Nghiên cứu đánh giá và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng các day truyền sàng tuyển than ở các mỏ hầm lò vùng uông bí, quảng ninh

Bộ Giáo dục Đào tạo Trường Đại học Mỏ - Địa chất -* - hoàng công tĩnh Nghiên cứu đánh giá đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện dây chuyền sàng tuyển than mỏ hầm lò vùng Uông Bí, Quảng Ninh Chuyên ngành: Điện khí hoá mỏ Mà số: 60.52.52 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Người h­íng dÉn: TS Ngun ngäc vÜnh Hµ Néi - 2012 lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn cao học công trình nghiên cứu riêng cá nhân Các tài liệu, số liệu nêu luận văn trung thực Các luận điểm kết nghiên cứu chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả luận văn Hoàng Công TÜnh mơc lơc Lêi cam ®oan Môc lôc Danh môc bảng Danh mục hình Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Mơc ®Ých cđa ®Ị tµi Nhiệm vụ đề tài Nội dung đề tài Phương pháp nghiên cứu ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn Cơ sở tài liệu Chương 1: Tổng quan mạng điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than nam mẫu, công ty than Vàng Danh vùng uông bí quảng ninh 11 1.1 Hệ thống cung cấp điện cao áp 11 1.2 Trạm biến áp 35/6kV công ty 11 1.3 Mạng điện 6kV hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu 14 1.4 Đặc điểm cung cấp điện khu Sµng tun than 15 1.5 NhËn xÐt 15 Chương 2: Đánh giá trạng sử dụng điện dây chuyền sàng tuyển công ty than nam mẫu, Công ty than Vµng Danh 16 2.1 Đánh giá tình trạng kỹ thuật mạng điện cao áp công ty than Nam Mẫu 16 2.1.1 Công suất tiêu thụ thiết bị mỏ xác định theo phương pháp biểu ®å phơ t¶i 16 2.1.1.1 Biểu đồ phụ tải trạm 35/6 kV 16 2.1.1.2 Các thông số biểu đồ phụ tải 21 2.1.2 Công suất trạm biến áp công ty xác định theo phương pháp công suất đặt hệ số yêu cầu 24 2.1.3 Đánh giá trạng sử dụng trang thiết bị ®iÖn 27 2.1.4 NhËn xÐt 28 2.2 Đánh giá tình trạng kỹ thuật mạng điện hạ áp cung cấp điện cho dây chuyền sàng tuyển than công ty than vùng Uông Bí- Quảng Ninh 29 2.2.1 Đặc điểm tổ chức hệ thống cung cấp điện sàng tuyển than 29 2.2.1.1 Sơ đồ cung cấp điện 29 2.2.2 Đánh giá thực trạng vận hành mạng hạ áp dây chuyền sàng Công ty than Nam Mẫu, Vàng Danh vùng Uông Bí- Quảng Ninh 34 2.2.2.1 Hệ thống cung cấp điện công trường sàng tuyển than 34 2.2.2.3 Đánh giá trạng mạng theo số tiêu kỹ thuật 39 Chương 3: Nghiên cứu đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện dây chuyền sàng tuyển vùng Uông Bí- Quảng Ninh 83 3.1 Tỉng quan chung vỊ ®iỊu khiĨn động biến tần 84 3.2 Nguyên lý tiết kiệm điện sử dụng biÕn tÇn 102 3.3 øng dơng biến tần vào sản xuất dây chuyền sàng tuyển than vùng Uông Bí- Quảng Ninh .103 3.3.1 øng dụng biến tần cho hệ truyền động máy đập hàm, bơm nước 103 3.3.1.1 Đặc điểm máy đập hàm, b¬m n­íc 103 3.3.1.2 ứng dụng biến tần để điều khiển cho bơm n­íc 104 3.3.2 øng dơng thiÕt bÞ điều khiển cho hệ truyền động băng tải 106 3.3.2.1 Đặc điểm băng tải 106 3.3.2.2 øng dông biến tần để điều khiển cho băng tải 107 Kết luận kiến nghị 109 Tµi liƯu tham kh¶o 111 danh mục bảng Bảng 1.1: Đặc tính kĩ thuật máy biến áp trung gian 35/6kVCông ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh 14 Bảng 1.2: Các phụ tải điện 0,4kV hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu - Vinacomin 14 Bảng 1.3: Các phụ tải điện 0,4kV hệ thống sàng tuyển than Công ty than Vàng Danh 15 Bảng 2.1: Bảng theo dõi trạm 35/6 kV công ty than Vàng Danh từ ngày 03/8/2011 đến ngày 09/8/2011 17 B¶ng 2.2: B¶ng theo dâi trạm 35/6 kV công ty than Nam Mẫu từ ngày 19/8/2011 đến ngày 25/8/2011 18 Bảng 2.3: Năng lượng tác dụng, lượng phản kháng trung bình ngày mỏ năm gần 18 B¶ng 2.4: Kết khảo sát phụ tải công ty than Vàng Danh 19 B¶ng 2.5: KÕt qu¶ kh¶o sát phụ tải công ty than Nam Mẫu 20 Bảng 2.6: Các thông số đặc trưng biểu đồ phụ tải 23 Bảng 2.7: Công suất tính toán công ty than Vàng Danh 25 Bảng 2.8: Công suất tính toán công ty than Nam Mẫu 26 Bảng 2.9: Công suất tính toán trạm biến áp 26 Bảng 2.10: Năng lực sử dụng trang thiết bị điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Vµng Danh, Nam MÉu 28 Bảng 2.11: Đặc điểm tình trạng làm việc mạng điện hạ áp 380V khu vực sàng tuyển than vùng Uông bí Quảng Ninh 31 B¶ng 2.12: Số lượng chủng loại biến áp khu vực 32 Bảng 2.13: Số lượng chủng loại áp tô mát 32 Bảng 2.14: Số lượng chủng loại khëi ®éng tõ 33 Bảng 2.15: Số lượng chủng loại băng tải 33 B¶ng 2.16: Sè lượng chủng loại loại sàng 33 Bảng 2.17: Số lượng chủng loại máy cấp liệu 34 Bảng 2.18: Số lượng chủng loại bơm 34 B¶ng 2.19: Kết kiểm tra công suất tính toán máy biến áp công ty than Vàng danh, Nam mÉu 37 Bảng 2.20a,b: Kết tính toán cáp mềm theo điều kiện dòng nung nóng cho phép 40 Bảng 2.21: Kết tính toán cáp theo điều kiện dòng nung nóng cho phép 59 B¶ng 2.22: KÕt qu¶ tÝnh toán tổn thất điện áp máy biến áp khu vực 62 Bảng 2.23: Kết tính toán tổn thất điện áp từ trạm biến áp khu vực đến cực phụ tải công trường lựa chọn khảo sát 62 Bảng 2.24: Kết tính toán tổn thất công suất tổn thất điện máy biến áp công trường lựa chọn khảo sát 70 Bảng 2.25: Kết tính toán tổn thất công suất tổn thất điện mạng cáp mềm công trường lựa chọn khảo sát 71 Bảng 2.26: Kết tính toán tổn thất công suất tổn thất điện mạng cáp công trường lựa chọn khảo s¸t 81 danh mơc c¸c hình vẽ Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý trạm biến ¸p 35/6 kV C«ng ty than Nam MÉu 12 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Vàng Danh 13 Hình 2.1: Biểu đồ phụ tải ngày điển hình công ty than Vàng Danh 20 Hình 2.2: Biểu đồ phụ tải ngày điển hình 23/8/2011 công ty than Nam Mẫu 21 Hình 2.3: Sơ đồ dây chuyền sàng 1000tấn/ ca số ( Công ty Nam Mẫu) 44 Hình 2.4: Sơ đồ dây chuyền sàng 1000tấn/ ca số ( Công ty Nam Mẫu) 45 Hình 2.5: Sơ đồ dây chuyền sàng 500tấn/ ca ( Công ty Nam Mẫu) 46 Hình 2.6a: Sơ đồ dây chuyền tuyển 125tấn/giờ ( Công ty Nam Mẫu) .47 Hình 2.6b: Sơ đồ dây chuyền tuyển 125tấn/giờ ( Công ty Nam Mẫu) 48 Hình 2.7: Sơ đồ dây chuyền đập hàm 50tấn/giờ ( Công ty Nam Mẫu) 49 Hình 2.8a: Sơ đồ dây chuyền tuyển 150tấn/giờ ( Công ty Vàng Danh) 55 Hình 2.8b: Sơ đồ dây chuyền tuyển 150tấn/giờ ( Công ty Vàng Danh) 56 Hình 2.8c: Sơ đồ dây chuyền tuyển 150tấn/giờ ( Công ty Vàng Danh) 57 Hình 2.8d: Sơ đồ dây chuyền tuyển 150tấn/giờ ( Công ty Vàng Danh) 58 Hình 3.1: Sơ đồ mạch điều khiển động biến tần 87 Hình 3.2: Sơ ®å cÊu tróc biÕn tÇn trung gian 88 3.3: Sơ đồ điều khiển biÕn tÇn trung gian 86 Hình 3.4: Đặc ĐCKĐB ba pha điều khiển biến tần mômen cản không thay đổi theo tốc độ 99 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Các thiết bị hệ thống sàng tuyển than khu vực Uông Bí - Quảng Ninh sử dụng cấp điện áp 380V Khi khả khai thác ngày phát triển sản lượng than ngày tăng nhanh, dây chuyền sàng tuyển than phải đầu tư lắp đặt nhiều để đáp ứng khâu sàng tuyển than Với sản lượng công ty than Nam Mẫu Vàng Danh năm 2012 sản xuất khoảng 4.000.000 than/ năm điện cho khâu chế biến sàng tuyển than theo tính toán 3.000.000 kWh Đặc biệt quy mô mở rộng dây chuyền sàng tuyển năm phải lắp đặt thiết bị gia công than máy đập hàm, máy nghiền than có c«ng st lín tõ (75 -:- 160) kW Do vËy tổn hao điện tổn hao điện áp đường dây truyền tải tăng, ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện làm việc bình thường điều kiện khởi động động cơ, làm giảm suất máy tuổi thọ thiết bị, động bị tải Khi chi phí điện máy biến áp đường dây tăng cao, ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành sản phẩm Để khắc phục nhược điểm thiết bị hệ thống sàng tuyển than công ty than Nam Mẫu Vàng Danh đáp ứng nhu cầu tổng sơ đồ phát triển ngành than, mỏ hầm lò vùng Uông Bí - Quảng Ninh cần phải tiến hành đổi mới, áp dụng giới hóa tự động hóa công nghệ khai thác Trong giá thành sản phẩm, tỷ trọng chi phí điện cho khâu sàng tuyển than tương đối cao, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện mang tÝnh cÊp thiÕt, cã ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiễn Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu đề tài mạng điện hạ áp hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí- Quảng Ninh Phạm vi nghiên cứu đề tài nghiên cứu tình hình tiêu thụ lượng lưới điện hạ áp hệ thống sàng tuyển than công ty than Nam Mẫu, Vàng Danh vùng Uông Bí- Quảng Ninh Mục đích đề tài Đánh giá tổng quan tình trạng sử dụng điện hệ thống sàng tuyển than công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông bí Quảng Ninh Phân tích, lựa chọn đề xuất số giải pháp nhằm giảm thiểu chi phí điện hệ thống sàng tuyển than công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh Nhiệm vụ đề tài Để thực mục đích trên, đề tài cần giải nhiệm vụ sau: - Đánh giá tình trạng tiêu thụ điện trạng trang thiết bị điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh - Lựa chọn giải pháp hữu hiệu nhằm giảm thiểu chi phí điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông bí - Quảng Ninh - Kiểm tra thông số chế độ lưới, chứng thực tính ưu việt đảm bảo chất lượng điện lưới điện sau đưa giải pháp nhằm giảm thiểu chi phí điện Nội dung đề tài - Đánh giá tổng quan hệ thống cung cấp điện cho thiết bị sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh - Nghiên cứu tình hình sử dụng điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh - Nghiên cứu đề xuất số giải pháp hữu hiệu nhằm giảm thiểu chi phí điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh Phương pháp nghiên cứu Để giải nhiệm vụ đề tài, tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp sau: + Thống kê, đo lường, thu thập số liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu + Xác định thông số phục vụ cho mục đích nghiên cứu cở số liệu thu thập Công ty than Nam Mẫu Công ty than Vàng Danh, kết hợp với kinh nghiệm nước có công nghiệp sàng tuyển phát triển ý nghĩa khoa học thực tiễn Nâng cao hiệu sử dụng điện nhằm giảm chi phí sử dụng điện chủ trương lớn Đảng Chính Phủ Trong giá thành chế biến sàng tuyển than chi phí điện chiếm tỷ trọng đáng kể việc tìm giải pháp nhằm sử dụng hiệu điện mạng điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh mang tính cấp thiết, có tính khoa học thực tiễn Cơ sở tài liệu Luận văn thực dựa sở tài liệu sau: + Các số liệu lưới điện cao áp hạ Công ty than Nam mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh + Năng lượng tiêu thụ hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí năm gần Luận văn hoàn thành Bộ môn Điện khí hoá, trường Đại học MỏĐịa chất sù h­íng dÉn khoa häc cđa: TS Ngun Ngäc VÜnh Trong trình thực luận văn, tác giả đà nhận giúp đỡ chân thành nhiệt tình nhà Khoa học, Tiến sĩ, Kỹ sư công ty cổ phần tư 97 à Bo v cho biến tần động · Được trang bị tính hãm trình tự · Khâu hiệu chỉnh PI Regulator, đặt trước PI Ứng dụng: Băng chuyền máy đóng gói, cấu nâng hạ, hệ thống di chuyển hàng hoá, máy dệt máy trộn, máy xay, máy bơm, máy nộn khớ, mỏy đập hàm Bin tn Altivar 61: dựng cho h thng mỏy bm máy đập hàm Di cụng suất: 0,75-630kW, Điện áp pha 220V, pha 380V Các đặc tính tổng quát: · Chức tiết kiệm lượng ENA · Chức riêng cho điều khiển h thng mỏy bm v máy đập hàm: à B hiệu chỉnh PI · Nhận biết tốc độ quay roto để có q trình khởi động thích hợp · Card điều khiển chuyển mạch hệ thống máy bơm 98 Ứng dụng: Hệ thống điều hoà nhiệt độ, hệ thống sưởi, máy bơm: Điều chỉnh mức lưu lượng dựa nhu cầu thực tế nhằm quản lý lượng tốt nhờ sử dụng điều chỉnh PI tích hợp Altivar 71 Biến tần Altivar 71: dùng cho hệ thống máy phức hợp có cơng suất lớn Dải công suất: 0,75-500kW, điện áp pha 220V, pha 380V Các đặc tính tổng quát: · Chức điều khiển theo mômen “Torque Control” · Điều khiển tốc độ phương pháp định hướng theo véc tơ từ thơng · Chức tiết kiệm lượng, tích hợp hiệu chỉnh PI · Bảo vệ cho biến tần điều khiển động · Được trang bị tính hãm trình tự · Tăng tốc giảm tốc theo đặc tính dạng tuỳ biến · Làm việc tải 220% mômen định mức thời gian 2s 99 Ứng dụng: Hệ thống di chuyển hàng hoá, hệ thống nâng, máy dệt máy vận chuyển, thang máy BiÕn tÇn Hitachi à WJ200 Series - Dải công suất (Power range): 0.4 - 15kW - Nguån cung cÊp (Input voltage): pha 380V - 480V (+10%, -15%), 50/60 Hz 5% - TÇn sè ngâ (Output frequency range): 0.1 - 400Hz - TÝn hiƯu Analog ngâ vµo (Input): - 10VDC, - 20 mA à SJ200 Series - Dải công suất (Power range): 0.4 – 7.5kW 100 - Nguån cung cÊp (Input voltage): 1pha 200V - 240V / pha 380V 480V (10%), 50/60 Hz 5% - TÇn sè ngâ (Output frequency range): 0.5 - 400Hz - TÝn hiÖu Analog ngâ vµo (Input): - 10VDC, - 20 mA à X200 Series - Dải công suất (Power range): 0.4 - 7.5kW - Nguån cung cÊp (Input voltage): 1pha 200V - 240V / pha 380V 480V (+10%, -15%), 50/60 Hz 5% - TÇn sè ngâ (Output frequency range): 0.5 - 400Hz - TÝn hiƯu Analog ngâ vµo (Input): - 10VDC, - 20 mA · SJ700 Series - Dải công suất (Power range): 0.4 - 400kW 101 - Nguån cung cÊp (Input voltage): pha 380V - 480V (+10%, -15%), 50/60 Hz 5% - TÇn sè ngâ (Output frequency range): 0.1 - 400Hz - TÝn hiƯu Analog ngâ vµo (Input): - 10VDC, -10 - +10VDC, - 20 mA · SJ300 Series - D¶i c«ng suÊt (Power range): 0.4 - 150kW - Nguån cung cÊp (Input voltage): pha 380V - 480V (+10%, -15%), 50/60 Hz 5% - TÇn sè ngâ (Output frequency range): 0.5 - 400Hz - TÝn hiƯu Analog ngâ vµo (Input): - 10VDC, -10 - +10VDC, - 20 mA à L300P Series 102 - Dải công suất (Power range): 1.5 - 132kW - Nguån cung cÊp (Input voltage): pha 380V - 480V (10%), 50/60 Hz 5% - TÇn sè ngâ (Output frequency range): 0.1 - 400Hz - TÝn hiƯu Analog ngâ vµo (Input): - 10VDC, - 20 mA Ngoài loại biến tần cịn có nhiều loại biến tần khác: biến tần Toshiba, biến tần omron, biến tần Fuji, biến tần delta, biến tần Hitachi, biến tần Frenic [PL3] Nhưng khuôn khổ luận văn giới thiệu loại biến tần c s dng nhiu mỏ hầm lò khu vực Uông Bí - Quảng Ninh 3.2 Nguyên lý tiết kiệm điện sử dụng biến tần Công suất đầu trục động cơ: P2 = M.w Hệ làm việc ổn định khi: M = Mc P2 = Mc w đó: M - mômen động sinh ra; w - tốc độ động Mc - mômen cản w w0 wB B A w wC f đm C f1 M M c2 M c1 Hình 3.4 Đặc tính ĐCKĐB ba pha điều khiển biến tần mômen cản không thay đổi theo tốc độ 103 Nếu không sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ động công suất trục động tỷ lệ với mômen cản (P2 = Mc w) Khi sử dụng biến tần vào điều chỉnh tốc độ động công suất trục thay đổi theo mômen cản mà thay đổi theo tốc độ điều chỉnh: P2BT = Mc wBT Trong ®ã: wBT - tèc ®é thay đổi sử dụng biến tần Tỷ số công suất trục động cơ: w P2 BT w BT = Þ P2 BT = P2 BT w w P2 Nếu giả thiết hiệu suất động (h=hBT) không thay đổi có sử dụng không sử dụng biến tần động tiêu thụ công suất từ lưới điện hai trường hợp ( P1 = P1 ): h P1BT = P1 w BT w Như sử dụng biến tần điều khiển tốc độ động (dưới tốc độ) giảm công suất tiêu thụ từ lưới điện so với không sử dụng biến tần theo tỷ số w BT w 3.3 ứng dụng biến tần vào sản xuất dây chuyền sàng tuyển than vùng Uông Bí- Quảng Ninh 3.3.1 ứng dụng biến tần cho hệ truyền động máy đập hàm, bơm nước 3.3.1.1 Đặc điểm máy đập hàm, bơm nước Băng tải bơm nước thiết bị sử dụng tất dây chuyền sàng tuyển vùng Uông Bí- Quảng Ninh tiêu hao nhiều điện công ty Song máy đập hàm bơm nước lại thường xuyên làm việc với hiệu suất thấp 0,6 Lý trình sản xuất chất lượng than, sản 104 lượng than thay đổi, nhiệt độ môi trường thời tiết thay đổi theo dẫn đến dây chuyền tuyển, máy đập hàm dây chuyền sàng làm việc khác so với chế độ tính toán ban đầu Mặt khác trình vận hành thông số thay đổi liên tục mà không điều chỉnh công suất thiết bị gây lÃng phí công suất hiệu sử dụng thấp Ví dụ: Vào thời điểm lượng than sản xuất cuối ca ít, suất dây chuyền hoạt động giảm gây lÃng phí điện Qua khảo sát dây chuyền sàng tuyển, bơm nước công ty than vùng Uông Bí - Quảng Ninh cho thấy áp dụng khởi động trực tiếp khởi động từ, không điều chỉnh tốc độ Vì suất làm việc dây chuyền sàng tuyển hoạt động tối đa dẫn đến độ bền độ tin cậy không cao, không đảm bảo hiệu suất cao cho thiết bị bơm nước, dây chuyền sàng tuyển, máy đập hàm Để điều chỉnh suất bơm, người ta thường sử dụng van tiết lưu, phương pháp gây tổn thất lớn công suất dẫn đến tổn thất lớn điện Qua việc phân tích tác giả có nhận xét việc trì suất cho thiết bị công nghiệp loại lớn nhu cầu thực tế gây tổn thất đáng kể điện phương pháp đảm bảo hiệu điều chỉnh suất phương pháp thay đổi tốc độ động cơ, cách ta đạt hai mục đích thay đổi suất giảm công suất tiêu thụ 3.3.1.2 ứng dụng biến tần để điều khiển cho bơm nước Qua việc phân tích đặc điểm bơm nước phân tích hiệu kinh tế ứng dụng biến tần để điều khiển động bơm nước công ty than Vàng Danh có công suất 160 kW Theo giá điện cho sản xuất 2.500 đ/kWh ngày đêm ( ca ) chi phí điện cho bơm là: 160 kW x 24 h/ngày x 1.500 đ/kWh = 5.760.000 đồng/ngày Giả sử bơm chạy 300 ngày năm chi phí điện năm : 105 300 ngày x 5.760.000 đồng/ngày = 1.728.000.000 đồng Nếu ca vào hai giao nhận đầu, cuối ca sử dụng biến tần để giảm tốc độ bơm 20 % tốc độ định mức Do công suất tiêu thụ tỷ lệ với tốc độ bơm theo quan hệ P ằ n , nên công suất tiêu thụ bơm 51,2 % công suất định mức Như vậy, năm công ty tiết kiệm được: 160 kW x 0,488 x 34 h/tuần x 42,86 tuần x 1.500 đ/kW.h = 167.874.048 đồng Bộ biến tần với công suất tương ứng để điều khiển bơm nước có giá: 1.600.000 đ/kW x 160 kW = 256.000.000 đồng Như sau 1,5 năm thu hồi vốn đầu tư để mua sắm biến tần Tính toán áp dụng cho công ty than thuộc vùng Uông bí - Quảng ninh giá trị kinh tế lớn Thống kê bơm nước công ty than thuộc vùng Uông bí -Quảng ninh biểu diễn bảng 3.1 Bảng 3.1 Thống kê bơm nước công ty than Vàng Danh, Nam Mẫu vùng Uông Bí Quảng Ninh Công suất Số lượng Tổng công suất Công ty Loại bơm Vàng Danh B¬m LTS 11 11 B¬m LTS 15 30 B¬m LTS 75 675 B¬m LTS 160 960 B¬m LTS 90 90 B¬m LTS 40 40 B¬m LTS 15 30 B¬m LTS 22 66 B¬m LTS 11 11 B¬m LTS 40 40 B¬m LTS 7,5 15 B¬m LTS 55 55 Nam MÉu Tỉng (kW) (kW) 2054 Ghi chó 106 Giá trị kinh tế tiết kiệm biểu diễn bảng 3.2 Bảng 3.2 Giá trị kinh tế áp dụng biến tần điều khiển bơm nước TT Tên công ty Công suất Giá trị biến tần Giá trị tiết kiệm bơm (kW) đầu tư ( 106đ) năm (106 đ) Nam Mẫu 217 1362 1.513 Vµng Danh 1837 1096 1.217 Céng 2054 14.394 4.046 Tõ kết bảng 3.2 thấy tính sơ đầu tư biến tần điều khiển bơm giảm tốc độ 20% so với tốc độ định mức vào có sản lượng than qua sàng tuyển thấp, số tiền điện tiết kiệm năm mỏ khu vực Uông bí - Quảng ninh đà 4.046.106 đồng tương ứng với 10% tổng tiền điện phải trả Nhận xét: Đối với hệ truyền động bơm nước, giải pháp điều chỉnh suất kinh tế sử dụng biến tần, có số lợi ích sau: - Tiết kiệm điện năng, công suất tiêu thụ kịp thời điều chØnh, thÝch øng víi nhu cÇu - Ti thä thiÕt bị nâng cao: Loại bỏ cố tiếp điểm khởi động cố động xung giật học khởi động cứng - Khả điều khiển từ xa, tự động điều khiển suất bơm theo thông số dây chuyền tuyển, giảm lao động vận hành trực tiếp 3.3.2 ứng dụng thiết bị điều khiển cho hệ truyền động băng tải 3.3.2.1 Đặc điểm băng tải Băng tải thiết bị có công suất số lượng lớn dây chuyền sàng tuyển than vùng Uông Bí- Quảng Ninh Qua việc khảo sát cho thấy băng tải lại sử dụng cấp điện áp 380 V truyền động động xoay chiều rô to lồng sóc, khởi động trực tiếp qua khởi động từ (trừ 107 có băng tải phân xưởng sàng tuyển mỏ than Nam Mẫu ®­ỵc ®iỊu khiĨn b»ng khëi ®éng mỊm YCQJR- 200, 300, 400 Trung Quốc chế tạo) Các băng tải mỏ hầm lò vùng Uông Bí- Quảng Ninh thường chạy non tải gián đoạn chạy không tải, đặc điểm công nghệ tuyển than số băng tải vận hành chế độ ngắt quÃng, thường xuyên phải khởi động hÃm 3.3.2.2 ứng dụng biến tần để điều khiển cho băng tải Biện pháp để tiết kiệm điện (giảm tổn thất điện năng) áp dụng cho băng tải cung cấp cho động qua biến đổi điện áp tần số Việc sử dụng thiết bị tự động ghi nhận tải động để tự động điều chỉnh điện áp tần số dòng điện cung cấp cho động luôn tạo chế độ làm việc định mức có hiệu suất định mức (hđm) hệ số công suất định mức (cosjđm) tương ứng với công suất tải (Pt) Như với giải pháp việc tiết kiệm điện giảm đồng thời tổn thất công suất tác dụng động giảm tổn thất công suất tác dụng lưới điện Tổn thất công suất tác dụng động mang tải Pt < Pđm xác định DPt = (1- ht).Pt + kkt Pt tgjt Trong đó: ht - hiệu suất động ứng với tải Pt; tgjt xác định từ hệ số công suất cosjt ứng với tải Pt động cơ; kkt - đương lượng kinh tế hệ thống điện Tổn thất công suất tác dụng động cung cấp qua biến tần: DPđm = (1- hđm).Pt + kkt Pt tgjđm Vì hđm > ht, tgjt > tgjđm (do cosjt < cosjđm) nên ứng với giá trị tải Pt, lượng tổn thất công suất tác dụng tiết kiệm được: DP = DPt - DPđm = Pt.[(hđm - ht + kkt (tgjt - tgj®m)] Theo sù thay đổi hiệu suất h hệ số công suất cosj theo hệ số mang tải 108 động k t = Pt động Pdm Xét động dẫn động cho băng tải phân xưởng sàng tuyển công ty than Nam Mẫu: * động A81- cã P®m = 40 kW, cos j dm = 0,89 , hiƯu st h dm = 90,5% lµm việc với kt = 0,5 Lượng giảm tổn thất công suất tác dụng sử dụng biến tần để điều khiển động không sử dụng biến tần xác định sau: Thay : cos j dm = 0,89 Þ tgj dm = 0,512 ; cos j t = 0,79 Þ tgj t = 0,776 kkt = 0,12 vào công thức có: DP = DPt - DPdm = Pt [(hdm -ht + kkt (tgjt - tgjdm ))] =0,5*40*[0,95-0,795+0,12(0,776- 0,512)]= 2,833 kW Nếu động làm việc 5.000 giờ/năm lượng điện tiết kiệm : DW = DP * T = 2,833 * 5000 = 14.165kW h Với đơn giá điện là: Co = 1500 đồng/kW.h lượng tiền tiết kiệm hàng năm: DC = Co DW = 1.500 x 14.670 = 22.005.000, đ Đơn giá tủ biến tần 40kW-400 loại VLT5072DANFOSS có giá trung bình ko = 100 USD/kW tương đương ko = 1,6.106 đồng/kW Như giá mua thiết bị (chi phí đầu tư): K = 40.1,6.106 = 64.106, ® Thêi gian thu håi vèn: T= 64.106 K = = 2,9 năm DC 22.005.106 Khấu hao biến tần tính năm việc đầu tư có hiệu 109 Kết luận kiến nghị Nghiên cứu đánh giá trạng đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu chi phí điện mạng điện hạ áp dây chuyền sàng tuyển vùng Uông bí - Quảng Ninh, làm giảm giá thành than chế biến, cải thiện điều kiện làm việc nâng cao mức sống cho người lao động, tiết kiệm điện cho đất nước Để giải mục tiêu đà nêu, đề tài đà tập trung giải nội dung sau: - Đánh giá tổng quan hệ thống cung cấp điện dây chuyền sàng tuyển than vùng Uông Bí- Quảng Ninh - Đánh giá trạng sử dụng điện dây chuyền sàng tuyển vùng Uông Bí - Quảng Ninh - Nghiên cứu đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu chi phí điện dây chuyền sàng tuyển than vùng Uông bí - Quảng Ninh Kết luận: Ngoài phương pháp truyền thống mà áp dụng để nâng cao chất lượng điện áp sử dụng lượng tiết kiệm như: Tổ chức vận hành hợp lý trạm biến áp, nâng cao hệ số công suất, sử dụng thiết bị có công suất phù hợp, chiếu sáng hợp lý cần phải đặc biệt trọng biện pháp sau: Do đặc thù thiết bị sàng tuyển sử dụng điện áp 380V quy mô sản xuất hệ thống sàng tuyển than ngày mở rộng để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ than ngày nhiều, công ty ngày đầu tư thiết bị cho dây chuyển sàng tuyển có công suất ngày lớn, lưới điện 380V gặp nhiều hạn chế thiết bị khởi động, chi phí đầu tư trạm biến áp có công suất lớn cao làm ảnh hưởng chung đến giá thành sản phẩm Việc đầu tư áp dụng rộng rÃi biến tần khởi động mềm vào dây chuyền sàng tuyển than, đà hạn chế dòng khởi động dây chuyền, nâng 110 cao tuổi thọ thiết bị, giảm chi phí sửa chữa thường xuyên, tiết kiệm điện nâng cao hiệu sử dụng điện Kiến nghị: Hiện thiết bị biến tần, khởi động mềm phải nhập giá thành đầu tư cao, cần phải nghiên cứu để chế tạo sản xuất nước nhằm giảm giá thành đầu tư, thuận tiện công tác bảo trì, thay hư hỏng thường xuyên đảm bảo sản xuất 111 Tài liệu tham khảo Trần Bá Đề (2003), Giáo trình Trạm Điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Hoàng Hữu Hiên, Nguyễn Đức Lượng, Bạch Quang Minh, Nguyễn Đỗ Thiện, Nguyễn Đức Trung, Sổ tay điện mỏ (Tập 1), NXB Khoa học kü tht, Hµ Néi-1977 Ngun Anh NghÜa, Ngun Hanh Tiến (2005), Tổ chức cung cấp điện mỏ, Giáo trình dùng cho cao học ngành mạng hệ thống điện mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa, Trần Bá Đề (1997), Giáo trình Điện khí hóa mỏ, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (1997), An toàn điện mỏ, Giáo trình dùng cho cao học ngành mạng hệ thống điện mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa(1995), Nâng cao chất lượng mạng điện hạ áp mỏ hầm lò Tạp chÝ than ViƯt Nam Ngun Anh NghÜa(2003), Nghiªn cøu nâng cao hiệu sử dụng điện xí nghiệp mỏ Quảng Ninh Tuyển tập báo cáo hội nghị KHKT mỏ toàn quốc lần thứ XV Ngun Anh NghÜa (2007), Tỉ chøc cung cÊp ®iƯn má, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê, Cung cấp điện, NXBKHKT, 1998 10 Nguyễn Đức Trung (1970), Kỹ thuật điện mỏ, Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội ... ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh 9 - Nghiên cứu đề xuất số giải pháp hữu hiệu nhằm giảm thiểu chi phí điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng. .. ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng Ninh - Lựa chọn giải pháp hữu hiệu nhằm giảm thiểu chi phí điện hệ thống sàng tuyển than Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông bí - Quảng. .. than Vàng Danh vùng Uông bí Quảng Ninh Phân tích, lựa chọn đề xuất số giải pháp nhằm giảm thiểu chi phí điện hệ thống sàng tuyển than công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh vùng Uông Bí - Quảng