Диаграмма 3. График изменения активной энергии
Диаграмма 4. Суточный график изменения реактивной энергии.
Обследование электропотребления на РП – 1 (Табл. 6, 7), а также предыдущие замеры коэффициента мощности не свидетельствуют о настоятельной необходимости компенсации реактивной мощности на всех ТП. Однако на части ПС, например КТП-6, КТП-25 (Табл. 5), установка устройств компенсации реактивной мощности более чем целесообразна.
4.2.2.2. Несанкционированные потери электроэнергии.
Опрос руководителей участков и контролеров МУП “УЭиЭ” и ЖКХ, показал, что разница между потребляемой и продаваемой электроэнергией свидетельствуют о значительном несанкционированном потреблении электроэнергии населением. Например, в п. Мулымья, п. Половинка и в др. коммерческие потери в зимние месяцы доходят до 40%, летом до 12%. Население стало широко использовать для обогрева помещений электроэнергию как легально, так и нелегально.
4.2.2.3. Отсутствие электрических паспортов.
Отсутствие электрических паспортов и перечней электроприемников населенных пунктов района не позволяет точно определить установленную мощность потребителей электрической энергии. Энергетический паспорт п.г.т. Междуреченский выполнен без учета ГОСТ Р 51379-99 и не имеет данных об установленной мощности потребителей электроэнергии по направлениям использования. Опрос специалистов МУП “УЭиЭ”, сведения о расходовании электроэнергии [1, 2], а также изменение нагрузок на распределительных подстанциях при настоящем обследовании позволяет предварительно оценить мощность электропривода.
В таблице 12 приведены данные мощностей и электропотребления электродвигателей объектов, МУП “ТВК” п.г.т. Междуреченский.
Таблица 12.
Установленная мощность электроприемников МУП “ТВК” п. Междуреченский.
№
п.п.
|
Наименование объекта
|
Установленная мощность электродвигателя, Р
кВт
|
Мощность работающих двигателей, Р
кВт
|
Электропотребление,
%
|
1.
|
Электропривод котельных, всего:
|
1456,9
|
750,1
|
45,2
|
1.1.
|
ДКВР
|
770,6
|
371,2
|
24,8
|
1.2.
|
ОЧРП
|
213,9
|
115,2
|
5,7
|
1.3.
|
БКУ
|
121,5
|
78,2
|
8,7
|
1.4.
|
Маяковского
|
130,5
|
62
|
2,2
|
1.5.
|
Устье-Аха
|
145,5
|
94
|
1,9
|
1.6.
|
Гараж
|
67,5
|
37,5
|
1.9
|
2.
|
Тепловые пункты, всего
|
1034,5
|
464,5
|
31,1
|
2.1.
|
Головной
|
540
|
180
|
|
2.2.
|
Центральный
|
314
|
127
|
|
2.3.
|
Аптека
|
67
|
37
|
|
2.4.
|
Больничный
|
45
|
15
|
|
3.
|
Водозабор, всего:
|
128,5
|
105,5
|
17,2
|
3.1.
|
Центральный
|
102
|
78
|
|
3.2.
|
Нефтяник-2
|
11
|
11
|
|
3.3.
|
Усте–Аха
|
16,5
|
16,5
|
|
4.
|
КНС всего:
|
196,5
|
111,5
|
30%
|
4.1.
|
КНС№1
|
4,5
|
4,5
|
|
4.2.
|
КНС№2
|
104
|
52
|
|
4.3.
|
КНС№3
|
30
|
15
|
|
4.4.
|
КНС№4
|
37
|
22
|
|
4.5.
|
КНС№5
|
6
|
3
|
|
4.6.
|
КНС№6
|
15
|
15
|
|
|
Всего
|
2816,4
|
1431,6
|
100%
|
Таким образом, мощность электрических машин с учетом насосов, вентиляционного оборудования, подъемно – транспортных машин, компрессоров и пр. составляет примерно 30-40 % от установленной мощности электроприемников предприятия МУП “УЭиЭ”.
Как показало настоящее обследование, многие двигатели при продолжительном режиме работы ненагружены, имеют низкий к.п.д. () и коэффициент мощности (cos ). В районе имеется только одна установка по частотному управлению скорости двигателя мощностью 7 кВт с использованием регулятора частоты Altivar на водозаборе п. Мортка, нет ни одной установки для плавного пуска двигателей.
Необходимо обратить внимание на электропривод подъемно – транспортных механизмов. Реостатное регулирование скорости асинхронных двигателей с фазным ротором в крановых механизмах приводит к возрастанию потерь энергии в цепи ротора (пропорциональны скольжению). Необходимо внедрять современные системы управления с частотными преобразователями.
Мероприятия по энергосбережению в котельных района ограничиваются количеством включаемых вентиляторов, насосов, дымососов в зависимости от производственной необходимости.
4.2.2.4. Обследование параметров нагрузки электродвигателей.
С целью определения эффективности потребления электроэнергии во время энергоаудита были проведены замеры по определению некоторых параметров на работающих электродвигателях. Двигатели для испытаний выбирались по согласованию с отделом энергосбережения, руководством участков и работающие с обычной нагрузкой в установившемся режиме. Инструментальные замеры, проведённые в котельных, преследовали цель получить сведения о реальной загрузке потребителей электроэнергии и о режимах их работы. В качестве измерительных приборов во время обследования использовались штатные приборы, переносные измерительные клещи и анализатор параметров режима электрической сети NANOVIP KIT. Измерения проводились при содействии работников МУП “УЭиЭ”.
О степени загрузки электроприводов можно судить по результатам замеров потребляемой мощности рабочего тока двигателей. Поскольку между током статора и мощностью, развиваемой асинхронной машиной, нет линейной зависимости, параметры двигателя можно определить по методике использования рабочих характеристик асинхронных двигателей в относительных единицах.
Рис. 1. Рабочие характеристики асинхронных двигателей.
При проведении испытаний электроприводов имелись трудности по идентификации номинальных параметров двигателей из-за отсутствия достоверных паспортных данных, что ограничивало число исследуемых работающих объектов.
Ниже представлены результаты испытаний электродвигателей котельных (21-23.01.2004г.).
Таблица 13.
Результаты обследования электродвигателей МУП “УЭиЭ”.
№№ п.п.
|
Тип двигателя, объект
|
Мощность Р,
кВт
|
Напряжение U,
В
|
Синхронная частота, об/мин
|
Скольжение S,
о.е.
|
КПД  %
|
cos
|
Ток I, A
|
Потребляемая мощность Р1,
кВт
|
Q, кВАр
|
S, кВА
|
Примечание
|
1.
|
АИР 112М2
Старая котельная п. Половинка
|
7,5
|
380
346*
|
3000
|
3,5
-
|
87,5
|
0,88
0,86
|
14,8
14,3
|
8,57
7,4
|
4,36
|
8,61
|
U= 0,91Uном
P1=0,86 Р1ном
|
2.
|
АИР 16052 новая котельная п. Половинка
|
15
|
380
391
|
3000
|
3
|
89
|
0,89
0,91
|
25,6
27,4
|
16,86
16,9
|
7,56
|
18,6
|
U =1,03Uном
I=1,07 Iном
|
3.
|
4А132М293
котельная больницы п. Половинка
|
11
|
380
395
|
3000
|
5,4
|
84,5
|
0,88
0,83
|
19,8
16,7
|
13,1
9,55
|
6,3
|
11,44
|
P1=0,73 Р1ном
I=0,84Iном
U =1,04Uном
|
4.
|
АИР180М4
Малая котельная п. Куминское
|
30
|
380
380
|
1500
|
2
|
91,5
|
0,86
0,70
|
57,9
29,5
|
32,78
13,5
|
13,8
|
19,4
|
P1=0,41Р1ном
I=0,51 Iном
|
5.
|
АИР 180 М4 котельная п. Куминское
|
30
|
380
380
|
1500
|
2
|
91,5
|
0,86
0,76
|
57,9
33,3
|
32,78
17,2
|
14,8
|
22,9
|
P1=0, 52Р1ном
I=0, 575 Iном
|
6.
|
АИР 180 М4
Котельная на нефти (2 котла в работе) п.Куминское
|
30
|
380
418
|
1500
|
2
|
91,5
|
0,86
0,61
|
57,7
32,7
|
32,78
14,4
|
18,6
|
23,6
|
I=0, 56 Iном
P1=0, 45Р1ном
|
7.
|
4А200 ДКВР двигатель сетевого насоса п.Куминское
|
45
|
380
407
|
1500
|
1,8
|
92
|
0,9
0,78
|
82,6
62,7
|
48,91
34,8
|
27,6
|
407
|
I=0, 76 Iном
P1=0, 71Р1ном
|
8.
|
А4160 S4УЗ ДКВР двигатель сетевого дымососа п.Куминское
|
15
|
380
391
|
1500
|
2,7
|
0,89
|
0,88
0,85
|
29,13
22,0
|
16,85
13,2
|
8,13
|
15,4
|
I=0, 75 Iном
P1=0, 78Р1ном
|
9.
|
АИР 180S2
эл.двигатель насоса п. Мулымья
|
22
|
380
362
|
1500
|
2,5
|
90,0
|
0,87
0,85
|
42,4
15,7
|
24,44
8,44
|
5,32
|
9,8
|
I=0,37 Iном
P1=0, 78Р1ном
|
10.
|
АИР 180М2
Эл.двигатель насоса П.Мулымья
|
30
|
380
360
|
3000
|
2,5
|
90,5
|
0,88
0,93
|
57,3
34,0
|
33,15
19,8
|
7,62
|
21,3
|
I=0,59 Iном
P1=0, 597Р1ном
|
*Примечание: В первой строке указаны технические данные двигателей, во второй строке – результаты измерений.
Таблица 14.
Обследование нагрузок электродвигателей котельной
“ ДКВР” п.г.т.. Междуреченский.
Наименование оборудования
|
Тип
двигателя
|
Pном, кВт
|
n,
об/мин
|
Iном, А
|
Iизм, А
|
Pном изм
кВт
|
Pпотр изм
кВт
|
 %
|
|
Привод сетевого насоса
№2
№3
№6
|
4АНМ225М2
4АМ225М2
4АМ180М2
|
90
90
90
|
3000
|
169
169
55,7
|
138
144
28
|
97,8
97,8
33,3
|
82
85
17
|
92
92
90
|
0,88
0,8
0,91
|
Привод дымососа
Д3
Д4
|
4А 200-4
4А 200-4
|
45
45
|
1500
1500
|
82,6
82,6
|
83
35
|
48,9
48,9
|
49
21
|
92
92
|
0,9
0,9
|
Дутьевые вентиляторы
В3
В6
|
АИР 160 М2
АИР 160 М2
|
18,5
18,5
|
3000
3000
|
34,9
34,9
|
30
19
|
20,6
20,6
|
18
11
|
89,5
89,5
|
0,9
0,9
|
Таким образом, испытанные двигатели общей мощностью 235,5 кВт в своем большинстве имели значительную недогрузку.
Электропотребление МУП “ТВК” в 2001 г. составило 4962,8 тыс. кВт∙ч, то есть 14,6% от потребления п.г.т. Междуреченский. С учетом электропотребления других предприятий поселка (таблица 4.4. [1]) можно полагать, что мощность электропривода п.г.т. Междуреченский составляет 3794 кВт, и всего Кондинского района около 13932 кВт.
После проведения энергетической паспортизации всего района установленная мощность может быть уточнена.
Снижение потребления электрической энергии в электроприводах, работающих с недогрузкой, может осуществляться путём замены установленных двигателей на двигатели меньшей мощности или путём применения частотных преобразователей.
Анализ замеров загрузки двигателей (таблица 13) показывает, что установленная мощность многих электроприводов завышена по сравнению с необходимой. Кроме того, приводы многих механизмов работают с переменной нагрузкой и с её понижением.
Номинальная мощность большинства двигателей производственных механизмов выбиралась исходя из условия соответствия мощности статической нагрузки механизмов с учётом дополнительных потерь при реализации пуско-тормозных моментов. Последний фактор обычно учитывается для интенсивно работающих механизмов с большим числом включения двигателей (150-200 в час). Доля таких механизмов циклического действия работающих в повторно - кратковременном режиме незначительная.
При выборе мощности двигателя необходимо учитывать, что занижение мощности приводит к перегреву двигателя и выходу его из строя. Завышение мощности двигателя, по сравнению с требуемой, приводит к следующим отрицательным последствиям: увеличиваются капитальные затраты на электропривод; не полностью используются активные материалы электрических машин (сталь, медь); при работе двигателя с меньшей мощностью, то есть меньше номинального значения, уменьшается К.П.Д. двигателя, возрастают потери в машине, уменьшается cos - коэффициент мощности, возрастает потребляемая реактивная мощность; возрастают потери в системе электроснабжения, что особенно важно учитывать в условиях Кондинского района.
Обследование и показало, что примерно 50% парка электродвигателей требует понижения мощности установленных двигателей. Более точное определение нагрузок всех двигателей может быть выполнено силами персонала электротехнической лаборатории, необходимость которой очевидна.
Снижение мощности только половины электродвигателей на одну ступень приводит к снижению мощности двигателей в среднем на 20%, то есть высвобождение 10% установленной мощности электропривода, то есть ориентировочно изъятая мощность может быть равна 1400 кВт.
При замене двигателя на меньшую мощность в пределах 50 %, и полагая, что момент сопротивления на валу приводимого механизма постоянный, КПД постоянный, уменьшение мощности потерь (экономию) можно выразить следующим образом:
 ,
где  - коэффициент, учитывающий разность потерь в заменяемых двигателях, который может быть определен как  ;
 - изъятая мощность,  кВт;
 - время работы электродвигателей (~ 2000 ч.);
 - коэффициент потерь в сети электроснабжения (к = 0,17);
 - потребление электрической энергии. В 2003г. =106244 тыс. кВт∙ч.
 ,  - определяется величинами  до и после замены двигателя ( ; );
 - установленная мощность предприятия.
Мощность потерь:
 , а при   .
 тыс. кВт или при тарифе  руб./кВт∙ч  тыс. руб./год.
При замене менее загруженных электродвигателей экономия электроэнергии будет более значительна из-за снижения не только , но и  (рис.1). В первую очередь необходимо производить замену двигателей, загруженных менее чем на 45 – 50 %.
Замена двигателей может быть произведена за счёт перестановки имеющихся двигателей, что снизит материальные затраты, а также за счёт приобретения новых двигателей с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Выигрыш от правильного выбора мощности двигателей заключается и в уменьшении капитальных затрат на реконструкцию.
4.2.2.5. Практика ремонта вышедших из строя электродвигателей.
Асинхронные двигатели представляют собой наиболее распространенный тип электрических машин, потребляющих более 40% всей производимой в стране электроэнергии. Асинхронные двигатели, в основном, работают в довольно тяжелых условиях, при неудовлетворительном обслуживании или совершенно без какого-либо ухода. В большинстве случаев причинами отказов асинхронных двигателей являются неправильное их применение (15—35% отказов), недостатки эксплуатации (35—50% отказов) и низкое качество ремонта. Лишь 10—12% двигателей выходят из строя вследствие естественных процессов старения и износа. Средний срок службы асинхронных двигателей до капитального ремонта составляет 5 лет (15—20 тыс. ч), что нельзя считать достаточным [7].
Распределение повреждений по отдельным узлам асинхронных двигателей изменяется в зависимости от условий их применения, однако наибольшее число повреждений приходится на обмотку статора. В среднем из-за повреждений обмоток двигателей происходит 85—95% отказов, 3—8% отказов происходит вследствие повреждений подшипников [7].
По характеру повреждений обмоток отказы асинхронных двигателей распределяются следующим образом: межвитковые замыкания - 93%, повреждения междуфазовой изоляции - 5%, пазовой изоляции - 2%. Таким образом, в подавляющем большинстве случаев причиной отказов является повреждение межвитковой изоляции, типичное для всыпных обмоток. Повреждения междуфазовой и пазовой изоляции обычно возникают как следствие межвитковых замыканий и представляют развитие последних.
На большинстве предприятий страны сложилась практика ремонта вышедших из строя электродвигателей. Как показало обследование целого ряда промышленных предприятий района, мощность восстановленных двигателей составляет 10-20% от установленной мощности предприятий (т.е. примерно 10% электроэнергии потребляется отремонтированными двигателями). Имеются случаи ремонта двигателей до 10 раз. При этом не учитываются затраты на ремонт, сокращение межремонтных сроков, ущерб от простоев, увеличение электропотребления и потерь отремонтированных двигателей при их эксплуатации из-за роста потерь в стали, тока холостого хода, снижения КПД, увеличение потерь в системе электроснабжения, увеличение штата ремонтного персонала на предприятиях.
Не ведется анализ изменения параметров двигателей после ремонта. Послеремонтные испытания ограничиваются проверкой работоспособности двигателей, измерением изоляции и тока холостого хода.
|
