Общие сведения. 
Расчет экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода

В последние годы почти все тепловые электростанции (ТЭС) с энергоблоками единичной мощности 100−310 МВт вовлекаются в регулирование суточных и сезонных графиков нагрузки. Разгрузка газомазутных энергоблоков достигает 70−75%, а угольных — 50%. В этих условиях, для обеспечения эффективной работы и высокого КПД энергоблоков, важнейшей задачей является снижение энергопотребления на собственные нужды ТЭС.

Дутьевые вентиляторы и дымососы, питательные, бустерные, конденсационные, насосы — основные потребители электроэнергии на собственные нужды. Для энергоблоков мощностью 100−300 МВт, работающих на газе, на долю упомянутых механизмов приходится в среднем 6,1−4,2%, для работающих на угле эта величина составляет 7,8−5,6%.

Существуют различные способы управления производительностью вентиляторов и насосов дросселирование нагрузки, снижение единичной мощности агрегатов и увеличение их количества и т. д. Наиболее эффективным способом является регулирование скорости вращения.

На рис. 1 заштрихована экономия мощности при использовании ЧРП взамен дросселирования. Для получения, например, половины полного расхода при регулировании скорости будет затрачено около 13% полной мощности, тогда как при дросселировании — около 75%. экономия составит примерно 60%.

Применение ЧРП на насосах и вентиляторах обеспечивает интегральное снижение потребляемой мощности на 25−40% и позволяет увеличить мощность энергоблока в среднем на 1−2% за счет исключения в водяных и воздушных трактах дросселей и заслонок, а также улучшения технологических процессов выработки электроэнергии, например, сжигания топлива. Поэтому для механизмов собственных нужд ТЭС непосредственно участвующих в процессе производства электроэнергии (прежде всего дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные насосы и т. п.), должны учитываться совокупно как фактор увеличения мощности энергоблока, так и фактор энepгoи ресурсосбережения.

В состав ЧРП входят стандартный или специальный асинхронный или синхронный электродвигатель, транзисторный или тиристорный преобразователь частоты, согласующий трансформатор либо реактор, пускорегулирующая и коммутационная аппаратура. Иногда для решения проблемы электромагнитной совместимости с сетью в состав комплексной поставки ЧРП могут входить фильтро-компенсирующие устройства.

Не менее эффективно применение ЧРП в коммунальном хозяйстве. Переход от нерегулируемого асинхронного электропривода насосов и вентиляторов в системах водои воздухоснабжения городских РТС, котельных и центральных тепловых пунктах (ЦТП) к частотно-регулируемому позволяет экономить до 60% электроэнергии, а в системах водоснабжениядо 25% потребления холодной воды и до 15% горячей воды.

Указанная экономия достигается за счет исключения ненужных для комфортного водои воздухоснабжения избытков напора (давления), закладываемых при проектировании системы, а также возникающих в процессе работы — при изменениях расхода, при росте напора в водоснабжающих магистралях и т. п.

Если при некоторой характеристике магистрали (рис.2) нерегулируемый насос с характеристикой 1 создает напор Н1, которому соответствует мощность, пропорциональная H1Q1, а для комфортного водоснабжения достаточно напора Н2 при мощности H2Q2, то переход за счет ЧРП на характеристику насоса 2 позволит сэкономить мощность H1Q1 — H2Q2 (заштрихована на рис. 2).

Экономия воды в системах водоснабжения связана с устранением при регулируемом электроприводе ненужных избытков давления (напора). Для существующих систем водоснабжения в коммунальной сфере каждая лишняя атмосфера (10 м в.ст.) вызывает за счет больших утечек дополнительные 7−9% потерь воды. Так, для Москвы при массовом применении в системах водоснабжения ЧРП экономия воды составит около 250 млн. м3 в год.

Наряду с изложенными составляющими энергосбережения, которые легко учитываются и оцениваются, применение ЧРП дает ряд дополнительных преимуществ :

• — экономию тепла в системах горячего водоснабжения за счет снижения потерь воды, несущей тепло;
• — возможность создавать при необходимости напор выше основного;
• — уменьшение износа основного оборудования за счет плавных пусков, устранения гидравлических ударов, снижения напора: по имеющемуся опыту в коммунальной сфере количество мелких ремонтов основного оборудования снижается в два раза;
• — снижение шума, что особенно важно при расположении насосов или вентиляторов вблизи жилых или служебных помещений;
• — возможность комплексной автоматизации систем водои воздухоснабжения. В настоящей инструкции эти факторы учитываются приближенно, введением коэффициента k > 1.

По данным специалистов института EPR1 (США) эффективность ресурсосбережения при использовании ЧРП соизмерима с экономическим эффектом от энергосбережения.

Объективная и количественная оценка указанных факторов может быть получена по мере накопления опыта эксплуатации ЧРП.