбережения приобретает в настоящее время все большую актуальность в связи с истощением невозобновляемых энергетических ресурсов и увеличением их стоимости.
Как показывает практический опыт многих стран СНГ и дальнего зарубежья, применение регулируемых электроприводов (ЭП) переменного тока вместо нерегулируемых позволяет получить существенную экономию электрической энергии, снижение эксплуатационных расходов, обеспечить плавное регулироваїгие частоты вращения (ЧВ), увеличить срок службы электродвигателей, значительно сократить уровень шума от ЭП.
Наиболее значительной экономия электрической энергии получается для ЭП насосов и вентиляторов, где ранее применялся нерегулируемый ЭП и регулирующие заслонки или вентили.
Во многих случаях экономия электроэнергии достигает 50 %.
Применяемые в настоящее время в Республике Беларусь (РБ) ЭП с нерегулируемыми асинхронными двигателями (АД) для насосов и вентиляторов не уловлетворяют современным требованиям по энергосбережению.
В частности , для ЭП канализационных насосных станций (КНС), которые регулируются по меіоду пуск - останов, непроизводительные расходы электрической энергии составляют от 10 до 30 %, частые прямые пуски снижают надежность н долговечность двигателя и гидросистемы, возникают частые гидравлические удары.
В случаях применения нерегулируемых АД в системах поддержания заданного микроклимата на животноводческих и свиноводческих комплексах непроизводительные расходы тепловой энергии составляют от 10 до 40 % , электрической энергии - от 20 до 75%.
Частотно - регулируемые ЭП на базе АД с короткозамкнутым ротором лишены отмеченных выше недостатков и позволяют получить достаточно высокие технико-экономические показатели работы.
Анализ работ в области применения регулируемого ЭП для гурбомсхапизмов показал, что в научной литературе стран СІ IГ и PC недостаточно полно исследованы возможности экономии энергоресурсов для ЭП насосов и вентиляторов.
В частности, мало изучены вопросы экономии электрической энергии на КНС в пусковых и установившихся режимах работы при замене нерегулируемого ЭП насоса автоматизированным частотно-регулируемым.
До 1994 года сельскохозяйственные потребители энергоресурсов РБ получали электрическую энергию по льготным тарифам.установлеиньш на уровне значительно ниже себестоимости ее производства и распределения.Эго приводило к тому , что при проектировании объектов сельского хозяйства в большинстве случаев игнорировались вопросы экономии энергоресурсов. По этой причине не были на должной экономической основе исследованы возможности использования систем автоматизированного частотно-регулируемого ЭП в вентиляционных установках внутри производственных помещений свиноводческих комплексов. Между тем эти объекты являйте» одними из наиболее крупных потребителей электрической и тепловой энергии отрасли.
Связь работы с крупными научными программами .темами. Предлагаемая работа является составной частью госбюджетной темы "Повышение эффективности производства и потребления энергий", выполняемой кафедрой "Экономика и организация энергетики" Белорусской государственной политехнической академии.
Цель и задачи исследования . Целью работы является техники -экономическое обоснование применения энерго- и ресурсосберегающих технологий на КНС и свиноводческих комплексах за счет использования частотно-регулируемых асинхронных ЭП. Достижение указанной цели связано с решением следующих задач:
1 .Усовершенствование методики технико-экономического обоснования применения частотно-регулируемых асинхронных ЭП для КНС.
-
Усовершенствование методики технико-экономического обоснования применения частотно-.регулируемых асинхронных ЭП для систем поддержания заданного микроклимата на свиноводческих комплексах.
-
Разработка стратегии управления электроприводами насосных и вентиляционных установок с учетом критерия минимального расхода энергоресурсов и средств на ремонтно-эксплуатационное обслуживание и требований технологических процессов и санитарных норм.
Научнил новизна полученных результатов заключается в теоретических и экспериментальных исследованиях, основное содержание которых состоит в следующем :
1. В уточненной оценке потребления электроэнергии частотно-регулируемым ЭП и зависимости от производительности КИС и постоянных потерь в ЭП .
-
В оптимизации технологического режима работы вентиляционного оборудования за счет применения автоматизированного частотно-регулируемого ЭП в системах поддержания заданного микроклимата на свиноводческих комплексах.
-
В оптимизации технологических процессов с учетом требований энергосбережения и санитарных норм на основе автоматизированного частотно-регулируемого ЭП и систем автоматического управления .
-
В разработке методики расчета экономии энергии в ЭП КНС в пусковых режимах при замене нерегулируемого ЭП насоса частотно- регулируемым .
Практическая значимость полученных результатов. Усовершенствованная методикатехннко-экономическогообоснования применения автоматизированного частотно-регулируемого ЭП для КНС передана институту "Белжилпроект', где используется при проектировании новых КНС и для реконструкции действующих.
Усовершенствованная методика технико-экономического обоснования применения автоматизированного часготно-регулируемого ЭП для систем поддержания заданного микроклимата на свиноводческих комплексах передана институту "Белэнергосетьпроект", где используется для реконструкции действующих -свиноводческих комплексов .
Экономическая значимость полученных результатов .
-
На примере Лндской КНС № 5 , проект которой является типовым для средних городов РБ ( Мозырь , Молодечно , Орша , Новополоцк, Солигорск, Светлогорск и др.), показано , что замена одного ЭП насоса мощностью 160 кВт .режим работы которого регулировался по методу включено-выключено, автоматизированным частотно-регулируемым дает годовую экономию электроэнергии не менее 100.000 кВт.ч , обеспечивает повышение надежности и долговечности двигателя, насосного аїрегата и трубопроводов . Срок окупаемости инвестиций составляет от 2,1 до 4,35 года .
-
На основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных на базе свиноводческого комплекса совхоза им. Ульянова Минского района , построенного по типовому для РБ проекту, установлено, что замена нерегулируемых ЭП приточной вентиляции автоматизированными частотно-регулируемыми за холодное время года позволяет получить : экономию электрической энергии до 70 %, экономию тепловой энергии до 35 %, повышение надежности и долговечности электродвигателей , вентиляторов и воздуховодов . Суммарная экономия энергоресурсов в станковом помещении на 600 голов молодняка свинарника-откормочника за отопительный период года составляет около 20 т у.т.. Срок окупаемости инвестиций - оті до 3,2 года .
Основные положения диссертации, выносимые но защиту .
1. Технико-экономическая целесообразность применения
автоматизированного частотно-регулируемого ЭП на КНС и в системах
поддержания заданного микроклимата на свиноводческих комплексах.
2. Способы управления частотно-регулируемым ЭП, обеспечивающие
требуемые технические характеристики и широкие технологические
возможности механизмов . . '
3 . Оптимизация управленім технологическими процессами КНС и систем поддержания заданного микроклимата на свіиіоводческих комплексах с целью экономии энергоресурсов и средств на ремонтно-эксплуатационное обслуживание.
Личный вклад соискателя. Соискателем самостоятельно выполнена работа по сбору, обработке и анализу технико-экономических показателей , характеризующих работу систем ЭП КНС и поддержания параметров заданного микроклимата на свиноводческих комплексах . Непосредственное участие автора в получении научных результатов выражается в разработке :
энергосберегающего инвестиционного проекта реконструкции Лидской КНС Л65 с применением частотно-регулируемого асинхронного ЭП ;
энергосберегающего инвестиционного проекта реконструкции
производственных помещений свиноводческого комплекса совхоза им.Ульянова Минского района с заменой нерегулируемых ЭП приточной вентиляции частотно-регулируемыми.
Апробация результатов диссертации. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Белорусской государственной политехнической академии, проводимых совместно с научно-исследовательскими институтами , консгрукторскими бюро и промышленными предприятиями (г.Минск , 1993, 1994 , 1995 гх.) и на республиканской научно-технической конференции "Автоматизированный электропривод промышленных установок" (г. Минск, 1994 г.).
Опубликовашюсть результатов. Основное содержание диссертационной работы отражено в 3 депонированных научных работах, 4 тезисах докладов на научно-технических конференциях. в 1 информационном сообщении и 2 методиках, используемых институтами "Белжилпроекі" и " Белэнергосгтьпроект " .
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, общих выводов по работе, списка использованных источников , включающего 105 наименований и 5 приложений . Работа изложена на 216 страницах машинописного текста, содержит 14 рисунков и 61 таблицу.
