Преобразователи частоты-да пребудет с ними энергоэффективность, Доказательство в цифрах и графиках Опции

[Ivan Doe]

Здравствуйте, уважаемые посетители данной темы!

Коллеги, кто работает с приводной техникой и кому доводилось доказывать заказчикам их энергоэффективность, поделитесь пожалуйста своим мнением по данному вопросу.

Как у Вас это выглядело? Например, мне довелось объяснять это на примере формулы расчета мощности на валу электродвигателя, которые вращает насос. Идея была в работе с QH характеристикой и отображением 2 ситуаций - с задвижкой и с преобразователем. Потом с графиков все перенеслось в вышеуказанную формулу.Получалось сравнение и значение эффективности в цифрах.

Однако, в формуле N=ρQgH/(1000η)
ρ – плотность, Q – расход м3/с, g – 9,8м/с2, Н – напор, η – КПД
остались вопросы. По моим расчетам, не важно, что там после насоса, расход - есть, напор - есть, кпд - (от расхода зависит) есть. Насос Д3200 75 2, водопроводная сеть берет 2400 м3/ч(0,7 м3/с), при таком расходе насос дает 80 м (а надо 50) и его КПД - 70%. Задвижкой создается сопротивление и давление в напорном трубопроводе как надо - 50м.
Получается без частотника - ρg*0,7*80/1000*0,75=639 кВт
С частотником (задвижка не нужна) - ρg*0,7*50(достигаем пониженной частотой)/1000*0,9=333 кВт
Все вроде наглядно, может, кто насосами и гидравликой занимается подскажут что-нибудь?
Что-то я не верю, что все так просто с КПД или еще с чем наверно косяк.

[Ivan Doe]

Здравствуйте, уважаемые посетители данной темы!

Коллеги, кто работает с приводной техникой и кому доводилось доказывать заказчикам их энергоэффективность, поделитесь пожалуйста своим мнением по данному вопросу.

Как у Вас это выглядело? Например, мне довелось объяснять это на примере формулы расчета мощности на валу электродвигателя, которые вращает насос. Идея была в работе с QH характеристикой и отображением 2 ситуаций - с задвижкой и с преобразователем. Потом с графиков все перенеслось в вышеуказанную формулу.Получалось сравнение и значение эффективности в цифрах.

Однако, в формуле N=ρQgH/(1000η)
ρ – плотность, Q – расход м3/с, g – 9,8м/с2, Н – напор, η – КПД
остались вопросы. По моим расчетам, не важно, что там после насоса, расход - есть, напор - есть, кпд - (от расхода зависит) есть. Насос Д3200 75 2, водопроводная сеть берет 2400 м3/ч(0,7 м3/с), при таком расходе насос дает 80 м (а надо 50) и его КПД - 70%. Задвижкой создается сопротивление и давление в напорном трубопроводе как надо - 50м.
Получается без частотника - ρg*0,7*80/1000*0,75=639 кВт
С частотником (задвижка не нужна) - ρg*0,7*50(достигаем пониженной частотой)/1000*0,9=333 кВт
Все вроде наглядно, может, кто насосами и гидравликой занимается подскажут что-нибудь?
Что-то я не верю, что все так просто с КПД или еще с чем наверно косяк.

[tpa2009]

С КПД косяк. В обоих случаях расход одинаковый и КПД насоса тоже должен быть одинаковый. Но там еще надо учитывать КПД электродвигателя. Он со снижением коэффициента загрузки падает. Но в целом все верно - экономия от ЧРП хорошая.

[Dede]

Эту задачи можно решить наглядно, графически. На графике H=f(G) нанесите характеристику сети с открытой задвижкой и с прикрытой и характеристики насоса на разной частоте. Станет все понятно

[Бойко]

С КПД косяк. В обоих случаях расход одинаковый и КПД насоса тоже должен быть одинаковый. Но там еще надо учитывать КПД электродвигателя. Он со снижением коэффициента загрузки падает. Но в целом все верно - экономия от ЧРП хорошая.

А зачем тогда "гады" делают нас. станции из 4-6 насосов?.... Поставил чп и дави на всем профиле нагрузок... турбоприводы, гидромуфты всякие... с жиру "пиндосы" мучуются...?

А! Тут еще "квадратная" синусоида разных порядков, ресурс...

[tpa2009]

В обоих случаях расход одинаковый и КПД насоса тоже должен быть одинаковый.

Извиняюсь, это у меня косяк. При изменении частоты кривая КПД также трансформируется. На картинках пример расчета для приведенных случаев. Но там мощность - потребляемая насосом. Если установлен э.д. мощностью 782 кВт, в первом случае к-т загрузки где-то 0,85, во втором - 0,50. КПД э.д. соответственно будут 0,94 и 0,91, т.е. потребляемая ими мощность примерно 680 и 400 кВт.

Да, и, обратите внимание, при дросселировании рабочая точка выходит за рабочую часть насоса.

А зачем тогда "гады" делают нас. станции из 4-6 насосов?....

а) поле рабочих параметров (рабочая часть), или помпаж при малых подачах.
б) снижение КПД э.д. при снижении коэффициента загрузки.
в) стоимость. 1 рабочий насос с ЧРП + 1 резервный насос с ЧРП дороже, чем 4 рабочих + 1 резервный (соответственно в 4 раза меньшей мощности каждый), пусть даже и все они будут с ЧРП.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Const82]

в) стоимость. 1 рабочий насос с ЧРП + 1 резервный насос с ЧРП дороже, чем 4 рабочих + 1 резервный (соответственно в 4 раза меньшей мощности каждый), пусть даже и все они будут с ЧРП.

Там вроде другой принцип регулирования. С повышением нагрузки работает сначала один насос под ЧРП, если он не справляется на полной модности включается другой на номинал, а первый благодаря ЧРП ему лишь помогает, работая на низких частотах. Если нагрузка растет, и превышает суммарную двух, включается третий. Так что нет необходимости делать все 4 с ЧРП. Хотя и каждых из насосов может быть тем самым регулирующим. Написал не совсем корректно, но надеюсь понятно)).
Зы А из какой программы скрины? И есть ли возможность ей поделиться?

[Dede]

tpa2009, а что за программка у вас на скриншотах?

[Ivan Doe]

А зачем тогда "гады" делают нас. станции из 4-6 насосов?.... Поставил чп и дави на всем профиле нагрузок... турбоприводы, гидромуфты всякие... с жиру "пиндосы" мучуются...?

А! Тут еще "квадратная" синусоида разных порядков, ресурс...

Вот-вот, у меня суммарная характеристика работы нескольких насосов (в 1 сообщении темы привел пример с одним насосом для упрощения) и заказчик не хочет ставит ЧП на все машины, их 3 в работе постоянно, заказчик предложил показать ему эффективность установки ЧП на 1 или 2 машины.
Тут у меня всплыла необходимость складывать характеристики фактически разных насосов, 1 дросселированного и 2 под управлением ЧП или наоборот. Совместная работа может быть только при одинаковых давлениях (условия параллельной работы). Нельзя например, 2 запустить напрямую, а 1м поддавать расход в зависимости от разбора. От этого насоса с ЧП не будет толку, если он не пересечет характеристику 2х работающих напрямую, они его передавят.

Подскажите, что за программка, руководство прониклось моими изысканиями и требует рисовать эти графики под разным соусом (2 насоса 3 насоса, с КПД, с мощностью). У меня все в excel эти пертурбации для меня сейчас проблема, а надо быстро.

[kocha99]

Вот хорошая статья про достоинства ЧРП. Эффект не только за счет экономии "выбрасываемого" излишнего напора, но и в том что работа насоса при любом расходе идет на пике КПД для данного режима.

Прикрепленные файлы

 _________________________________________.pdf ( 224,21 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1853

 

[Задержка поставк...]

Если Вы поддерживаете постоянный расход, то с какого лешего КПД то постоянный???

"при любом расходе на пике КПД" (с)

совсем не так!!

[qwerqus]

Но там еще надо учитывать КПД электродвигателя. Он со снижением коэффициента загрузки падает.

И ещё надо учитывать КПД самого ПЧ.

[tpa2009]

И ещё надо учитывать КПД самого ПЧ.

КПД современных ЧРП довольно высокий, 98-99% (судя по информации производителей . Поэтому в принципе можно и не учитывать. КПД того же муфтового соединения по Черкасскому тоже 0,98-1.

[qwerqus]

КПД современных ЧРП довольно высокий, 98-99% (судя по информации производителей . Поэтому в принципе можно и не учитывать. КПД того же муфтового соединения по Черкасскому тоже 0,98-1.

2% от 600 кВт это 12 кВт - достаточно для электроснабжения небольшого дома. Для расчёта экономической эффективности ПЧ он их таки должен дополнительно съэкономить.

[Ivan Doe]

Извиняюсь, это у меня косяк. При изменении частоты кривая КПД также трансформируется. На картинках пример расчета для приведенных случаев. Но там мощность - потребляемая насосом. Если установлен э.д. мощностью 782 кВт, в первом случае к-т загрузки где-то 0,85, во втором - 0,50. КПД э.д. соответственно будут 0,94 и 0,91, т.е. потребляемая ими мощность примерно 680 и 400 кВт.

Да, и, обратите внимание, при дросселировании рабочая точка выходит за рабочую часть насоса.


а) поле рабочих параметров (рабочая часть), или помпаж при малых подачах.
б) снижение КПД э.д. при снижении коэффициента загрузки.
в) стоимость. 1 рабочий насос с ЧРП + 1 резервный насос с ЧРП дороже, чем 4 рабочих + 1 резервный (соответственно в 4 раза меньшей мощности каждый), пусть даже и все они будут с ЧРП.

Спасибо за советы!

[Насосник]

Вот хорошая статья про достоинства ЧРП.

Такие статьи к сожалению получаются когда специалисты по автоматизации пишут про гидравлику.
1. В статье рассуждается то о напорах, то о давлениях в одном и том же контексте - это разные вещи.
2. Попытка подменить уравнение Бернули рассуждениями о гидравлической энергии.
3. Абсолютные значения КПД насоса при различных числах оборотов полученные на обьекте экспериментально вызывают огромные сомнения. Ну и соответсвенно все последующие расчеты ...
4. Фраза " ... снижение перепада давления между всасывающим и напорным патрубками насосного агрегата увеличивает срок службы сальниковых уплотнений, практически исключает гидроудары ..." совсем не верно!!!

[tpa2009]

Такие статьи к сожалению получаются когда специалисты по автоматизации пишут про гидравлику.

Почему? Нормальная статья, единcтвенно воды много, можно было покороче изложить. И как раз с точки зрения теории работы насосов (сеть, напорная характеристика, рабочая точка). Зря Вы так.

1. В статье рассуждается то о напорах, то о давлениях в одном и том же контексте - это разные вещи.

А чем они отличаются? Это же просто разные единицы измерения давления.

2. Попытка подменить уравнение Бернули рассуждениями о гидравлической энергии.

Статья больше популярная, чем техническая или научная. Авторы пытаются объяснить работу насосов неспециалистам. Тем более там, где упоминается гидравлическая энергия, больше к месту уравнения Эйлера, а не Бернулли.

3. Абсолютные значения КПД насоса при различных числах оборотов полученные на обьекте экспериментально вызывают огромные сомнения. Ну и соответсвенно все последующие расчеты ...

Что-то не нашел результаты экспериментальных замеров. Просмотрел? Это в каком месте статьи? И в чем состоит сложность экспериментального определения КПД? При наличии соответствующих приборов это делается элементарно.

[Насосник]

А чем они отличаются? Это же просто разные единицы измерения давления.

К учебнику направлять не буду, может сами вспомните если когда либо учили.

Статья больше популярная, чем техническая или научная. Авторы пытаются объяснить работу насосов неспециалистам. Тем более там, где упоминается гидравлическая энергия, больше к месту уравнения Эйлера, а не Бернулли.

Авторы вообще не пытаются обьяснить работу насоса. Обьяснение потерь напора, потерь давления и потерь гидравлической энергии (выносит мозг). Конечно Бернули - и этого уравнения достаточно для всех рассуждений этой статьи

И в чем состоит сложность экспериментального определения КПД? При наличии соответствующих приборов это делается элементарно.

При испытаниях насосов на специализированных испытательных стендах у производителей погрешность по КПД составляет 6% по 2 классу. (ГОСТ 6134-2007 Насосы динамические. Методы испытаний.) В вышеназванной статье оперируют изменениями КПД 2-3% (это в пределах ошибки).

[tpa2009]

К учебнику направлять не буду, может сами вспомните если когда либо учили.

А я все ж направлю. ГОСТ 17398-72, п. 166. Не учебник, но тоже ничего ). Правда с ГОСТ 6134-2007 не совпадает ((. Видно, авторы ГОСТ разные учебники читают.

Авторы вообще не пытаются обьяснить работу насоса. Обьяснение потерь напора, потерь давления и потерь гидравлической энергии (выносит мозг). Конечно Бернули - и этого уравнения достаточно для всех рассуждений этой статьи

Не пытаются, и не надо. Статья же про работу насоса в сети, а не просто про работу насоса. Большинство людей думают, что если в паспорте ц.б. насоса написано 20 куб.м. в час и 30 м, то он так и будет работать, куда его не воткни. А частотники и гидромуфты - для плавного пуска насосов. И популярно описать довольно сложные вещи - то же не просто.

При испытаниях насосов на специализированных испытательных стендах у производителей погрешность по КПД составляет 6% по 2 классу. (ГОСТ 6134-2007 Насосы динамические. Методы испытаний.) В вышеназванной статье оперируют изменениями КПД 2-3% (это в пределах ошибки).

Все ж напомню вопрос- где в статье про экспериментальное определение? Да и про 6% - есть еще класс точности 1, если быть педантом. Но это абсолютная погрешность. В статье же рассматривается разность между двумя режимами работы одного и того же насоса. Это немного другое и оперировать цифрами 2-3% здесь вполне допустимо.

И поменьше спеси, коллега. Здесь умные люди не ругаются, а общаются.

[Насосник]

Не стоит сводить все к популярности статьи. На каждой страничке написано - в блокнот инженеру!!!

Все ж напомню вопрос- где в статье про экспериментальное определение?

А данные на рис.5 откуда. Из теоретических расчетов цифры соовсем другие.

Да и про 6% - есть еще класс точности 1, если быть педантом.

Для испытаний по 1 классу нужны условия которые практически не реально создать на обьекте. Например замер давления как минимум с четырех точек в одном сечении.

Но это абсолютная погрешность. В статье же рассматривается разность между двумя режимами работы одного и того же насоса. Это немного другое и оперировать цифрами 2-3% здесь вполне допустимо.

На том же рис.5 приведены абсолютные значения КПД со всеми вытекающими...

[tpa2009]

Не стоит сводить все к популярности статьи. На каждой страничке написано - в блокнот инженеру!!!

Это как раз и говороит о популярности.

А данные на рис.5 откуда. Из теоретических расчетов цифры соовсем другие.

У них своя теория. Там чуть ниже рисунка

В соответствии с теорией подобия максимум коэффициента полезного действия с уменьшением частоты вращения несколько снижается и смещается влево.

))
Думаю, все-таки пересчет.

На том же рис.5 приведены абсолютные значения КПД со всеми вытекающими...

Вы меня немного не так поняли. Вот получили кривую КПД с погрешностью 6%. Отклонение реального КПД от полученного будет систематическое, т.е. например, всегда + 6%, или всегда -6 %, или будет плавно изменяться от -6% при минимальной подаче до +6% при максимальной, ну или еще как-то. Поэтому погрешность в двух соседних точках будет похожей и разность КПД этих точек будет довольно точной.

[Максимович]

Смотрите на проблему проще. Экономия электроэнергии при применении частотного регулирования двигателя насосного агрегата получается в основном из-за исключения потери давления (соответственно энергии) на задвижке нагнетания и при работе насосного агрегата в составе автоматической системы поддержания постоянного (заданного) давления в нагнетательном коллекторе. При правильном подборе насоса, КПД насоса и двигателя определяющей роли не играют.

[tpa2009]

При правильном подборе насоса, КПД насоса и двигателя определяющей роли не играют.

Здесь ключевое слово - регулирование. Естественно, что при фиксированной подаче применять ЧРП смысла нет.

[Насосник]

И еще ключевые слова.

При правильном подборе насоса...

,но к статье это отношения не имеет т.к. насосы не подбирали а обосновывали применение ПЧ

[magnat2011]

Уважаемые форумчане кто может помочь с доказательством эффективности ЧР для приточного вентилятора. есть ли у вас такие же диаграммы, графики для вентиляторов (22квт) и можно ли сэкономить при круглосуточной работе вентилятора? производство работает в 3 смены.?? Заранее благодарен.

[BorisZV]

Уважаемые форумчане кто может помочь с доказательством эффективности ЧР для приточного вентилятора

чтобы вот прям взять и доказать - нужны детальные исходные данные:
- характеристики вентилятора
- текущее положение шиберов (направляющих аппаратов) на выходе вентилятора
- имеющиеся давления и расходы воздуха - режимную карту, среднесуточный график...
- ток двигателя для каждого режима

Вот тогда можно будет пытаться как-то посчитать эффективность. А без этих данные - это все вилами по воде.

Разве что для общего случая можно такое привести:
если вентилятор постоянно работает в одном режиме, то эффект от применения ЧР будет только в случае, если его производительность "зажата" направляющими аппаратами. Причем, чем сильнее зажата - тем выше эффект.

[Айдар]

Добрый день уважаемые специалисты!
Столкнулся с проблемой подсчета годовой экономии электрической энергии в котельной при применении частотных приводов дымососа и дутьевого вентилятора. В котельной установлено 2 паровых котла ДЕ-25-14 и один паровой ДКВР-20-13. Потребление э/э дымососами и дутьевыми вентиляторами я считал так:
1. По имеющимся данным (расход газа в котельной и время работы каждого котла по месяцам) находим средний расход газа в месяц на каждый из котлов (принимаем во внимание что нагрузки при работе двух и более котлов равны между собой, принимаем одинаковый расход газа);
2. соотносим этот расход с режимной картой, находим производительность котла;
3. по производительности котла находим давление воздуха перед горелкой, разрежение за экономайзером (данные берем из режимной карты);
4. получаем результат - давление воздуха перед горелкой 40 мм.в.ст., паспортный напор вентилятора -358 мм.в.ст., разрежение за экономайзером - 54 мм.в.ст., напор дымососа - 449 мм.в.ст.
Итого получаем - дроссельная заслонка на подаче воздуха в топку открыта на 11%, дроссельная заслонка за экономайзером открыта на 12%. При регулирование давлений частотным приводом электродвигателей вентилятора и дымососа получаем соответственно 89% и 88% экономии электроэнергии.
Сильно не пеняйте, в энергоаудите я недавно, поэтому прошу совета более опытных спецов). Возможно я где то ошибку допустил, может так считать экономию э/э вообще недопустимо. Где прочитать как произвести расчет, может быть у кого то есть подобные методики, помогите!

[Piero]

http://mec-energo.ru/ekonomeff

[bonapart]

Программа расчета и анализа энергетических показателей асинхронных электро приводов (ВГТУ_privod_super):

Эскизы прикрепленных изображений

 

[necrowar]

я только вникаю и тут завышены показатели в 2 раза примерно я думаю но весомо





ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

При определении экономической эффективности применения частотных преобразователей на объектах тепло-водоснабжения учитываются следующие факторы:
А. экономия электроэнергии (до 20 % и более);
B. снижение затрат на текущее обслуживание;
C. увеличение ресурса электродвигателя (в 1,5-2 раза).
Ниже приведена упрощенная формула расчета срока окупаемости частотных преобразователей:

Где:
- срок окупаемости в месяцах
- стоимость преобразователя
- стоимость сэкономленной электроэнергии за месяц
- комплексный коэффициент, определяемый факторами A, C.
Имеющийся опыт применения частотных преобразователей показывает, что в зависимости от конкретных величин, определяемых этими факторами, значение коэффициента лежит в диапазоне 1,2 - 1,6.
Расчет срока окупаемости по формуле для преобразователя частоты мощностью 30 кВт.
Учитывая существующий диапазон изменения нагрузки, ожидаемую экономию электроэнергии принимаем равной, например, 20 %.
Определяем среднемесячную экономию электроэнергии (c учетом 12-и часовой работы оборудования в сутки и 30 рабочих днях).
= 720 час * 30 кВт * 20 % = 4 320 кВт * час

Определяем стоимость сэкономленной электроэнергии величины тарифа - 2,70 руб./кВт*час
=4 320 кВт*час*2,70 руб./кВт*час = 11 664 руб.

Принимаем значение коэффициента за 1,2
Определяем срок окупаемости частотного преобразователя серии С100 стоимостью 48 900, 00 руб.:

48 900,00
1,2*11 664
Высчисляем данную дробь и видим, что время окупаемости преобразователя частоты
≈3,5 месяца

Сообщение отредактировал necrowar - 29.10.2015, 23:21

[timmy]

при использовании преобразователя вы фактически изменяете скорость вращения вала двигателя. Охлаждение у двигателей как правило выполняется встроенным вентилятором, который вращается тем же валом. При снижении оборотов двигателя у вас соответственно меняется и подача охлаждающего воздуха встроенным вентилятором, т.е. фактически снижается теплоотвод. Двигатели этого не любят, могут схватит перегрев обмоток и тупо сгореть. В двигателях последних поколений, которые в РФ практически не производятся, этот вопрос вроде бы решён, а вот старые модели двигателей приходится дооснащать системами принудительного охлаждения. Без принудительного охлаждения двигатели старых моделей горят при снижении числа оборотов более 20 % от номинала. Обязательно этот момент учитывайте иначе ваши расклады не пройдут проверку временем.