Оценка экономической эффективности от внедрения преобразователей частоты в системах водоснабжения зданий

Определение экономической эффективности, которую можно получить от внедрения преобразователей частоты, является насущной проблемой. Потребителю хотелось бы до приобретения приобразователя частоты иметь гарантии, что средства будут израсходованы не зря, общие утверждения о том, что экономия электроэнергии составит 30—80%, требуют подтверждения.

К сожалению, универсальной методики на все случаи применения преобразователей частоты нет и быть не может, так как объем экономии зависит от многих факторов характерных для данной конкретной установки. Однако существует большое количество типовых решений применяемых в народном хозяйстве, например, системы отопления и горячего водоснабжения на центральных тепловых пунктах (ЦТП).

Московским энергетическим институтом (МЭИ) разработана методика оценки экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода в системах водоснабжения зданий, разработана «Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода», согласованная с Главгосэнергонадзором и утверждена Минтопэнерго. Указанная методика легла в основу разработанной в МЭИ компьютерной программы по оценке экономической эффективности частотно-регулируемого электропривода насосов.

Теоретические вопросы экономии электроэнергии достаточно хорошо отражены в литературе. Однако в некоторых статьях и рекламных проспектах типа: «Вы можете сами посчитать экономию Вашей электроэнергии при использовании преобразователей частоты» формулы для расчета экономии электроэнергии вызывают недоумение. Более того, зачастую, сами авторы пишут, что расчетная экономия составляет, скажем, 20%, а фактическая оказывается больше (30—40%). Основная ошибка заключается в том, что для расчета экономии, во многих проспектах используется следующая формула:

N₁–N₂ = r*g*Q*(H₁–H₂)

где: Q — расход;
H — напор;
N — мощность потребляемая электродвигателем.

То есть снижение потребляемой мощности пропорционально потере напора при дросселировании. Однако здесь не учтено то, что при снижении напора насоса частотным регулированием меняются характеристики и самого насоса, при варианте убирающегося сопротивления в сети. Правильнее пользоваться, для вычисления величины снижения потребляемой мощности, законами подобия насосов (для насосов среднего и низкого давлений с пологой характеристикой, типичных в сетях тепловодоснабжения), а именно:

H₁ / H₂ = n₁² /n₂²
N₁ / N₂ = n₁³ / n₂³

где: n — частота вращения.

То есть снижение потребляемой мощности пропорционально снижению оборотов двигателя в кубе. Пример показывает, что даже в системах с постоянным расходом можно получить эффект от применения преобразователей частоты.

Существует, даже среди специалистов тепловодоснабжения, распространенное, но ошибочное мнение, что применение частотного регулирования, при правильно подобранных характеристиках насоса никакой экономии электроэнергии дать не может. Да такое возможно, при неправильно выбранной величине уставки давления для преобразователей частоты, суммарное потребление электроэнергии насосом с преобразователем частоты может не дать экономии. Очень важно чтобы величина уставки давления соответствовала минимальному напору при максимальном расходе. Если поставить датчик давления непосредственно у потребителя, то при уменьшении расхода у потребителя автоматически снижается необходимый напор, т. е. заданный параметр регулирования для преобразователя частоты будет формироваться Q—H характеристикой сети.

Из вышеизложенного материала по оценке экономической эффективности от внедрения преобразователей частоты для насосных станций можно сделать следующие выводы:

1. Суммарное снижение потребления электроэнергии при использовании преобразователей частоты может достигать 50%, даже при идеально подобранных насосах, работающих на сеть с переменным расходом.
2. Для обеспечения максимального экономического эффекта от применения преобразователей частоты, необходимо предварительно провести обследование и изучение сети. Сейчас это достаточно просто — есть переносные ультразвуковые расходомеры, позволяющие быстро и точно определить фактические характеристики сети и насосного агрегата.
3. Все здесь сказанное относится к работе сетей с правильным подбором насосов. Как правило, насосы для сети подбираются с «запасом», запас при применении преобразователей частоты не теряется, при нештатном увеличении расхода преобразователь частоты с таким насосом обеспечит и нештатный режим.
4. После внедрения преобразователя частоты на электродвигателе насосного агрегата необходимо заново проводить настройку и регулировку работы сети для максимального снижения потребления электроэнергии, в противном случае экономический эффект от внедрения преобразователя частоты будет не полным.

Для оценки экономической эффективности от применения преобразователей частоты в любом случае необходимо организовать установку приборов учета электрической энергии и произвести замеры электропотребления до установки преобразователя частоты и после его установки. Кроме установки преобразователя частоты нужно провести все необходимые регулировки и настройки в работе системы.

Важнейшим показателем в конкуренции на рынке сегодня является соотношение качество-цена. Потом рассматриваются и другие показатели, такие как габариты, дизайн, наличие сервисной службы и т. п., но на первом месте стоит качество. При построении преобразователей частоты для асинхронных двигателей используются современные управляемые полупроводниковые приборы высокой надежности (биполярные транзисторы с изолированным затвором — IGBT-транзисторы). Элементы силовой электроники в основном и определяют сегодня качество и ценовые показатели, в структуре цены они составляют сегодня до 70% от стоимости ПКИ.

Специалисты прогнозируют высокие темпы снижения цены на IGBT-транзисторы, и преобразователи частоты станут еще более доступными для потребителей, масштабы их внедрения уже в ближайшие годы станут массовыми, как показывает опыт высокоразвитых стран: другой альтернативы у нас просто нет.

Источник: http://www.irz.ru/