đồ án thực tập tốt nghiệp hệ thống điện nhà xưởng.

Lợi ích của quản lý năng lượng với doanh nghiệp Sử dụng năng tiết kiệm và hiệu quả mang lại lợi ích không chỉ cho doanh nghiệpnhư giảm chi phí năng lượng, tăng khả năng cạnh tranh, tăng

MỤC LỤC

***

MỞ ĐẦU………05

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm hệ thống quản lý năng lượng……… 07

1.1.1 Lợi ích của quản lý năng lượng với doanh nghiệp……… 07

1.2 Tình hình sử dụng năng lượng tại các doanh nghiệp việt nam… 07

Chương 2 PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG A Các giải pháp trong hệ thống điện………….……… 10

2.1 Giải pháp trong sử dụng vận hành máy biến áp………10

2.1.1 Giới thiệu………10

2.1.2 Các giải pháp sử dụng máy biến áp hiệu quả và tiết kiệm năng lượng : ……… 11

2.1.2.1 Chọn dung lượng máy biến áp hợp lý :……….11

2.1.2.2 Phân phối tải phù hợp giữa các máy……… 12

2.1.2.3 Điều chỉnh điện áp ra của máy biếp áp phù hợp với tình trạng làm việc của phụ tải ………12

2.1.2.4 Giải pháp trong lắp đặt, vận hành máy biến áp trong nhà máy……… 13

2.2 Hệ thống bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ ………14

2.2.1 Giới thiệu………14

2.2.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ………15

2.2.3 “Sự tiêu thụ công suất phản kháng” [8]………16

2.2.3.1 Động cơ không đồng bộ……….16

2.2.3.2 Máy biến áp………17

2.2.3.3 Đèn huỳnh quang……… 17

2.2.4 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất……… 19

2.2.4.1 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên……….19

2.2.4.2 Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng các thiết bị bù………21

2.3 Các giải pháp sử dụng động cơ……….21

2.3.1 Giới thiệu động cơ………21

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ……… 21

2.3.3 Đánh giá tải động cơ………23

2.3.4 Các giải pháp sử dụng động cơ……… 25

2.3.4.1 Thay động cơ tiêu chuẩn bằng động cơ hiệu suất cao……… 25

2.3.4.2 Giảm mức non tải (tránh sử dụng động cơ quá lớn)………….25

2.3.4.3 Chọn công suất động cơ cho tải thay đổi……… 26

2.3.4.4 Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ………26

2.3.4.5 Điều chỉnh hệ số công suất bằng cách lắp tụ bù……… 27

2.3.4.6 Dùng biến tần điều khiển tốc độ động cơ………27

2.3.4.7 Trong vận hành, quản lý động cơ……….28

2.4 Hệ thống chiếu sáng trong nhà máy xí nghiệp………28

2.4.1 Giới thiệu……… 28

2.4.2 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống chiếu sáng…29 2.4.2.1 Sử dụng ánh sáng tự nhiên………29

2.4.2.2 Giảm số lượng đèn để giảm chiếu sáng thừa……….29

2.4.2.3 Chiếu sáng theo công việc………29

2.4.2.4 Lưạ chọn đèn và bộ đèn hiệu suất cao……….30

2.4.2.5 Bảo dưỡng chiếu sáng……… 31

2.4.2.6 Vận hành thiết bị chiếu sáng………31

2.5 Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong văn

phòng làm việc……… 32

2.5.1 Giải pháp kĩ thuật……… 32

2.5.1.1 Phải tổ chức kiểm tra nắm tình hình sử dụng điện toàn cơ quan hiện nay………32

2.5.1.2 Đánh giá tình hình sử dụng điện qua kiểm tra và đề ra giải pháp kĩ thuật tiết kiệm điện……….32

2.5.2 Giải pháp hành chính, quản lý………33

2.5.2.1 Quy định các chế độ và thời gian sử dụng các thiết bị điện trong cơ quan:……… …33

2.5.2.2 Chế độ theo dõi……….34

2.5.2.3 Chế độ thưởng phạt và động viên thi đua:……… …….35

B Các giải pháp trong hệ thống thiết bị phụ trợ……… ……35

2.6 Giải pháp sử dụng năng lượng trong máy nén và hệ thống khí nén….35 2.6.1 Giới thiệu………35

2.6.2 Các giải pháp sử dụng năng lượng máy nén hiệu quả……….36

2.7 Giải pháp chọn lựa và sử dụng hệ thống thông gió làm mát trong nhà máy xí nghiệp………38

2.7.1 Giới thiệu………38

2.7.1.1 Thông gió tự nhiên………38

2.7.1.2 Thông gió cưỡng bức………39

2.7.2 Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả………39

2.7.2.1 Chọn quạt thích hợp……….39

2.7.2.2 Giảm trở lực hệ thống………39

2.7.2.3 Các giải pháp trong vận hành………40 Chương 3

XÂY DỰNG GIẢI PHÁP QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ

VÀ TIẾT KIỆM

3.1 Giới thiệu chung về hệ thống quản lý năng lượng tại các xí nghiệp

công nghiệp……….40

3.2 Đặc điểm của hệ thống quản lý năng lượng………41

3.3 Những yêu cầu chủ yếu của hệ thống quản lý năng lượng………….42

3.4 Giải pháp quản lý hệ thống năng lượng trong xí nghiệp công nghiệp 43

3.4.1 Hoạch định năng lượng ( kiểm toán năng lượng)………44

3.4.2 Thực hiện các giải pháp ……….53

3.4.3 Kiểm tra, kiểm soát thực hiện các dự án……… 54

3.4.4 Điều chỉnh vào cải tiến các giải pháp………55

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ ÁP DỤNG THỰC TẾ TẠI CÔNG TY PHỤ TÙNG XE MÁY – Ô TÔ SHOWA VIỆT NAM 4.1 Giới thiệu………55

4.2 Một số giải pháp quản lý, tiết kiệm điện năng của một số hệ thống trạm của công ty………56

4.2.1 Giải pháp trong sử dụng vận hành máy biến áp………… ……… 56

4.2.2 Dùng biến tần điều khiển tốc độ động cơ bơm nước của trạm cấp nước sinh hoạt……… ……… 57 4.2.3 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống chiếu sang…58

MỞ ĐẦU

Từ xa xưa con người đã sử biết sử dụng năng lượng để phục vụ các hoạt động sảnxuất, sinh hoạt của mình Cùng với lịch sử phát triển của con người, con người ngàycàng hoàn thiện hơn về phương pháp khai thác cũng như sử dụng các dạng năng lượngkhác nhau Phương pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đang là vấn đềchung của toàn thế giới Trữ lượng các nguồn năng lượng hóa thạch là vô cùng hạnchế, nếu tính như tình hình sử dụng năng lượng cũng như những dự báo về nănglượng thì cuối thế kỉ 21 trữ lượng các dạng năng lượng hóa thạch sẽ không còn nhiều

Để giải quyết bài toán về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả con người đãkhông ngừng nghiên cứu và học tập để tìm ra các nguồn năng lượng mới, tìm ra cácphương pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Trên thế giới đã có hàng loạtcác tổ chức về năng lượng được thành lập hướng dẫn các công ty sử dụng năng lượngtiết kiệm và hiệu quả

Là một sinh viên ĐH Công Nghiệp Hà Nội được học tập trong một môi trường khoa học kĩ thuật tiên tiến Trong quá trình học tập của mình em đã được học tập rất nhiều

về các thiết bị sử dụng năng lượng trong công nghiệp Nhận thấy vấn đề sử dụng năng

lượng tiết kiệm và hiệu quả đang là vấn đề quan tâm của cả thế giới, trong quá trình

THỰC HIỆN LÀM ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

nhóm em đã thầy giáo đưa ra đề tài “Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp sử dụng

tiết kiệm và hiệu quả năng lượng trong các nhà máy.”

Nội dung bài đồ án được em chia làm 3 chương với nội dung cụ thể như sau:

Chương 1 : tổng quan

Chương 2: Phân tích các giải pháp sử dụng năng lượng

Chương 3: Xây dựng giải pháp quản lý năng lượng hiệu quả và tiết kiệm.

Chương 4: Áp dụng cụ thể

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Năng lượng được sử dụng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp,sinh hoạt… Nhu cầu tiêu thụ năng lượng phụ vào cơ cấu hệ thống kinh tế - xã hội củamỗi nước mỗi khu vực

Từ một dạng năng lượng sơ cấp có thể chuyển qua các công nghệ năng lượng khácnhau để tới dạng năng lượng hữu ích khác nhau Ngược lại, mỗi dạng năng lượng hữuích đều có thể nhận được từ các dạng năng lượng sơ cấp khác nhau Hay nói cách khác

đi, các công đoạn năng lượng có mỗi quan hệ đa phương nhưng rất chặt chẽ để đảmbảo sự cân bằng giữa nguồn và tiêu thụ, có xét đến hiệu suất của các công đoạn Nhưvậy hệ thống năng lượng bao gồm các nguồn năng lượng, các khâu chế biến, truyềntải, phân phối và tiêu thụ năng lượng Hệ thống năng lượng thường được xây dựngtheo địa dư, vùng, một quốc gia hay một khu vực các quốc ra

“Sau đây là sơ đồ hệ thống năng lượng quốc gia :”

[11]

1.1 Khái niệm hệ thống quản lý năng lượng

Hệ thống quản lý năng lượng gồm có: cơ cấu nhân sự theo một tổ chức nhất định thểhiện rõ chức năng, nhiệm vụ của tổ chức cũng như của từng thành viên; quy trình vàcác công cụ thực hiện việc theo dõi, thống kê, thiết lập các mục tiêu tiết kiệm nănglượng cho doanh nghiệp và kế hoạch thực hiện mục tiêu, đánh giá kết quả đạt được

1.1.1 Lợi ích của quản lý năng lượng với doanh nghiệp

Sử dụng năng tiết kiệm và hiệu quả mang lại lợi ích không chỉ cho doanh nghiệpnhư giảm chi phí năng lượng, tăng khả năng cạnh tranh, tăng năng suất sản xuất, cảithiện chất lượng hàng hóa ; cho quốc gia như giảm nhập khẩu năng lượng, tiết kiệmnguồn tài nguyên quốc gia, tiền tiết kiệm được có thể dùng cho các hoạt động xóa đóigiảm nghèo, chủ động hơn trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng mà còn đối với toàncầu sẽ giúp giảm phát thải khí nhà kính, duy trì và ổn định môi trường bền vững

Doanh nghiệp sẽ có một quy trình quản lý chi phí năng lượng một cách có hệ thốngnhằm tiết kiệm chi phí sản xuất Giảm chi phí vận hành và bảo trì, nghĩa là giảm đượcgiá thành và tăng khả năng cạnh tranh cho doanh nghiệp Qua đó sẽ tăng nhận thứccủa nhân viên về việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, giảm lãng phí Nângcao kiến thức của lãnh đạo và nhân viên về quản lý năng lượng Nhờ vậy doanhnghiệp sẽ có một kế hoạch và mục tiêu rõ ràng về sử dụng năng lượng Điều quantrọng khác là hệ thống quản lý năng lượng sẽ hỗ trợ tích cực cho những hệ thống quản

lý chất lượng khác như ISO 9001, 14001, TQM, v.v

1.2 Tình hình sử dụng năng lượng tại các doanh nghiệp việt nam

Tại Việt Nam, trong những năm qua, với sự tăng trưởng liên tục ở tốc độ cao củanền kinh tế, tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa được đẩy mạnh, mức sống củangười dân tăng lên đã làm cho nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng lớn Trong khi

đó, giới hạn về công nghệ và tài chính không cho phép chúng ta phát triển nhanh cácnguồn năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng truyền thống cho nên thiếu hụtnăng lượng là một thực tế hiển nhiên Theo dự báo, tốc độ tăng trưởng nhu cầu nănglượng của toàn bộ nền kinh tế giai đoạn 2001-2020 là 8,1-8,7% Trong đó, nhu cầutiêu thụ năng lượng trong công nghiệp tăng nhanh: từ 4,36 triệu tấn TOE (năm 2000)

lên đến 16,29 triệu tấn (năm 2010), 23,74 triệu tấn (năm 2015), và 33,12 triệu tấn năm2020.

Mặt khác do trình độ công nghệ của nhiều ngành sản xuất trong nước còn lạc hậu

và phương thức quản lý còn yếu kém nên việc sử dụng năng lượng còn lãng phí.Cường độ năng lượng của Việt Nam cao gấp 2 lần so với các nước trong khu vực

Cụ thể là hiệu suất sử dụng trong các nhà máy đốt than, dầu của Việt Nam mới chỉđạt 28÷32% thấp hơn các nước đang phát triển 10% Các lò hơi công nghiệp có hiệusuất sử dụng chỉ khoảng 60%, thấp hơn mức trung bình thế giới khoảng 20% Tínhtrung bình, để làm ra cùng một giá trị sản xuất công nghiệp của nước ta phải tiêu tốnnăng lượng gấp 1,5-1.7 lần các nước phát triển trên thế giới khoảng 95% các côngtrình thương mại và nhà ở cao tầng tại việt Nam không tích hợp tính hiệu quả trong

sử dụng năng lượng vào khâu thiết kế cơ bản và vận hành công trình

Ở các doanh nghiệp vừa và nhỏ, đội ngũ chiếm tới 95% số doanh nghiệp cả nước.Không ít doanh nghiệp nhóm này sử dụng máy móc thiết bị cũ kỹ, lạc hậu khiến nănglượng tiêu hao lớn Đồng thời, tác động rất xấu đến môi trường sống của dân cư xungquanh Chẳng hạn, doanh nghiệp sản xuất gốm sứ tập trung với mật độ lớn trong mộtlàng nghề và sử dụng nhiên liệu chủ yếu là than và củi đã thải ra khí COx, SOx, NOxtác động trực tiếp đến môi trường sống của người dân Hay việc sản xuất gạch thủcông cũng dùng than, củi với số lượng lớn làm ô nhiễm không khí, gây ra hiện tượngmưa axit, tác động đến môi trường sản xuất nông nghiệp Từ đó dẫn đến các tranhchấp, kiện tụng không đáng có giữa người sản xuất gạch và sản xuất nông nghiệp

Phó Vụ trưởng Vụ KH&CN, Bộ Công Thương cho biết: Tiềm năng tiết kiệm nănglượng trong các ngành sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, thép, hàng tiêu dùng nhưdệt may, giấy, chế biến thực phẩm từ 20-50%, ngành xây dựng dân dụng và giaothông vận tải có thể đến 30%

Tuy nhiên, thực tế lại đang tồn tại khá nhiều rào cản đối với việc sử dụng NL tiếtkiệm và hiệu quả Theo PGS TS Phạm Hoàng Lương, Viện Tiên tiến KH&CN,Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, trước hết là rào cản kỹ thuật, đó là sự thiếu hiểu biết

về tiết kiệm năng lượng như thiếu đồng hồ đo, thiếu thông tin về công nghệ hiệu quảnăng lượng, ý thức của cán bộ quản lý, cán bộ vận hành thiết bị còn yếu Tiếp đến làrào cản kinh tế như việc phân tích tài chính không phù hợp, thiếu vốn đầu tư Bên

cạnh đó, là rào cản về thể chế, chính sách, thiếu các chính sách thúc đẩy việc sử dụngnăng lượng theo hướng tiết kiệm và hiệu quả.

Do vậy, cần thực hiện quản lý nội vi tốt, thay thế các thiết bị kém hiệu quả, giảmtình trạng chạy non tải, tái sử dụng các nguồn năng lượng, tài nguyên; Tiến hành xâydựng mô hình quản lý năng lượng đối với cơ sở sản xuất công nghiệp bao gồm cácbước thực hiện sau: Nhận thức về tiết kiệm năng lượng, cam kết của các lãnh đạo,kiểm toán năng lượng sơ bộ, kiểm toán năng lượng chi tiết, thực hiện các giải pháptiết kiệm năng lượng không chi phí hoặc chi phí thấp sau đó tiến hành nghiên cứu tiềnkhả thi của các giải pháp cần đầu tư lớn, tìm nguồn tài chính, mua sắm thiết bị, xâydựng và chạy thử nghiệm; Tiếp đến theo dõi, đánh giá kết quả của các giải pháp, vàthiết lập các định mức tiêu thụ năng lượng nhờ hệ thống quan trắc

Nhiều chuyên gia cho rằng để việc tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng thực

sự trở thành thói quen của các tổ chức, cá nhân và cộng đồng trước mắt việc ban hànhLuật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là việc cấp bách cần làm càng sớmcàng tốt, bởi vì luật là căn cứ pháp lý cao nhất để các tổ chức và cá nhân chấp hành vàthực hiện

Chúng ta phải xây dựng một thị trường tiết kiệm năng lượng, trong đó vai trò lãnhđạo của Nhà nước là yếu tố quyết định Một loạt chính sách đồng bộ, cụ thể cần đượcthực thi để bắt buộc và khuyến khích các doanh nghiệp, các nhà chế tạo thiết bị sửdụng năng lượng có kế hoạch cải tiến, đổi mới công nghệ theo hướng tiết kiệm và hiệuquả năng lượng Đồng thời tuyên truyền rộng rãi hơn nữa để toàn bộ người dân có ýthức và thói quen hành động vì một xã hội tiêu phí ít năng lượng hơn

Được biết gần đây, Bộ KH&CN triển khai thực hiện dự án “Nâng cao hiệu quả sửdụng năng lượng trong các doanh nghiệp nhỏ và vừa Việt Nam” (PECSME) với tổngkinh phí thực hiện là 28,8 triệu USD Mục tiêu của dự án là đưa ra những giải pháptiết kiệm năng lượng, giúp doanh nghiệp giảm 10-15% chi phí năng lượng Đồng thờigiảm tốc độ phát thải khí nhà kính từ 5 ngành công nghiệp: gạch, gốm sứ, giấy và bộtgiấy, dệt may, chế biến thực phẩm.” [16]

Chương 2 PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

A Các giải pháp trong hệ thống điện

2.1 Giải pháp trong sử dụng vận hành máy biến áp

2.1.1 Giới thiệu

Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp Điện năng đượcsản xuất ra ở các nhà máy phát điện qua các khâu truyền tải, phân phối đến các phụ tảicủa các nhà máy xí nghiệp Ở đây điện năng được chuyển thành các dạng năng lượngkhác VD: cơ năng (động cơ), nhiệt năng (điều hòa không khí, lò hơi, lò sấy, lò lung )quang năng ( chiếu sang ), hóa năng (điện phân )

Các xí nghiệp tiêu thụ khoảng 70% tổng điện năng được sản xuất ra vì thế việc sửdụng hợp lý và tiết kiêm điện năng trong các xí nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng

Sơ đồ truyền tải điện năng từ hệ thống điện đến các phụ tải nhà máy sản xuất

Để sử dụng năng lượng hiệu quả trước tiên ta áp dụng các biện pháp nhằm giảm tổnhao trong khâu phân phối điện từ trạm biến áp đến các phụ tải

Điện năng truyền tải từ hệ thống điện đến trạm biến áp hạ áp của nhà máy xínghiệp qua các máy biến áp được phân phối đến các phụ tải Vì vậy vấn đề đầu tiên

để quản lý việc sử dụng năng lượng hiệu quả là giảm tổn hao trên các máy biến áp vàđường dây phân phối

Những tổn hao chủ yếu trong khâu phân phối điện từ trạm biến áp đến các phụ tải

- Tổn hao trên máy biến áp

- Tổn hao trên đường dây truyền tải

Các biện pháp giảm tổn hao trong máy biến áp :

Phụ tải tiêu thụ điện nhà máy

Trạm biến

áp nhà máy Lưới cung

cấp điện

Trong quá trình truyền tải công suất qua máy biến áp thì tổn hao chủ yếu là tổn haođồng pcu trên các điện trở dây quấn sơ cấp, thứ cấp, tổn hao sắt từ pfe trong lõi thép dodòng điện xoáy và do từ trễ.

“Hiệu suất máy biến áp sẽ đạt cực đại ở mội tải nhất định ứng với tổn hao không đổibằng tổn hao biến đổi hay tổn hao sắt bằng tổn hao đồng Thông thường máy biến áplàm việc ở hệ số tải β = 0,5÷0,7 nên người ta thường thiết kế ηmax ở giới hạn đó của β

Muốn vậy ta phải có

0 n

P

P = 0,25 ÷0,5 vì β =

0 n

P

P “ [5]

Hệ số tải máy biến áp thường được xác định bằng cách đo dòng tải I2 ( điện áp tải

đo trên các đầu ra của máy biến áp bằng các thiết bị đo đặc :ampe kế, máy biến dòngdùng khi dòng lớn , thiết bị phân tích công suất, đồng hồ vạn năng…):

β =

2

đm

I I

Tổn hao trong máy biến áp :

P∑ = p0 +ββ2 pn

Với các thông số ghi trên catalog máy biến áp ta tính được tổn hao này Ngoài ra

để đánh giá hiệu suất của máy biến áp khi tải thay đổi , người ta xét hiệu suất máybiến áp trong 1 năm Đó là tỉ số giữa điện năng đầu ra của máy biến áp tính theokilooat giờ với điện năng ở đầu vào cũng trong thời gian đó

Vì tải máy biến áp có thể thường xuyên thay đổi theo đồ thị phụ tải nhà máy lênxem xét tải máy biến áp xem xét tại các thời điểm khác nhau trong quá trình sản xuất

2.1.2 Các giải pháp sử dụng máy biến áp hiệu quả và tiết kiệm năng lượng: 2.1.2.1 Chọn dung lượng máy biến áp hợp lý :

Tổn hao sắt gần như không đổi trong suốt thời gian làm việc của máy biến áp trừkhi có sự thay đổi điện áp đầu vào Tổn hao này tuy nhỏ song lại luôn có khi máy làmviệc Vì vậy chọn dung lượng hợp lý cũng giúp giảm tổn hao trên máy biến áp quálớn thì tổn hao càng lớn Mặt khác tổn hao đồng lại biến động theo dòng điện tải Chọn dung lượng máy biến áp hợp lý sẽ cho ta hệ số tải tối ưu và đưa máy vào vùnglàm việc với hiệu suất cao nhất Tuy nhiên việc lựa chọn chính xác dung lượng máy

biến áp phải dựa trên điều kiện sản xuất thực tế, dự án phát triển sắp tới để tính toáncho phù hợp

Việc lựa chọn thay thế máy biến áp phải dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế kĩ thuật ,đảm bảo máy làm việc ở chế độ tối ưu nhất, giảm các tổn hao trong máy

2.1.2.2 Phân phối tải phù hợp giữa các máy

Thường các nhà máy sử dụng nhiều máy biến áp trong hoạt động phân phối cho các

hệ thống tải độc lập nên trong quá trình sử dụng có thể có những máy chạy không tảihoặc quá non tải, trong khi các máy khác lại vận hành tới hạn thậm chí quá tải Vì vậyviệc phân phối tải phù hợp giữa các máy biến áp sẽ giúp các máy làm việc với tải tối

ưu nhất giảm tổn hao trên các máy biến áp

Áp dụng một số giải pháp phân phối tải sau :

- Ghép phụ tải những máy non tải hoặc ít vận hành sang máy khác còn dunglượng, qua đo đặc tải các máy biến áp để áp dụng

Gỡ bỏ những máy không cần thiết ra khỏi lưới điện đã tính đến các yếu tố về kĩthuật( khi sảy ra sự cố các máy còn lại vẫn làm việc bình thường )

- Ghép nối các máy biến áp làm việc song song nếu đủ điều kiện và đã tính

về hiệu quả kinh tế kĩ thuật

 Điều kiện kĩ thuật để máy có thể ghép song song với nhau :

 Điều kiện cùng tổ nối dây

 Điều kiện tỉ số biến đổi bằng nhau

 Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch bằng nhau ( theo quy định un cácmáy biến áp làm việc song song không được sai khác 10% và tỉ lệ

dung lượng khoảng 3:1) βI : βII = n1 n2

1 1 :

u u

 Điều kiện về kinh tế : Tổn hao khi máy làm việc song song là nhỏ nhất

2.1.2.3 Điều chỉnh điện áp ra của máy biếp áp phù hợp với tình trạng làm việc của phụ tải

Tải chủ yếu trong nhà máy là động cơ điện , một phần chiếu sáng (bóng đèn) Với

hệ thống chiếu sáng khi điện áp giảm hiệu suất phát sáng giảm khi ở các giờ cao điểm

điện áp hệ thống có thể bị giảm xuống ta có thể điều chỉnh tăng lên một it ở máy biến

áp nhờ các cấp điều chỉnh ở máy biến áp ( 0, 2,5%, 5%) Còn khi lưới điệnvào ban đêm có thể cao hơn mức bình thường vì thế ta có thể vận hành điều chỉnhgiảm điện áp Vừa giảm tổn hao , vừa giảm hỏng hóc của đèn

Ta có các công thức thể hiện ảnh hưởng của điện áp đến quang thông, tuổi thọ củađèn

“Gọi Ф0, I0, P0, D0 là quang thông, dòng điện, công suất, tuổi thọ của đèn ở điên ápđịnh mức U0, khi ta đặt lên đèn một điện áp U thì có quan hệ:

7

U U

T : tiết diện lõi thép

β : hệ số phụ thuộc tính năng của thép

E : sức từ động hay điện áp đặt vào thiết bị

Nếu động cơ làm việc non tải , nên điều chỉnh điện áp xuống thấp để nâng cao hệ

số cosφ Khi giảm điện áp hợp lý sẽ giảm tổn hao sắt trong các thiết bị điện

Khi điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp trên máy biến áp phải kiểm tra thông mạchcủa tiếp điểm chuyển mạch

2.1.2.4 Giải pháp trong lắp đặt, vận hành máy biến áp trong nhà máy

Khi phân phối công suất từ máy biến áp đến các phụ tải qua các đuờng dây truyền

2

đường dây dài tổn hao lớn , dây không phù hợp tăng tổn hao, những mối nối chưađúng, đường dây cũ nát cũng là các nguyên nhân gây tăng tổn hao trong khâu này Do

đó khi tính toán thiết kế xem xét vị trí đặt trạm biến áp phù hợp gần trung tâm phụ tải

Vị trí đặt của tủ điện phân phối hợp lý, phương pháp đi dây hợp lý tiết kiệm nhất Tấtnhiên phải xem xét thêm các yếu tố khác như : mặt bằng, an toàn, tiêu chuẩn xâydựng…

Trong vận hành máy biến áp xét thời gian phụ tải nhỏ (ca ba trong sản xuất) nênchuyển bớt tải những máy non tải chuyển sang máy khác, cắt các máy không tải

- Đối với các nhân viên vận hành trạm biến áp phải được đào tạo để sử dụnghợp lý nhất Thường xuyên kiểm tra các quá trình bảo dưỡng bảo trì máy

- Với mạng lưới dây dẫn điện :

- Thay thế các đoạn dây quá tải bằng dây có tiết diện lớn hơn (nếu có)

- Thay các đoạn dây cũ nát, rò điện bằng các đoạn dây mới cùng tiết diện

- Sửa chữa các mối nối, các chỗ tiếp xúc ở cầu dao, cầu trì, phích cắm bị nóngquá mức

- Kiểm tra các mối nối, mối nối nào nóng, tiếp xúc chưa tốt kiểm tra nối lại

2.2 Hệ thống bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ 2.2.1 Giới thiệu

Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý vàtiết kiệm hay không? Do nhà nước đã ban hành các chính sách để khuyến khích các

xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số công suất cosφ Hệ số công suất cosφ của các xínghiệp nước ta hiện nay nói chung còn thấp (khoảng 0,6-0,7), chúng ta phấn đấu nângcao dần lên (đến trên0,9) Cần thấy rằng việc thực hiện tiết kiệm điện năng và nângcao hệ số cosφ không phải là các biện pháp tạm thời để đối phó với tình hình thiếuđiện, mà phải coi như là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục địch phát huy hiệuquả cao nhất của quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng Ý nghĩa của việcnâng cao hiệu suất cosφ không chỉ ở chỗ giảm giá thành sản phẩm, có lợi cho bản thân

xí nghiệp mà còn ở chỗ có thêm điện năng để sản xuất ngày càng nhiều, có lợi cho nềnkinh tế quốc dân Tất nhiên khi thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng chúng ta

cần chú ý không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng và số lượng sản phẩm hoặc làmảnh hưởng xấu đến điều kiện làm việc của công nhận.

2.2.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ

“Nâng cao hệ số công suất cosφ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết

kiệm điện năng Sau đây chúng ta sẽ phân tích những hiệu quả do việc nâng cao hệ sốcông suất đem lại

Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phảnkháng Q Những thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng là :

- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60-65% tổng công suất phản khángcủa mạng;

- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%;

- Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng10%;

“Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụnhiều công suất phản kháng nhất Công suất tác dụng P được biến thành cơ năng hoặcnhiệt năng trong các máy dùng điện; còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóatrong các máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công Quá trình trao đổi công suấtphản kháng giữa máy phát điện và hộ tiêu thụ là quá trình dao động Mỗi chu ki củadòng điện, Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kì bằng không.Cho nên việc tạo công suất phản kháng Q không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động

cơ sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ dùngđiện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện) Vì vậy để tránh truyền tảimột lượng lớn Q trên đường dây, người ta đặt gần các hộ dùng điện máy sinh ra Q (tụđiện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải làm như vậy được gọi là bùcông suất phản kháng Khi có bù công suất và điện áp trong mạch sẽ giảm đi, do đó hệ

số cosφ của mạng được nâng cao, giữa P,Q quan hệ như sau:

φ=arctag

Q P

Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trênđường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả cosφ tăng lên

Hệ số công suất cosφ được nâng lên đưa đến những hiệu quả sau đây:

cosφtb=arctag

tb tb

Các công ty hiện nay áp dụng biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ vừa giảmgiá điện phải trả do không phải mua phần công suất phản kháng do sử dụng quá quyđịnh cho ngành điện, vừa góp phần mang lại những lợi ích hiệu quả cho hệ thống điện

- Giảm được tổn thất công suất

- Giảm được tổn thất điện áp

- Tăng khả năng truyền tải

2.2.3 “Sự tiêu thụ công suất phản kháng” [8]

2.2.3.1 Động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ là thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng chính trong lướiđiện Chế độ làm việc của nó ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị tiêu thụ công suất phảnkháng, có lúc giá trị nhu cầu công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng của nó.Công suất phản kháng của động cơ gồm 2 thành phần chính

a Một phần nhỏ công suất phản kháng được sử dụng được sử dụng để sinh ra từtrường tản trong mạch điện sơ cấp Q1 = m1.I1 X1 và trong mạch điện thứ cấp Q2 =

m1.I12.X2 với m1 là số pha

- Hoặc tính theo catalog thiết bị

Qtt = Q1 +β Q2 =

0 d

tg

P   c  I

Trong đó :

P : công suất tải thực tế của động cơ (đo bằng bộ phân tích công suất);

Pđm, cosφđm, Iđm : công suất, hệ số công suất, dòng điện định mức của động cơ;

ηđm : hiệu suất của động cơ theo định mức;

I0 : dòng điện không tải;

b Phần công suất phản kháng còn lại dùng để sinh ra từ trường khe hở:

Qµ = m1.I1.Xm

Hay tính theo catalog của thiết bị :

Qµ =

0 os

dm

I  c 

Một số lưu ý đối với động cơ không đồng bộ :

Khi điện áp tăng, sự tiêu thụ công suất phản kháng tăng do mức độ từ hóa tăng vàtản từ tăng, do vậy khi vận hành ở các máy non tải có thể tiến hành giảm điện áp đểgiản tổn thất

Đối với những động cơ công suất nhỏ do tăng một cách tương đối khe hở khôngkhí giữa roto và stator làm tăng lượng tản từ, do vậy công suất phản kháng tăng

Động cơ có tốc độ thấp, hiệu suất kém, tiêu thụ công suất phản kháng tăng

Sđm : dung lượng định mức máy biến áp;

I0% : dòng điện không tải tính theo % của dòng điện định mức máy biến áp

- Công suất tản từ máy biến áp phụ thuộc vào tải:



Với :

β : hệ số mang tải của máy biến áp;

uN% : điện áp ngắn mạch phần trăm;

2.2.3.3 Đèn huỳnh quang

Thông thường đèn huỳnh quang vận hành có một chấn lưu để hạn chế dòng điện.Tùy theo điện cảm của chấn lưu, hệ số công suất chưa được hiệu chỉnh cosφ1 của chấnlưu nằm trong khoảng 0,3÷0,5

Với các đèn ống hiện đại thường có bộ khởi động điện từ, hệ số công suất chưađược hiệu chỉnh cosφ1 gần bằng 1 Do vậy ta không cần hiệu chỉnh hệ số công suất Tuy nhiên bộ khởi động điện tử này sinh ra các sóng hài

Hệ số công suất của đèn:

dm 1

P P cos

U I



 

Trong đó : I1 : dòng điện qua đèn;

PI : công suất tác dụng của đèn;

Pv : tổn thất công suất qua chấm lưu

Tụ điện mắc song song để hiệu chỉnh hệ số công suất của đèn có dung lượng :

Qc = (PI +β Pv ).(tgφ1 –tgφtgφ2)

c 2 dm

Q C

2 f U





STChấn lưu

STChấn lưu

L

N

Tụ

2.2.4 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất

2.2.4.1 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên

- Thay đổi và cải tiến qui trình công nghệ để thiết bị làm việc ở chế độ hợp lýnhất Sắp xếp điều chỉnh lịch trình sản xuất trong nhà máy để đảm bảo các thiết bịtiêu thụ điện (động cơ, máy biến áp, máy ném, bơm, quạt, máy hàn ) không thườngxuyên bị không tải hoặc non tải trong quá trình làm việc

- Thay thế các động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có côngsuất nhỏ hơn Khi làm việc động cơ không đồng bộ tiêu thụ công suất phản kháng :

Trong đó : Q0 - công suất phản kháng lúc động cơ làm việc không tải

Qđm - công suất phản kháng lúc động cơ làm việc định mức

Nếu kpt < 0,45 thay thế động cơ bao giờ cũng có lợi;

Nếu 0,45< kpt < 0,7 thì phải so sánh kinh tế kĩ thuật mới xác định việc thay thế

có lợi hay không

Điều kiện kĩ thuật cho phép thay thế động cơ đảm bảo nhiệt độ động cơ nhỏ hơnnhiệt độ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy và làm việc ổn định động cơ

- Giảm điện áp của các động cơ làm việc non tải(khi không có điều kiện thay thếđộng cơ non tải bằng động cơ công suất nhỏ hơn)

Công suất phản kháng động cơ tiêu thụ tính theo U như sau:

Từ công thức trên ta thấy công suất phản kháng Q tỉ lệ với bình phương điện áp U,

do vậy nếu ta giảm U thì Q giảm đi rõ rệt, do đó cosφ được nâng lên

- Hạn chế động cơ chạy không tải ( biện pháp để hạn chế động cơ chạy không tải: Hướng dẫn, huấn luyện công nhân có các thao tác hợp lý, đặt các quy định tắt thiết bịkhi không sử dụng hoặc thời gian chờ dài; đặt chế độ hạn chế chạy không tải trong sơ

đồ khống chế động cơ)

- Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ

Đối với thiết bị công suất lớn không yêu cầu điều chỉnh tốc độ như máy bơm, quạtgió, máy nén khí,… thì nên dùng động cơ đồng bộ Vì động cơ đồng bộ có những ưuđiểm rõ rệt sau đây so với động cơ không đồng bộ:

Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá kích từ để trở thành mộtmáy bù cung cấp công suất phản kháng cho lưới

Mômen quay tỉ lệ bậc nhất với điện áp, vì vậy ít phụ thuộc vào sự dao động củađiện áp Khi tần số nguồn không thay đổi, tốc độ của động cơ phụ thuộc vào phụ tải,

do vậy hiệu suất động cơ cao

Tuy nhiên so với động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ cũng có một số nhượcđiểm là cấu tạo phức tạp, giá thành cao do vậy động cơ đồng bộ chi chiếm 20% trongcông nghiệp

- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ : Do chất lượng sửa chữa động cơkhông đảm bảo nên một số động cơ sau khi sửa chữa có tính năng kém hơn trước: Tổnthất tăng, cosφ giảm… Do vậy cần nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ góp phầncải thiện cosφ của xí nghiệp

- Thay thế các máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dunglượng nhỏ hơn ( nếu tình trạng non tải kéo dài hệ số tải không vượt quá 0,3)

Ngoài ra trong chế độ vận hành cần cắt bớt các máy biến áp làm việc song song khiphụ tải cực tiểu

2.2.4.2 Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng các thiết bị bù

- Lắp đặt hệ thống tụ bù cho nhà máy xí nghiệp đã tính toán lắp đặt các điểm bùhợp lý Bù tại thanh cái máy biến áp, bù trực tiếp tại động cơ…

- Lắp các máy bù đồng bộ

2.3 Các giải pháp sử dụng động cơ

2.3.1 Giới thiệu động cơ

Động cơ điện là thiết bị điện cơ học giúp chuyển điện năng thành cơ năng Cơnăng này được sử dụng để, chẳng hạn, quay bánh công tác của bơm, quạt hoặc quạtđẩy, chạy máy nén, nâng vật liệu,vv… Các động cơ điện được sử dụng trong dân dụng(máy xay, khoan, quạt gió) và trong công nghiệp Đôi khi động cơ điện được gọi là

“sức ngựa” của ngành công nghiệp vì ước tính, động cơ sử dụng khoảng 70% củatoàn bộ tải điện trong ngành công nghiệp

Trong công nghiệp chủ yếu sử dụng các động cơ không đồng bộ vì các ưu điểm:kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ có dải công suấtrộng

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ

Động cơ chuyển đổi điện năng thành cơ năng để phục vụ tải nhất định Hiệu suấtcủa động cơ được xác định bởi tổn thất bên trong chỉ có thể giảm bằng cách thay đổithiết kế động cơ và điều kiện vận hành Tổn thất có thể thay đổi từ 2%-20%

“Bảng 1 các loại tổn thất của động cơ không đồng bộ” [14]

phần(100%)Tổn thất cố định hoặc tổn thất do lõi

thép

25

Tổn thất biến đổi: tổn thất stato I2R 34

Tổn thất biến đổi: Tổn thất roto I2 21

Hiệu suất của động cơ có thể định nghĩa là “tỷ số của công suất đầu ra hữudụng của động cơ với công suất đầu ra toàn phần.”

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ bao gồm:

- Lão hóa: động cơ mới hoạt động hiệu quả hơn

- Công suất Với phần lớn các thiết bị, hiệu suất của động cơ tăng khi làm việc ởcông suất định mức

- Tốc độ Các động cơ tốc độ cao hơn thường hiệu quả hơn

- Loại Ví dụ như, động cơ lồng sóc thường hiệu quả hơn động cơ có vành trượt

- Nhiệt độ Động cơ có quạt làm mát hiệu quả hơn so với động cơ có lớp bảo vệchống ẩm

Giữa hiệu suất và tải của động cơ có mối liên hệ rõ ràng với nhau Các nhà sảnxuất thiết kế động cơ vận hành ở mức tải 50-100% và hiệu quả nhất ở mức tải 75%.Nhưng khi tải giảm xuống dưới mức 50%, hiệu suất sẽ giảm rất nhanh Vận hànhđộng cơ dưới 50% mức tải cũng có tác động tương tự, nhưng nhẹ hơn đối với hệ sốcông suất Hiệu suất của động cơ cao và hệ số công suất gần bằng 1 là mức vận hànhhiệu quả mong muốn và giúp giảm chi phí của toàn bộ dây chuyền chứ không chỉriêng với động cơ

Vì lý do trên, khi đánh giá kết quả hoạt động của một động cơ, cần xác định cả tải

và hiệu suất Ở hầu hết các nước, các nhà sản xuất phải ghi rõ hiệu suất đầy tải trênphần ghi các thông số (nhãn) của động cơ Tuy nhiên, với một động cơ vận hành trong

một thời gian dài, thường rất khó xác định hiệu suất vì phần nhãn máy của động cơ bịmất đi hoặc bị sơn đè lên trên.

Để đo hiệu suất của động cơ, cần ngắt tải và đem động cơ đến bộ phận kiểm tra đểthực hiện một số kiểm tra Kết quả của những lần kiểm tra được so sánh với thông sốhoạt động chuẩn của động cơ do nhà sản xuất cung cấp

2.3.3 Đánh giá tải động cơ

Bởi vì rất khó đánh giá hiệu suất của động cơ trong điều kiện vận hành bìnhthường, có thể đo tải của động cơ như là một chỉ số đánh giá hiệu suất của động cơ.Khi tải tăng, hệ số công suất và hiệu suất của động cơ tăng lên tới giá trị tối ưu ởquanh mức đầy tải

Phương trình dưới đây được sử dụng để xác định tải:

β =

.0,7457 P

Trong đó:

η : Hiệu suất vận hành của động cơ tính bằng %

HP : Mã lực ghi trên nhãn động cơ ( HP = 0,7457kW)

β : hệ số tải

P :công suất ba pha tính bằng kW

Tiến hành khảo sát tải động cơ để đo hệ số tải tải vận hành của các động cơ khácnhau trong toàn bộ dây chuyền Sử dụng kết quả khảo sát để xác định những động cơcông suất nhỏ hơn yêu cầu- quá tải (có thể gây cháy động cơ) hoặc công suất quá lớn -non tải (làm hoạt động kém hiệu quả)

Có ba phương pháp để xác định hệ số tải của động cơ cho những động cơ vận hànhriêng lẻ:

- Đo công suất đầu vào Phương pháp này tính toán mức tải là tỷ số giữa côngsuất đầu vào (đo bằng bộ phân tích công suất) và công suất định mức ở mức tải 100 %

- Đo cường độ dòng điện Tải được xác định bằng cách so sánh cường độ dòngđiện (được đo bằng bộ phân tích công suất) với cường độ dòng điện định mức.Phương pháp này được sử dụng khi không xác định được hệ số công suất và chỉ có

sẵn giá trị cường độ dòng điện Người ta cũng đề xuất sử dụng phương pháp này khitải ít hơn 50%

- Phương pháp trượt Xác định tải bằng cách so sánh phương pháp trượt khi động

cơ đang hoạt động với mức trượt động cơ ở đầy tải Độ chính xác của phương phápnày hạn chế và chỉ có thể sử dụng phương pháp này với máy đo tốc độ gốc (không cần

sử dụng bộ phân tích công suất)

- Vì cách đo công suất đầu vào là phương pháp thông dụng nhất, chỉ có phươngpháp này được mô tả cho động cơ ba pha

Mức tải được đo theo ba bước

Bước 1 Xác định công suất đầu vào sử dụng phương trình sau:

P =

U.I.cos 31000



Trong đó:

P : Công suất ba pha tính bằng kW

U :điện áp hiệu dụng, giá trị trung bình giữa hai dây của ba pha

I : dòng điện hiệu dụng, giá trị trung bình của ba pha

Cosφ : Hệ số công suất, số thập phân

Lưu ý rằng bộ phân tích công suất có thể đưa ra giá trị công suất trực tiếp Cáccông ty không có thiết bị này có thể sử dụng vôn kế, kìm ampe để đo điện áp, cường

độ dòng điện và hệ số công suất riêng lẻ sau đó tính công suất đầu vào

Bước 2 Xác định công suất định mức bằng cách lấy giá trị trên nhãn động cơ hoặc

sử dụng

Pđm = HPx đm

0,7547

Trong đó:

Pđm : Công suất vào ở mức đầy tải định mức đơn vị ( kW)

HP : Mã lực ghi trên nhãn động cơ

ηđm : Hiệu suất ở mức đầy tải (giá trị trên nhãn động cơ hoặc lấy từ bảng hiệusuất động cơ)

Bước 3 Xác định phần trăm tải sử dụng phương trình sau:

β = đm

P

P x100%

Trong đó:

β : Công suất ra chiếm % công suất thiết kế

P : Công suất ba pha đo được bằng kW

Pđm : Công suất đầu vào ở mức đầy tải theo thiết kế tính bằng kW

2.3.4 Các giải pháp sử dụng động cơ

2.3.4.1 Thay động cơ tiêu chuẩn bằng động cơ hiệu suất cao

Động cơ hiệu suất cao được thiết kế chuyên dụng để tăng hiệu suất hoạt động sovới động cơ tiêu chuẩn Các cải tiến thiết kế tập trung vào việc làm giảm tổn thất bêntrong động cơ, bao gồm việc sử dụng thép silic có tổn thất sắt từ thấp hơn, lõi dài hơn(để tăng chất kích hoạt), dây dày hơn (để giảm trở kháng), lá thép mỏng hơn, khoảngtrống không khí giữa stato và rôto nhỏ hơn, sử dụng đồng thay cho các thanh nhômtrong rôto, các vòng đệm tốt hơn và quạt nhỏ hơn, vv

Động cơ hiệu suất cao có dải công suất thiết kế và mức đầy tải rộng Hiệu suất caohơn động cơ tiêu chuẩn từ 3% tới 7% Do phải thực hiện các giải pháp cải thiện hoạtđộng của động cơ, chi phí của động cơ hiệu suất cao cao hơn chi phí của động cơ tiêuchuẩn Phần chi phí cao hơn sẽ được hoàn vốn rất nhanh nhờ giảm chi phí vận hành,nhất là với các ứng dụng mới hoặc thay thế các động cơ hết thời hạn sử dụng Nhưngthay thế các động cơ đang dùng mà chưa hết thời gian sử dụng bằng các động cơ hiệusuất cao không phải lúc nào cũng khả thi về mặt tài chính, và vì vậy, đề xuất chỉ thaynhững động cơ này bằng động cơ hiệu suất cao khi những động cơ này hỏng

2.3.4.2 Giảm mức non tải (tránh sử dụng động cơ quá lớn)

Non tải sẽ làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất và hệ số công suất của động cơ Non tải

có thể là nguyên nhân phổ biến nhất khiến động cơ hoạt động không hiệu quả, vì một

số lý do sau:

Thiết bị thường được sử dụng non tải Ví dụ như các nhà sản xuất máy công cụ đưa

ra hiệu suất định mức của động cơ cho mức đầy tải Trên thực tế, người sử dụng rất ítkhi cần mức công suất 100%, dẫn đến việc thiết bị vận hành ở mức non tải trong phầnlớn thời gian

Nên lựa chọn kỹ công suất của động cơ dựa trên đánh giá chi tiết về mức tải.Nhưng khi thay một động cơ quá lớn bằng một động cơ khác nhỏ hơn, cũng cần phảitính đến hiệu suất tiềm năng đạt được Những động cơ lớn hơn vốn có hiệu suất thiết

kế cao hơn động cơ nhỏ hơn

Vì vậy, nhìn chung không đề xuất thay thế động cơ hoạt động ở mức 60 –tgφ 70%công suất hoặc cao hơn Mặt khác, không có nguyên tắc cứng nhắc trong việc lựachọn động cơ và cần đánh giá tiềm năng tiết kiệm dựa trên từng trường hợp Ví dụnhư, nếu một động cơ nhỏ hơn là động cơ hiệu suất cao và động cơ đang dùng khôngphải là động cơ hiệu suất cao, thì có thể cải thiện hiệu suất

2.3.4.3 Chọn công suất động cơ cho tải thay đổi

Các động cơ công nghiệp thường hoạt động ở những điều kiện tải thay đổi do cácyêu cầu của quá trình Một kinh nghiệm thực tế trong tình huống này là lựa chọn động

cơ dựa trên mức tải cao nhất Nhưng như vậy thì sử dụng động cơ sẽ tốn kém hơn vì

nó chỉ hoạt động ở công suất tối đa trong những giai đoạn ngắn, và sẽ có nguy cơđộng cơ bị non tải

Một lựa chọn khác là chọn công suất của động cơ dựa trên đồ thị tải của một thiết

bị cụ thể Điều này có nghĩa là công suất động cơ được chọn thấp hơn một chút so vớimức tải cao nhất và động cơ có thể bị quá tải trong một thời gian ngắn Có thể áp dụngcách này vì nhà sản xuất thiết kế động cơ với một hệ số quá tải (thường là cao hơn tảiđịnh mức là 15%) để đảm bảo việc thỉng thoảng động cơ hoạt động quá tải sẽ khônggây ra những hỏng hóc đáng kể

Nguy cơ lớn nhất là việc động cơ bị quá nhiệt, điều này sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ

và hiệu suất của động cơ, tăng chi phí vận hành Một tiêu chí lựa chọn công suất củađộng cơ là sự tăng nhiệt độ trung bình tính theo trọng số trong chu kỳ làm việc thực tếkhông được cao hơn mức tăng nhiệt độ khi vận hành ở chế độ đầy tải liên tục (100%)

2.3.4.4 Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ

Một vấn đề phổ biến trong các doanh nghiệp công nghiệp là quấn lại các động cơ bịcháy Số lượng các động cơ quấn lại ở một số doanh nghiệp chiếm hơn 50% toàn bộđộng cơ Cũng có khi quấn lại cẩn thận sẽ giúp duy trì hiệu suất của động cơ ở mứcnhư trước nhưng phần lớn là quấn lại làm giảm hiệu suất Quấn lại có thể ảnh hưởngđến một số yếu tố dẫn đến giảm hiệu suất của động cơ: quấn không đúng thiết kế và

biến dạng rãnh, làm giảm khả năng cách điện và tăng nhiệt độ động cơ quá mức chophép Chẳng hạn, khi gia nhiệt để bóc các dây quấn cũ, vật liệu cách điện có thể bị hưhại, làm tăng tổn thất do dòng điện xoáy Mỗi thay đổi ở khoảng trống khí giữa rôto

và stato có thể ảnh hưởng đến hệ số công suất và mômen đầu ra

Tuy nhiên, nếu thực hiện các biện pháp thích hợp, có thể duy trì hiệu suất của động

cơ sau khi quấn lại, và trong một số trường hợp có thể cải thiện hiệu suất nhờ thay đổithiết kế quấn Sử dụng dây với tiết diện lớn hơn, kích thước rãnh quấn thích hợp sẽgiúp giảm tổn thất stato và tăng hiệu suất Tuy nhiên, nên duy trì thiết kế ban đầu củađộng cơ khi quấn lại, trừ khi có lý do đặc biệt liên quan đến tải cần thiết kế lại

2.3.4.5 Điều chỉnh hệ số công suất bằng cách lắp tụ bù

Như đã lưu ý ở trên, động cơ không đồng bộ có đặc tính là hệ số công suất nhỏ hơn

1, dẫn tới hiệu suất toàn phần thấp hơn (và chi phí vận hành tổng cao hơn) của hệthống điện nhà máy

Tụ bù đấu song song với động cơ được sử dụng để nâng cao hệ số công suất Tụ bùkhông giúp tăng hệ số công suất của bản thân động cơ mà giúp tăng hệ số công suấtcủa hệ thống phát dẫn điện Lợi ích của việc điều chỉnh hệ số công suất bao gồm giảmcông suất phản kháng và công suất biểu kiến (và nhờ vậy giảm tiền điện cho nhu cầu

sử dụng), giảm tổn thất nhiệt I2R tiêu hao trên dây dẫn truớc tụ bù (nhờ vậy giảm chiphí sử dụng năng lượng), giảm sụt áp trên đường dây (nhờ vậy giúp điều chỉnh điệnáp) và tăng hiệu suất toàn phần của toàn bộ hệ thống điện

Kích cỡ của tụ bù phụ thuộc vào công suất phản kháng không tải kVA (kVAR) ởđộng cơ Kích thước của tụ bù không nên vượt quá 90% công suất phản kháng khôngtải kVAR của động cơ vì những tụ bù lớn hơn sẽ dẫn đến điện áp cao làm cháy động

cơ Chỉ có thể xác định được kVAR của động cơ nhờ kiểm tra không tải của động cơ.Một cách khác là sử dụng hệ số công suất điển hình ở các động cơ tiêu chuẩn để xácđịnh kích cỡ của tụ bù

2.3.4.6 Dùng biến tần điều khiển tốc độ động cơ

Theo truyền thống, động cơ một chiều được sử dụng khi có yêu cầu về thay đổitốc độ Nhưng do các hạn chế của động cơ một chiều, động cơ xoay chiều ngày càngđược sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng đòi hỏi thay đổi tốc độ Cả động cơ đồng

Vì động cơ cảm ứng là động cơ không đồng bộ, thay đổi tần số cung cấp có thể làmthay đổi tốc độ Cách thức điều khiển ở một động cơ cụ thể phụ thuộc vào một số yếu

tố như chi phí đầu tư, độ tin cậy tải và các yêu cầu điều khiển đặc biệt khác Điều nàyđòi hỏi phải xem xét chi tiết các đặc tính tải, các dữ liệu quá khứ về điều khiển quátrình, các đặc điểm yêu cầu của hệ thống điều khiển tốc độ, các chi phí tiền điện và chiphí đầu tư

Các đặc tính của tải là đặc biệt quan trọng đối với việc quyết định có nên thực hiệnđiều khiển tốc độ hay không Tiềm năng tiết kiệm điện cao nhất đối với bộ điều khiểnbiến tốc -VSD thường là ở các ứng dụng có mô men thay đổi, ví dụ như bơm li tâm vàquạt Với các thiết bị này, công suất yêu cầu tỉ lệ bậc ba với tốc độ

Việc có lựa chọn biến tần hay không phụ thuộc vào đặc tính của tải, khi tải thườngxuyên biến động >30% thì sử dụng biến tần giúp tiết kiệm năng lượng tốt

Biến tần là một thiết bị biến đổi tần số dòng điện Các loại biên tần

Biến tần trực tiếp: cho phép biến đổi trực tiếp một điện áp xoay chiều công nghiệp

f1 thanh điện áp xoay chiều có tần số f2

Bộ biến đổi ma trận: Bộ biến đổi ma trận được cho là thế hệ tiếp theo của các hệtruyền động xoay chiều sau thế hệ biến tần gián tiếp

Bộ biến tần gián tiếp : Đây là cấu trúc của bộ biến đổi tần số phổ biến nhát nhấthiện nay Về thực chất bộ biến đổi này là sự kết hợp giữa hai bộ biến đổi là bộ biếnđổi chính lưu dòng điện xoay chiều thành một chiều và bộ nghịch lưu biến đổi ngượclại từ một chiều sang xoay chiều Có rất nhiều cấu trúc mạch nghịch lưu được đưa ratrong những năm vừa qua

2.3.4.7 Trong vận hành, quản lý động cơ

Thường xuyên tiến hành kiểm tra bảo dưỡng bảo trì động cơ

Đặt ra các quy định về vận hành với động cơ để công nhân thực hiện VD: tắt động

cơ khi không sử dụng, khi vận hành động cơ tránh các thời gian để động cơ chạykhông tải, lắp đặt các bộ khống chế không tải trong sơ đồ hoạt động

2.4 Hệ thống chiếu sáng trong nhà máy xí nghiệp

2.4.1 Giới thiệu

Trong nhà máy xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng thường bao gồm:

- Chiếu sáng nhà xưởng khu vực sản xuất

- Chiếu sáng đường giao thông trong xí nghiệp

- Chiếu sáng nhà kho, bãi vật liệu…

- Chiếu sáng các phòng ban, phòng làm việc, phòng hội họp

Theo ước tính, tiêu thụ năng lượng chiếu sáng chiếm khoảng từ 3÷10% trong tổngtiêu thụ năng lượng cho một nhà máy công nghiệp, hơn nữa các thiết bị chiếu sángđược sử dụng nhiều vào giờ cao điểm khi phụ tải đỉnh rất lớn buộc hệ thống phải huyđộng toàn bộ công suất, do đó vấn đề chiếu sáng hiệu quả và tiết kiệm là vấn đề quantrọng

2.4.2 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống chiếu sáng

- Quét dọn sạch sẽ, sơn tường màu sáng, lau chùi tấm kính thường xuyên

2.4.2.2 Giảm số lượng đèn để giảm chiếu sáng thừa

- Trong một vài ngành công nghiệp, giảm chiều cao lắp đặt đèn, cung cấp bộ đènhiệu quả sau đó thoát bớt các bộ đèn thừa sẽ đảm bảo việc chiếu sáng không bị

d I.cos E

của phương dS với phương của tia sáng)

2.4.2.3 Chiếu sáng theo công việc

- Chiếu sáng theo công việc là cung cấp độ chiếu sáng tốt theo nhu cầu diện tích

hoặc văn phòng chỉ được giữ ở mức thấp hơn VD : gắn đèn vào máy móc,dùng các đèn bàn đặt vào bàn làm việc

- Dùng đèn chiếu sáng trực tiếp lên các thiết bị máy móc

- Trong văn phòng dùng các đèn bàn

2.4.3.4 Lưạ chọn đèn và bộ đèn hiệu suất cao

- VD thay thế các đèn thường dùng

- Lắp đặt đèn halogen kim loại thay thế cho đèn hơi natri/thủy ngân

- Lắp đặt đèn hơi natri cao áp (HPVS) cho các ứng dụng không cần nhiệt độ màu

- Lắp đặt đèn báo panen LED thay thế các đèn dây tóc

- Lựa chọn các mặt phản xạ đèn tốt phù hợp với từng ứng dụng chiếu sáng

- Thay thế các chấn lưu bằng các chấn lưu điện tử sử dụng năng lượng hiệu quả

hơn phải chú ý đến các yêu tố về công suất, tuổi thọ , ngoài ra chú ý đến thấtthoát về điện năng

- Lựa chọn màu sắc nội thất để phản xạ ánh sáng

- Thay đổi sơ đồ bố trí tùy theo từng nhu cầu sử dụng

- Cung cấp các thiết bị điều khiển theo nhóm/ đơn lẻ để sử dụng năng lượng hiệu

quả

- Loại điều chỉnh điện áp theo kiểu tắt mở

- Công tắc / cụm điều khiển theo nhóm

Hiệu suất tínhbằng Lumen/oát( Gồm cả thất thoát chấn lưu khi sử dụng )

Chỉ sốhoànmàu

Tuổithọ đèn

Phục vụ chiếu sáng

chung(GLS)(Bóng

đèn nóng sáng)

15,25,40,60,75,100,150, 200,300,500 (không chấn lưu)

8 đến 17 100 1000