Предварительный выбор электродвигателя, преобразователя и устройств автоматизации



В качестве электропривода для проектируемой установки применим трехфазный асинхронный электропривод, построенный по системе ПЧ-АД КЗР. Действительно, применение системы ПЧ-АД позволяет плавно изменять скорость привода в достаточно широких пределах, что должно обеспечить плавное регулирование напора в насосной установке, и, в итоге, значительно уменьшить количество энергии, потребляемой насосной установкой.

Автоматизировать установку предлагается внедрением программируемого контроллера. В функции контроллера в таком случае будут входить: выработка задания для электропривода в зависимости от напора в сети; осуществление переключения основного и резервного насосов при выходе из строя основного; диагностика состояния элементов установки; подключение дополнительного насоса при перегрузке основного; выдача аварийных сигналов в диспетчерскую службу.

В соответствии с техническими данными насоса, рассчитанной предварительно мощностью двигателя (см. п.2.3.1), а также, согласно выбранной системы электропривода, предварительно выбираем трехфазный асинхронный двигатель 4А112М2У3 с короткозамкнутым ротором серии 4А, с номинальными техническими характеристиками приведенными ниже [2]:

- номинальная мощность: 7,5 кВт;

- синхронная частота вращения: 3000 об/мин;

- номинальное скольжение: 2,6%;

- номинальный КПД: 87,5%;

- номинальный cosj = 0,88;

- Мmaxном = 2,2;

- Мпном = 2;

- критическое скольжение: 17%;

- кратность пускового тока: Iп/Iном = 7,5;

- момент инерции двигателя: 0,01 кг*м2.

Степень защиты выбранного двигателя - IP44, обеспечивает защиту от проникновения внутрь оболочки проволоки, инструментов и т.п. диаметром или толщиной более 2,5мм и от проникновения твердых тел размером более 1 мм, обеспечивает защиту от брызг: вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении не должна оказывать вредного влияния на изделие.

Способ охлаждения ICАО141 - закрытая машина с ребристой или гладкой станиной, обдуваемой внешним вентилятором, расположенным на валу машины.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к системе автоматизации, выбранной системой электропривода и выбранным двигателем, для питания двигателя предварительно выбираем преобразователь частоты РЭН-2-02-УХЛ4 (ЯВИЕ.435321.001) производства Новополоцкого завода "Измеритель", а для управления насосной установкой применим контроллер ГСП МИКРОДАТ.


Технико-экономическое обоснование рациональной системы электропривода

 

Выбор системы автоматизированного электропривода насосной установки будем производить на основе анализа сравнительных данных. Экономическая оценка базируется на принципе минимальных расходов: начальных затрат, затрат электроэнергии, эксплуатационных затрат и затрат на ремонт. Данные сравниваемых систем электропривода насосной установки приведены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1.

Данные сравниваемых систем.

Данные о насосной станции Базовый вариант Проектируемый вариант
Число насосов 2 2
Мощность и тип приводного двигателя 7,5 кВт, АД-КЗР 7,5 кВт, АД-КЗР
Преобразователь частоты - РЭН-2-02

Расчет капитальных вложений

 

Рассчитываем капитальные вложения. Капитальные вложения определим исходя из выражения (3.1):

 

К = кэ. д. + кп. ч. + ку. а, (3.1)

 

где кэ. д. - стоимость электродвигателя; кп. ч. - стоимость преобразователя частоты; ку. а. - стоимость устройств автоматики; кпр. - стоимость прочего оборудования (сглаживающие дроссели, контакторы и т.д.).

Расчеты капитальных вложений насосной установки и сравнение капиталовложений базового (нерегулируемый электропривод) и проектируемого (регулирование скорости электропривода в системе ПЧ-АД) производим в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2.

Расчет и сравнение капиталовложений базового и проектируемого варианта насосной установки

Наименование

Базовый вариант

Проектируемый вариант

Цена тыс. руб. Стоимость тыс. руб. Цена тыс. руб. Стоимость тыс. руб.
Электродвигатель 137500 275000 137500 275000
Преобразователь - - 412500 412500
Устройства автоматики (ПК) 142000 142000 142000 142000
Прочее оборудование (дроссели и т.п.) - 27500 - 55000
Итого

444500

884500

Определение годовых эксплуатационных расходов

 

Годовые эксплуатационные расходы - это суммарные затраты на рабочий механизм и его электропривод, необходимые для эксплуатации механизма в течение, т.е. это себестоимость эксплуатации механизма.

Годовые эксплуатационные расходы в общем случае сводятся к следующим составляющим:

 

С = Сээ+ Са+ Собсл, (3.2)

 

где Сээ - стоимость потребляемой электроэнергии; Са - амортизационные отчисления; Собсл. - годовые затраты по эксплуатации электрической части установки.

Амортизационные отчисления:

 

Са = а. К, (3.3)

 

где а = 8 % - процент отчислений на реновацию; К - капиталовложения.

Затраты на электроэнергию:

 

Сээ = Рном. дв. Со.12 + Wэ. Сдоп, (3.4)

 

где Рном. дв - номинальная мощность используемых одновременно двигателей, кВт; Со = 2,1 тыс. руб. /кВт×ч - тарифная ставка (основная); Сдоп = 1,5 тыс. руб. /кВт×ч - тарифная ставка (дополнительная); Wэ - электрическая энергия потребляемая за год, кВт×Ч:

 

Wэ = Рп×Тгод/hном, (3.5)

 

где Рп - мощность потребляемая установкой; hном - номинальный КПД установки, %; Тгод - число рабочих часов в год, ч, Тгод = 8760 ч.

Основой, для расчета мощности, потребляемой установкой, является суточное распределение расхода воды. Если, в базовом варианте мощность двигателя не зависит от расхода воды, то, проектируемый вариант, позволяет уменьшить мощность установки при уменьшении расхода воды. Исходя из примерного распределения среднесуточного расхода горячей воды, приведенного в таблице 1.1 рассчитаем среднесуточную мощность, потребляемую насосной установкой:

 

Pср = , (3.6)

 

где Рср - среднесуточная мощность, потребляемая насосной установкой, Рi - мощность потребляемая установкой в течении i-го часа.

Оборудование электропривода является ремонтируемым. Оно проходит планово-предупредительные ремонты, периодичность и объем проведения которых регламентируется сметой планово-предупредительных ремонтов и сетей энергетики. Затраты на планово-предупредительные ремонты и обслуживание можно определить как:

 

Собсл = Ср. р + Смат + Со, (3.7)

 

где Ср. р - заработная плата ремонтных рабочих; Смат - стоимость материалов для ремонта; Со - общие расходы, у. е.;

Заработная плата ремонтных рабочих определяется следующими параметрами.

Плановая продолжительность ремонтного цикла составляет:

 

Тпл = Ттабл × bк × bи × bc, (3.8)

 

где Ттабл = 15 лет табличная величина ремонтного цикла;

bк = 0,75 - коэффициент обусловленный ремонтным циклом; bи = 1 - коэффициент использования; bc = 0,65 - коэффициент сменности;

Плановая продолжительность межремонтного цикла будет составлять:

 

tпл = tтаб. bк. bс. bи, (3.9)

 

tтаб = 12 мес - табличная величина межремонтного цикла;

Количество капитальных ремонтов в расчете на 1 год:

 

Мк. р. = 1/Тк. р., (3.10)

 

Количество текущих ремонтов в расчете на 1 год:

 

Мт. р. = 12/tпл, (3.11)

 

Определим годовую трудоемкость капитальных ремонтов:

 

Тк. р. = Мк. р. n. Hк. р. kп. р., (3.12)

 

где

n = 2 - количество однотипных машин или аппаратов, шт;

Hк. р = 12,5 - чел×час - норма трудоемкости капитального ремонта;

kп. р = 1 - поправочный коэффициент, зависящий от электрической машины.

Определим трудоемкость текущих ремонтов:

 

Тт. р. = Мт. р. n. Hт. р. kп. р., (3.13)

 

Hт. р = 1,5 чел-час - норма трудоемкости текущего ремонта. Трудоемкость технического обслуживания принимаем равной 10% табличной трудоемкости текущего ремонта электропривода без учета поправочных коэффициентов. Трудоемкость технического обслуживания электропривода за год:

 

ТТ.о. = 0,1× 12× nсм×Нтр, (3.14)

 

где nсм = 3 - количество смен работы. Суммарные затраты времени на ремонт и техническое обслуживании составляют:

 

Т = Тт. р. Ткр. Тт. о, (3.15)

 

Затраты на заработную плату ремонтных рабочих:

 

Ср. р. = Стар.0,5. Т, (3.16)

 

где Стар = 27,5 тыс. руб. часовая тарифная ставка рабочего (по IV разряду);

0,5 - начисления на ликвидацию последствий аварии на ЧАЭС, на содержание детских дошкольных учреждений, социальное страхование, пенсионный фонд, премирование, выплаты дополнительной заработной платы (гос. обязанности).

Стоимость материалов для ремонта электропривода примем равной 100% от основной заработной платы без учета дополнительных затрат.

Общие расходы примем равными 50% от основной заработной платы без учета дополнительных затрат.

Рассчитав годовые эксплуатационные расходы для базового и проектируе6мого вариантов по формулам (3.2) - (3.16), сведем их в таблицу 3.3.

 

Таблица 3.3.

Расчет и сравнение годовых эксплуатационных расходов.

Наименование и ед. измерения Обозначение Формула для расчета Базовый вариант Проектируемый вариант Разность
Амортизационные отчисления, тыс. руб. Са 3.3 35560 47560  - 12000
Потребляемая за год электроэнергия, кВт Wэ 3.5 82125 38132  
Стоимость электроэнергии, тыс. руб. Сээ 3.4 123377 57387 65990
Плановая продолжительность ремонтного цикла, лет Тпл 3.8 7 7  
Плановая продолжительность межремо-нтного цикла, мес. tпл 3.9 4 6  
Кол-во капитальных ремонтов в год Мкр 3.10 0,2 0,14  
Кол-во текущих ремонтов в год Мтр 3.11 3 2  
Трудоемкость капитальных ремонтов Ткр 3.12 5 3,5  
Трудоемкость текущих ремонтов Ттр 3.13 9 6  
Трудоемкость технического обслуж. Тто 3.14 5,4 5,4  
Суммарные затраты на ремонт и ТО Т 3.15 243 113,4  
Затраты на заработную плату, тыс. руб. Срр 3.16 13365 6237 7,128
Стоимость материалов, тыс. руб. Смат   13365 6237 7,128
Общие затраты, Тыс. руб. Со   6682 3118 3564
Затраты на обслуживание, тыс. руб. Соб 3.7 33412 15592 17820
Годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб. С 3.2 192349 120539 71810

 

Таким образом, ежегодно эксплуатационные расходы в проектируемой установке будут меньше на 71810 тыс. руб. чем в действующей.

Для оценки экономической эффективности сравниваемых вариантов используем понятие фактического срока окупаемости. Фактическим сроком окупаемости называют период, в течение которого превышение капитальных затрат одного варианта по сравнению с затратами другого окупается прямыми (без амортизационных отчислений) эксплуатационными затратами. Наиболее выгодный вариант должен иметь наименьший срок окупаемости.

Определим фактический срок окупаемости дополнительных капитальных вложений:

 

, (3.17)

 

где Кб и Кп - капиталовложения, соответственно по базовому и проектируемому варианту насосной установки, Сб и Сп - суммы прямых эксплуатационных затрат, соответствующие базовому и проектируемому вариантам.

После расчетов по формуле (3.17) получим, что срок окупаемости равен 5 лет. Для водопроводных систем, нормативный срок окупаемости составляет 7-10 лет, т.е. проектируемая насосная установка имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению с базовой.


Дата добавления: 2018-10-25; просмотров: 399; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!