NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ CHO CÔNG TY THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÀ NẴNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN PHÚ QUÝ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ CHO CÔNG TY THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÀ NẴNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN PHÚ QUÝ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ CHO CƠNG TY THỐT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÀ NẴNG Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện Mã số : 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: TS ĐOÀN ANH TUấN Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Phú Quý MụC LụC LỜI MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Tên tiểu luận Bố cục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG TY THỐT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÀ NẴNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH DSM 1.1 Tổng quan cơng ty nước xử lý nước thải Đà Nẵng 1.1.1 Giới thiệu chung Công ty 1.1.2 Chức nhiệm vụ công ty 1.2 Hiện trạng nguồn nhân lực 1.3 Tổng quan trạm bơm nước thải cấp I (xem hình1.1) 1.3.1 Hệ thống trạm bơm nước thải cấp I 1.3.2 Qui trình bơm nước thải 1.3.3 Các thiết bị hệ thống trạm bơm nước thải SPS cấp I 1.3.4 Sơ đồ điện hệ thống bơm 10 1.3.5 Nguyên lý làm việc 10 1.4 Tổng quan trạm bơm nước thải cấp II 11 1.4.1 Hệ thống trạm bơm nước thải cấp II 11 1.4.2 Qui trình bơm nước thải 12 1.4.3 Giếng bơm nước thải SPS 12 1.4.4 Nguyên lý làm việc trạm bơm SPS cấp II 13 1.5 Tổng quan chương trình DSM 14 1.5.1 Vấn đề lượng giới Việt Nam 14 1.5.2 Vai trò quản lý nhu cầu DMS (Demand side Management) 15 1.6 Kết luận 20 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬN HÀNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA BẰNG THIẾT BỊ BIẾN TẦN 21 2.1 Tổng quan động không đồng ba pha 21 2.1.1 Cấu tạo 21 2.1.2 Ứng dụng động không đồng 22 2.2 Một số giải pháp tiết kiệm lượng vận hành 22 2.2.1 Thay động tiêu chuẩn động hiệu suất cao 22 2.2.2 Giảm mức non tải tránh sử dụng động lớn 23 2.2.3 Chọn công suất động cho tải thay đổi 24 2.2.4 Nâng cao chất lượng điện 24 2.3 Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất 25 2.3.1 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất 25 2.3.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất 26 2.3.3 Bù công suất phản kháng 28 2.3.4 Xác định dung lượng bù 29 2.3.5 Các thiết bị bù 30 2.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha 31 2.4.1 Điều chỉnh tốc độ động KĐB cách thay đổi điện áp nguồn 31 2.4.2 Điều chỉnh tốc độ động KĐB cách thay đổi tần số nguồn 32 2.5 Phương pháp điều khiển động không đồng ba pha thiết bị biến tần 33 2.5.1 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số 33 2.5.2 Các biến tần dùng để điều chỉnh tốc độ động 34 2.6 Kết luận 37 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG CHO CÁC TRẠM BƠM NƯỚC THẢI TẠI CƠNG TY THỐT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÀ NẴNG 38 3.1 Các trạm bơm nước thải cấp I 38 3.1.1 Hiện trạng 38 3.1.2 Qui trình sản xuất 39 3.1.3 Thông số động bơm 42 3.2 Các trạm bơm nước thải cấp II 42 3.2.1 Hiện trạng 42 3.2.2 Qui trình sản xuất 42 3.2.3 Thông số động bơm 43 3.3 Tính toán đề xuất giải pháp tiết kiệm điện cho trạm bơm nước thải Cơng ty Thốt nước xử lý nước thải Đà Nẵng 48 3.3.1 Tính tốn đề xuất giải pháp cho trạm bơm cấp I 48 3.3.2 Tính tốn đề xuất giải pháp cho trạm bơm cấp II 51 3.4 Kết luận 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 QUYếT ĐịNH GIAO Đề TÀI (BảN SAO) NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ CHO CƠNG TY THỐT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÀ NẴNG Học viên: Trần Phú Quý Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K31.KTĐ Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Năng lượng nói chung lượng điện nói riêng có vai trị quan trọng ảnh hưởng đến lĩnh vực đời sống kinh tế xã hội, đồng thời yếu tố trì sống trái đất Do đó, nước ta thời gian dài áp dụng sách giá lượng bao cấp, mức giá không phản ánh thực chất chi phí q trình sản xuất, vấn đề sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quan tâm Nhận thức tầm quan trọng việc tiết kiệm lượng nói chung, điện nói riêng ảnh hưởng động không đồng việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, lý mà tác giả nghiên cứu đề xuất giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu cho Cơng ty nước Xử lý nước thải Đà Nẵng, từ áp dụng số giải pháp cụ thể trạm bơm nước thải địa bàn Thành phố Đà Nẵng Kết nghiên cứu cho thấy việc đầu tư áp dụng biện pháp khả thi, đem lại hiệu kinh tế lớn, tiêu thụ điện khoản tiền tiết kiệm sau bù đắp chi phí lại lớn Từ khóa – Tiết kiệm lượng; động không đồng bộ; biến tần; xử lý nước thải; chương trình DSM STUDYING PROPOSING SOLUTIONS IN USING ENERGY ECONOMICALLY AND EFFECTIVELY FOR DANANG DRAINAGE AND WASTEWATER TREATMENT COMPANY Abstract: Energy in general and energy power in particular plays a very important role and it affects every fields of in social, economical life and it is also an element to maintain life on the Earth at the same time Therefore, to our country, for too long we have applied pricing policy in which the energy is subsidized, price levels haven’t reflected real expenses of a manufacturing process, so we haven’t taken the use of economical and effective energy into consideration Realizing the importance of energy saving in general, energy power in particular and the effects of the asynchronous engine in using economical and effective energy, the writer has put forward “Studying Proposing Solutions in Using Energy Economically and Effectively for Danang Drainage and Wastewater Treatment Company” From this proposal, we can apply some specific remedies to wastewater pumping stations in some areas of Danang city Research result has shown that the investment as well as the application of the measures are very realizable, which brings to a successfully economic result, consumes less electricity and the amount of money which was saved after compensation expenses was very considerable Key words: energy saving; asynchronous engine; inverter; wastewater treatment; DSM programme DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BT : Biến tần CSPK : Công suất phản kháng DSM : Demand Side Management (quản lý nhu cầu) ĐC : Động ĐN : Điện ĐNTT : Điện tiêu thụ ĐNTK : Điện tiết kiệm EVN : Tập đoàn điện lực Việt Nam HSCS : Hệ số công suất GP : Giải pháp HTĐ : Hệ thống điện KĐB : Khơng đồng KTNL : Kiểm tốn lượng SSM : Supply Side Management (quản lý nguồn cung cấp) TBA : Trạm biến áp TKNL : Tiết kiệm lượng TOU : Time of use VSD : Variable Speed Drives VNĐ : Đồng Việt Nam DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5a 3.5b 3.7 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Tên bảng Trang Chi tiết trạm bơm SPS cấp I Chi tiết trạm bơm SPS cấp II Những khu vực tổn thất giải pháp nâng cao hiệu suất ĐC Hiệu công việc đổi nối tam giác sang Suất tổn thất công suất tác dụng loại thiết bị bù Tình hình tiêu thụ điện trạm bơm nước thải cấp I năm 2016 Tình hình lưu lượng nước trạm bơm nước thải cấp I năm 2016 Bảng thông số động bơm nước nước thải cấp I Bảng danh mục động trạm bơm nước thải cấp II Tình hình tiêu thụ điện trạm bơm nước thải cấp II năm 2016 Tình hình tiêu thụ lưu lượng nước trạm bơm nước thải cấp II năm 2016 Bảng tổng hợp lắp đặt tụ cho trạm bơm nước thải cấp I Bảng tổng hợp lắp đặt tụ cho trạm bơm nước thải cấp II Bảng lưu lượng trạm bơm làm việc Khảo sát lưu lượng trường hợp ngày đêm SPS34 Khảo sát lưu lượng trường hợp ngày đêm SPS14 Khảo sát lưu lượng trường hợp ngày đêm SPS35 Khảo sát lưu lượng trường hợp ngày đêm SPS15 Khảo sát lưu lượng trường hợp ngày đêm SPS20 Bảng tổng hợp lắp đặt biến tần cho trạm bơm nước thải cấp II 11 23 24 30 40 41 42 43 46 47 50 54 56 57 61 66 70 75 79 DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Tên hình Trang Hệ thống trạm bơm cấp I cấp II Sơ đồ điện động bơm nước tủ điện Sơ đồ mạch điều khiển Sơ đồ bố trí máy bơm trạm bơm SPS Sơ đồ động lực động bơm nước tủ điện Sơ đồ nguyên lý điều khiển động bơm nước Các chiến lược DSM Cắt giảm đỉnh Lấp thấp điểm Chuyển dịch phụ tải Biện pháp bảo tồn Tăng trưởng dòng điện Biểu đồ phụ tải linh hoạt Tác động DSM lên biểu đồ phụ tải Nhà máy phong điện Tháp lượng mặt trời Năng lượng đại dương Năng lượng địa nhiệt Cấu tạo động không đồng Sơ đồ nguyên lý điều khiển tốc độ động KĐB Dạng đặc tính điều chỉnh khơng dùng điện trở phụ mạch rơto Đặc tính động khơng đồng bộ.khi điều chỉnh tần số Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp Sơ đồ biến tần có khâu trung gian chiều Hệ thống trạm bơm cấp I cấp II Biểu đồ tiêu thụ điện trạm bơm cấp I năm 2016 Biểu đồ lưu lượng nước trạm bơm nước thải cấp I năm 2016 Biểu đồ tiêu thụ điện trạm bơm nước thải cấp II năm 2016 Biểu đồ lưu lượng nước trạm bơm nước thải cấp II năm 2016 Sơ đồ dây chuyền thu gom xử lý nước thải Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cấp I cấp II 10 10 12 13 13 16 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 21 31 32 33 35 36 38 39 39 42 43 44 45 LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Năng lượng nói chung lượng điện nói riêng có vai trị quan trọng ảnh hưởng đến lĩnh vực đời sống kinh tế xã hội, đồng thời yếu tố trì sống trái đất Trong tương lai, nhiên liệu hóa thạch dầu thơ, than đá, khí tự nhiên, chiếm đa phần nhiên liệu bị cạn kiệt, đồng thời việc sử dụng dạng lượng gây nhiều vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến môi trường sống Đây vấn đề lớn tồn cầu Do vấn đề sử dụng lượng tiết kiệm hiệu nước phát triển quan tâm từ năm đầu kỷ 20 Nhưng phải đến khủng hoảng dầu mỏ lần thứ (1973-1974) lần thứ (1979-1980) với tác động nặng nề đến kinh tế giới đặc biệt nước nhập lượng giới lần lại bừng tỉnh Nhiều tổ chức nhà nước, nhiều trung tâm nghiên cứu phục vụ mục tiêu tiết kiệm lượng thành lập, mở rộng hoạt động hiệu Việt Nam nước phát triển lại bị hạn chế mặt lượng, đặc biệt lượng điện Đứng trước tình hình tài nguyên lượng ngày khan hiếm, việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu ưu tiên quan trọng sách lượng quốc gia Đối với nước ta, thời gian dài áp dụng sách giá lượng bao cấp, mức giá khơng phản ánh thực chất chi phí q trình sản xuất, vấn đề sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quan tâm Khi nhà nước xóa bỏ chế độ bao cấp, sở sản xuất, kinh doanh phải tự hạch toán lỗ lãi, vấn đề sử dụng lượng quan tâm nhiều Từ Luật điện lực đời đặc biệt Luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu số 50/2010/QH12 Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XII, kỳ họp thứ thơng qua ngày 17 tháng năm 2010 Hiện nay, Luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu vào đời sống thực tạo nên “con sốt” đối tượng liên quan, đặc biệt doanh nghiệp trọng điểm Trong đó, vấn đề liên quan đến việc thực kiểm toán lượng (KTNL) nhiều doanh nghiệp quan tâm Đây tín hiệu đáng mừng, nhiên, kiến thức kiểm tốn lượng cịn mẻ chưa đầy đủ với nhiều doanh nghiệp Sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, thực chất sử dụng lượng theo yêu cầu sở sản xuất cách hợp lý, nhờ biện pháp bố trí lại sản xuất, nghiên cứu quy trình cơng nghệ, sử dụng tối đa nguồn lượng tự nhiên lượng mặt trời, chiếu sáng, thông gió tự nhiên, lợi dụng chất lỏng, chất khí thải chứa nhiệt năng,… Về kỹ thuật, hội tiết kiệm lượng quan tâm phát để đề xuất cho tất hệ thống cung cấp lượng chủ yếu doanh nghiệp, gồm hệ thống 74 A(%) = ∆Ană m AT = 168.201 = 42,5(%) 395.920 Số tiền tiết kiệm năm: ∆C = ∆A.C = 168.201 x 1.518 = 255.300.000 (VNĐ) Trong C = 1.518 (VNĐ/kWh tính bình thường theo Quyết định số 2256/QĐ-BCT ngày 12/3/2015 Bộ công thương)[11] Chọn biến tần Siemens MICROMASTER 430, 380V-480V ±10%, 44KW, 6SE6430 – 2UD34-5EA0; giá 63.600.000 đồng = bơm x 63.600.000 đồng = 127.200.000 đồng Chọn Contactors schneider LC1D 95A-AC 220V, sử dụng cho động 44KW, giá 5.700.000 đồng x = 11.400.000 đồng Chọn MCCB schneider EZCV250N3150, giá 10.200.000 đồng = bơm x 10.200.000 đồng = 20.400.000 đồng Tủ điện dùng lại, thiết bị bảo vệ, đèn báo, công tắc điều khiển vật liệu phụ, giá 20.000.000 đồng Tổng chi phí trang bị : 179.000.000 đồng Chi phí vận hành, lắp đặt tính 30% giá trị đầu tư (Nguồn từ Công ty TNHH Kỹ Thuật Sao Mới ) Vậy vốn đầu tư tổng để lắp đặt: V = 179.000.000 + 0,3 x 179.000.000 = 232.700.000 đồng (làm tròn) - Thời gian thu hồi vốn: V 232 700 000 T = = = 0,91 (năm) ≈ 11 tháng ∆ C 255 300 000 - Lượng khí thải môi trường giảm nhờ lắp đặt biến tần điều chỉnh lưu lượng MCO2 = ∆A.m = 0,6244.10-3 x 168.201 = 105 (tấn) Trong m =0,6244.10-3 tấn/kWh (theo công văn số 513/KTTVBĐKH ngày 28 tháng năm 2013 Cục Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu) [1] v Tính tốn cho trạm bơm nước thải SPS20: Các động bơm nước thải trạm bơm SPS20 có thơng số sau: - 02 động bơm có cơng suất 30kW làm việc liên tục với 100% tốc độ 1455 vịng/phút Trong bơm làm việc với 100% lưu lượng đạt 813,6 m3/h bơm làm việc với 100% lưu lượng đạt 1396,8 m3/h - 01 động bơm có cơng suất 30kW dự phòng - Tổng điện tiêu thụ động chưa lắp biến tần năm 2016 AT = 318.688 kwh Tính tốn tiết kiệm điện lắp biến tần 75 Bảng 3.13 Khảo sát lưu lượng trường hợp ngày đêm SPS20 Tổng lưu lượng Lưu lượng cần Lưu lượng Lưu lượng 3 nước (m ) bơm (m ) bơm (m3/h) bơm (m3/h) Các trường hợp Trường hợp 1: 4h-6h 4.042 4.042/2bơm 673,7 673,7 Trường hợp 2: 7h-10h 3.060 3.060/1bơm 765 Trường hợp 3: 11h-13h 4.022 4.022/2bơm 670,3 670,3 Trường hợp 4: 14h-16h 2.258 2.258/1bơm 752,6 Trường hợp 5: 17h-20h 5.420 5.420/2bơm 677,5 677,5 Trường hợp 6: 21h-1h 3.755 3.755/1bơm 751 Trường hợp 7: 2h-3h 0 0 Căn vào bảng khảo sát lưu lượng thực tế trường hợp ta tính toán tiết kiệm điện cho trường hợp ngày đêm sau: - Trường hợp 1: từ 4h đến 6h – lưu lượng bơm vận hành 4.042 m3 + Khi chưa lắp biến tần công suất tiêu thụ bơm: P 30 Att = x t = x = 100kwh ηb 0,9 + Khi lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng cho bơm vận hành 673,7 m3/h Q  30  673,7  AttBT x b  xt = x  x3x1,1 = 62,5kwh 0,9  813,6   Qđm  Điện tiết kiệm lắp biến tần: P = ηb ∆A1 = Att − AttBT = 100 − 62,5 = 37,5kwh Tốc độ cần thiết cho động bơm vận hành Ta có: Q1 = 2.021 m3 ( lưu lượng sử dụng trường hợp 1) Q1bơm = Q1/3 = 673,7 m3/h; Qđmbơm = 813,6 m3/h Q N Từ biểu thức: = ; Q N 2 H1  N1  P1  N1  = =  ;  H  N  P2  N  Q1bom 673,7 = 1.455 x = 1.204vòng / phút Qđmbom 813,6 Như trường hợp lắp biến tần ta tiết kiệm 37,5 kwh tốc độ quay cần thiết bơm 1.204 vòng/phút - Trường hợp 2: từ 7h đến 10h – lưu lượng bơm vận hành 3.060 m3 + Khi chưa lắp biến tần công suất tiêu thụ bơm: N1 = N Att = P 30 xt = x = 133,3kwh ηb 0,9 76 + Khi lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng cho bơm vận hành 765 m3/h Q  30  765  AttBT x b  xt = x  x x1,1 = 121,9kwh 0,9  813,6   Qđm  Điện tiết kiệm lắp biến tần: P = ηb ∆A2 = Att − AttBT = 133,3 − 121,9 = 11,4kwh Tốc độ cần thiết cho động bơm vận hành Ta có: Q1 = 3.060 m3 ( lưu lượng sử dụng trường hợp 2) Q1bơm = Q1/4 = 765 m3/h; Qđmbơm = 813,6 m3/h Q N Từ biểu thức: = ; Q N 2 N1 = N H1  N1  P1  N1  = =  ;  H  N2  P2  N  Q1bom 765 = 1.455 x = 1.368vòng / phút Qđmbom 813,6 Như trường hợp lắp biến tần ta tiết kiệm 11,4 kwh tốc độ quay cần thiết cho bơm 1.368 vòng/phút - Trường hợp 3: từ 11h đến 13h – lưu lượng bơm vận hành 4.022 m3 + Khi chưa lắp biến tần công suất tiêu thụ bơm: P 30 Att = xt = x = 100 kwh ηb 0,9 + Khi lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng cho bơm vận hành 670,3 m3/h Q  30  670,3  AttBT x b  xt = x  x3x1,1 = 61,5kwh Q , 813 ,    đm  Điện tiết kiệm lắp biến tần: ∆A3 = Att − AttBT = 100 − 61,5 = 38,5kwh P = ηb Tốc độ cần thiết cho động bơm vận hành Ta có: Q1 = 2.011 m3 ( lưu lượng sử dụng trường hợp 3) Q1bơm = Q2/3 = 670,3 m3/h; Qđmbơm = 813,6 m3/h Q N Từ biểu thức: = ; Q N 2 H1  N1  P1  N1  = =  ;  H  N  P2  N  Q1bom 670,3 = 1.455 x = 1.198vòng / phút Qđmbom 813,6 Như trường hợp lắp biến tần ta tiết kiệm 38,5 kwh tốc độ quay cần thiết bơm 1.198 vòng/phút - Trường hợp 4: từ 14h đến 16h – lưu lượng bơm vận hành 2.258 m3 + Khi chưa lắp biến tần công suất tiêu thụ bơm: P 30 Att = xt = x = 100kwh ηb 0,9 N1 = N 77 + Khi lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng cho bơm vận hành 752,6 m3/h Q  30  752,6  AttBT x b  xt = x  x3 x1,1 = 87kwh 0,9  813,6   Qđm  Điện tiết kiệm lắp biến tần: P = ηb ∆A4 = Att − AttBT = 100 − 87 = 13kwh Tốc độ cần thiết cho động bơm vận hành Ta có: Q1 = 2.258 m3 ( lưu lượng sử dụng trường hợp 4) Q1bơm = Q1/3 = 752,6 m3/h; Qđmbơm = 813,6 m3/h Q N Từ biểu thức: = ; Q N 2 N1 = N H1  N1  P1  N1  = =  ;  H  N2  P2  N  Q1bom 752,6 = 1.455 x = 1.346vòng / phút Qđmbom 813,6 Như trường hợp lắp biến tần ta tiết kiệm 13 kwh tốc độ quay cần thiết cho bơm 1.346 vòng/phút - Trường hợp 5: từ 17h đến 20h – lưu lượng bơm vận hành 5.420 m3 + Khi chưa lắp biến tần công suất tiêu thụ bơm: P 30 Att = xt = x = 133,3kwh ηb 0,9 + Khi lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng cho bơm vận hành 677,5 m3/h Q  30  677,5  AttBT x 2b  xt = x  x x1,1 = 84,7 kwh 0,9  813,6   Qđm  Điện tiết kiệm lắp biến tần: ∆A5 = Att − AttBT = 133,3 − 84,7 = 48,6kwh P = ηb Tốc độ cần thiết cho động bơm vận hành Ta có: Q1 = 2.710 m3 ( lưu lượng sử dụng trường hợp 5) Q1bơm = Q1/4 = 677,5 m3/h; Qđmbơm = 813,6 m3/h Q N Từ biểu thức: = ; Q N 2 H1  N1  P1  N1  = =  ;  H  N2  P2  N  Q1bom 677,5 = 1.455 x = 1.211vòng / phút Qđmbom 813,6 Như trường hợp lắp biến tần ta tiết kiệm 48,6 kwh tốc độ quay cần thiết bơm 1.211 vòng/phút - Trường hợp 6: từ 21h đến 1h – lưu lượng bơm vận hành 3.755 m3 + Khi chưa lắp biến tần công suất tiêu thụ bơm: P 30 Att = xt = x = 166 ,6 kwh ηb 0,9 N1 = N 78 + Khi lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng cho bơm vận hành 751 m3/h Q  30  751  AttBT x b  xt = x  x5 x1,1 = 144,1kwh 0,9  813,6   Qđm  Điện tiết kiệm lắp biến tần: P = ηb ∆A6 = Att − AttBT = 166,6 − 144,1 = 22,5kwh Tốc độ cần thiết cho động bơm vận hành Ta có: Q1 = 3.755 m3 ( lưu lượng sử dụng trường hợp 6) Q1bơm = Q1/5 = 751 m3/h; Qđmbơm = 813,6 m3/h Q N Từ biểu thức: = ; Q N 2 N1 = N H1  N1  P1  N1  = =  ;  H  N2  P2  N  Q1bom 751 = 1.455 x = 1.343vòng / phút Qđmbom 813,6 Như trường hợp lắp biến tần ta tiết kiệm 22,5 kwh tốc độ quay cần thiết cho bơm 1.343 vòng/phút Điện tiết kiệm 1ngày/đêm lắp biến tần: ∆Angày = (∆A1 + ∆A3 + ∆A5) x + ∆A2 + ∆A4 + ∆A6 = (37,5 + 38,5 + 48,6) x + 11,4 + 13 + 22,5 = 296,1 kwh Điện tiết kiệm năm lắp biến tần: ∆Anăm = ∆Angày x 330 = 296,1 x 330 = 97.713 kwh (Trong đó: 330 ngày hoạt động, 35 ngày mưa lớn cúp điện ngừng hoạt động) ∆Ană m 97.713 = = 30,6(%) A(% ) = 318.688 AT Số tiền tiết kiệm năm: ∆C = ∆A.C = 97.713 x 1.518 = 148.300.000 (VNĐ) Chọn biến tần Siemens MICROMASTER 430, 380V-480V ±10% , 30KW, 6SE6430 – 2UD33-0DA0; giá 43.340.000 đồng = x 43.340.000 = 86.680.000 đồng Chọn Contactors schneider LC1D80A-AC 220V, sử dụng cho động 30KW, giá 4.200.000 đồng x = 8.400.000 đồng Chọn MCCB schneider EZCV250N3080, giá 8.300.000 đ x = 16.600.000 đồng Tủ điện dùng lại, thiết bị bảo vệ, đèn báo, công tắc điều khiển vật liệu phụ, giá 20.000.000 đồng Tổng chi phí trang bị : 131.680.000 đồng, Chi phí vận hành, lắp đặt tính 30% giá trị đầu tư (Nguồn từ Công ty TNHH Kỹ Thuật Sao Mới TP Đà Nẵng) Vậy vốn đầu tư tổng để lắp đặt: V = 131.680.000 + 0,3 x 131.680.000 = 171.200.000 đồng (làm tròn) V 171 200 000 = = 1,15 (năm) ≈ 14 tháng - Thời gian thu hồi vốn: T = ∆ C 148 300 000 79 - Lượng khí thải mơi trường giảm nhờ lắp đặt biến tần điều chỉnh lưu lượng MCO2 = ∆A.m = 0,6244.10-3 x 97.713 = 61 (tấn) Bảng 3.14 Bảng tổng hợp lắp đặt biến tần cho trạm bơm nước thải cấp II Đơn vị Kết kWh 2.738.956 kWh(%) 1.025.572 (37%) VNĐ/kWh 1.518 Số tiền tiết kiệm năm (∆C) VNĐ 1.556.000.000 Tổng vốn đầu tư lắp đặt (V) VNĐ 1.600.000.000 Tấn 640 Tháng 12 Diễn giải Tổng điện tiêu thụ năm(AT) Điện tiết kiệm năm(∆A) Giá điện(C) Tổng lượng khí thải CO2 giảm Thời gian hồn vốn (T) * Nhận xét: - Với 09 trạm bơm nước thải cấp II (các trạm bơm có 02 động bơm làm việc 01 động dự phòng) trạm bơm có cơng suất khác nhau, hệ số công suất 0,88 Để nâng cao hệ số công suất lên 0,95 cần dung lượng tụ bù có cơng suất từ 5÷10 kVAr/động cơ, số tiền đầu tư 29 triệu VNĐ Điện tiêu thụ hàng năm giảm 21.710 kWh (ứng với 0,8%), tiền tiết kiệm hàng năm 33.000.000 VNĐ, lượng khí CO2 thải mơi trường giảm 26 tấn, thời gian hoàn vốn 10 tháng Như việc lắp đặt tụ bù cho động bơm nước thải cấp mang lại hiệu kinh tế góp phần tiết kiệm lượng điện cho Công ty - Sau dùng biến tần để điều khiển 09 trạm bơm cần điều chỉnh lưu lượng, điện tiêu thụ hàng năm giảm 1.025.572 kwh (ứng với 37%), số tiền đầu tư 1,6 tỷ, số tiền tiết kiệm hàng năm 1,556 tỷ VNĐ, lượng khí CO2 thải mơi trường giảm 640 tấn, thời gian hoàn vốn 12 tháng Như việc lắp đặt tụ bù cho động bơm nước thải cấp II lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng mang lại hiệu kinh tế góp phần tiết kiệm lượng điện cho Công ty cho thành phố Đà Nẵng 3.4 Kết luận Từ giải pháp tính tốn, nhằm tiết kiệm lượng điện cho Cơng ty Thốt nước Xử lý nước thải Đà Nẵng bù công suất nâng cao cosϕ cho động bơm nước thải cấp I cấp II lắp biến tần điều chỉnh lưu lượng nước thải trạm bơm hiệu cần thiết Nó khơng giảm chi phí, tăng lợi nhuận, nâng cao chất lượng sản xuất mà cịn góp phần làm giảm nhu cầu sử dụng điện quốc gia Kết nghiên cứu cho thấy áp dụng phương pháp tiết kiệm lượng điện trạm bơm nước thải địa bàn thành phố Đà Nẵng tiết kiệm năm 1.595.338.000 đồng 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài nhằm nghiên cứu tính tốn đề xuất giải pháp nhằm tiết kiệm lượng điện Tác giả nghiên cứu đưa giải pháp bù công suất nâng cao cosϕ cho động bơm nước thải dùng biến tần để điều khiển trạm bơm cần điều chỉnh lưu lượng cho Cơng ty Thốt nước Xử lý nước thải Đà Nẵng Kết nghiên cứu cho thấy áp dụng biện pháp tiết kiệm điện cho Công ty không mang lại lợi ích cho thân Cơng ty mà cịn nhiều lợi ích to lớn việc giảm nhu cầu cơng suất điện năng, từ tiết kiệm lượng cải thiện môi trường Qua kết nghiên cứu cụ thể cho thấy việc đầu tư áp dụng biện pháp khả thi, đem lại hiệu kinh tế lớn, tiêu thụ điện khoản tiền tiết kiệm sau bù đắp chi phí lại lớn Với kết nghiên cứu Cơng ty Thốt nước Xử lý nước thải Đà Nẵng tác giả có số kết luận sau: Lợi ích kinh tế Nếu nhà máy thực phương pháp hàng năm tiết kiệm 1.595.338.000 đồng năm Lợi ích mơi trường Kết nghiên cứu đưa biện pháp tiết kiệm lượng, làm ổn định lượng nước thải bơm trạm để xử lý dẫn đến không gây ô nhiễm môi trường đặc biệt nước thải chưa xử lý Lợi ích mặt xã hội Qua kết nghiên cứu, đề tài làm sở để nhân rộng cho sở sản xuất nông nghiệp công nghiệp Nếu doanh nghiệp, sở đoàn thể tiến hành tiết kiệm lượng điện vấn đề an ninh lượng quốc gia đảm bảo đồng thời góp phần thúc đẩy kinh tế đất nước Tác giả kiến nghị kết đưa trình nghiên cứu nên xem xét bổ sung để thiết lập chiến lược tồn Cơng ty tiết kiệm lượng nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng lượng 81 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] Công văn số 513/KTTVBĐKH ngày 28/5/2015 việc hệ số phát thải lưới điện Việt Nam Cục trưởng Cục Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu thuộc Bộ Tài nguyên Môi trường Đề án quản lý nguồn nhân lực Cơng ty Thốt Nước Xử Lý Nước Thải Đà Nẵng Lê Kim Hùng, Nguyễn Thị Ngọc Minh (2008), ‘Kiểm toán lượng sở sản xuất công nghiệp, đề xuất giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả’, tạp chí khoa học cơng nghệ Đại học ĐN Lê Kim Hùng, Trần Vinh Tịnh, Võ Khắc Hoàng, Nguyễn Quang Tuấn (2007), Chuyên đề quản lý nhu cầu lượng, Đại Học Đà Nẵng Phạm Quang Huy (2009), Đánh giá hiệu xây dựng chiến lược quản lý nhu cầu điện Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Bộ môn Hệ thống điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Mạnh Tiến, Đoàn Quang Vinh (2005), Điều khiển động xoay chiều cấp từ biến tần bán dẫn, NXB Khoa học kỹ thuật Bùi Tấn Lợi (2005), Giáo trình máy điện I, Bộ mơn Điện cơng nghiệp – Khoa Điện – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê (1998), Cung cấp điện, NXB Khoa học & Kỹ thuật Quốc hội Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam (2010), luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Siemens Micromaster 440 0.12kw-250kw ( Hướng dẫn thực hành) Quyết định số 2256/QĐ-BCT ngày 12 tháng năm 2015 việc qui định giá bán điện Bộ Công thương 82 83 84 85 86 87 88 ... lượng tiết kiệm hiệu quả, lý mà tác giả nghiên cứu đề xuất giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu cho Cơng ty nước Xử lý nước thải Đà Nẵng, từ áp dụng số giải pháp cụ thể trạm bơm nước thải địa... giả nghiên cứu đề xuất giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu cho Cơng ty nước Xử lý nước thải Đà Nẵng, từ áp dụng số giải pháp cụ thể trạm bơm nước thải địa bàn Thành phố Đà Nẵng Kết nghiên cứu. .. HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN PHÚ QUÝ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ CHO CƠNG TY THỐT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÀ NẴNG