CHƯƠNG 3. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY QUẢNG PHÚ
3.5. Tính toán và đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng cho nhà máy nhuộm
3.5.3. Đề xuất giải pháp
3.5.3.1. Hệ thống động cơ máy nén khí.
Để giảm năng lượng tiêu thụ đối với hệ thống máy nén khí nhà máy ta phải thực hiện các giải pháp Lắp biến tần ABB ACS 550 để tối ưu hoạt động của máy nén khí khi các van khí đóng mở liên tục nên phụ tải thay đổi từ 50% đến 90% phụ tải định mức do đó làm thay đổi tốc độ quay của động cơ phù hợp với phụ tải cần cung cấp và tiết kiệm năng lượng do máy nén trục vít vận hành non tải và kết quả tính toán như sau:
- Khi chưa lắp biến tần lượng điện năng tiêu thụ trong một năm là:
1 1
( . )
n KBT
i pti i
i
A P k t = 𝑃đ𝑚
𝜂𝑖
1
( . )
n
pti i i
k t
A KBT1 = 75/0,88 x0,9 x 2160 (giờ) = 165.681(kWh/năm) A KBT2 = 75/0,91 x 0,8 x 2160 (giờ) = 142.417(kWh /năm) A KBT3 = 75/0,8 x 0,5 x 2880 (giờ) = 135.000(kWh/năm)
A KBT = A KBT1 + A KBT2 + A KBT3 = 443.099(kWh /năm) - Khi lắp thêm biến tần lượng điện năng tiêu thụ trong một năm là:
ABT1 = 75/0,92 x0,9 x 2160 (giờ) = 158.478 (kWh/năm) ABT2 = 75/0,92 x 0,8 x 2160 (giờ) = 140.869 (kWh /năm) ABT3 = 75/0,92 x 0,5 x 2880 (giờ) = 117.391(kWh/năm) ABT = ABT1 + ABT2 + ABT3 = 416.739(kWh /năm) -Lượng điện năng tiết kiệm được trong 1 năm khi lắp thêm biến tần là:
A = AKBT - ABT = 26.360(kW/ h/năm)
Chọn Biến tần ABB ACS 550, 380V-75KW công suất 75 kW giá 106.174.000 VNĐ.
Chi phí mua vật tư phụ và lắp đặt biến tần là 20% giá trị biến tần. Vậy vốn đầu tư 1 bộ biến tần là:
V= Tiền mua 1 bộ biến tần+ chi phí lắp đặt
V = 106.174.000+(0,2x106.174.000) = 127.408.800 (Đồng).
Hình 3.10 Đường đặc tính của động cơ 75kW [11]
- Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm khi lắp thêm biến tần là:
C = 26.360x 1655 = 43.626.247 (Đồng) - Thời gian thu hồi vốn:
127.408.800 43.626.247 2,9 C
T V ( năm)≈ 34,8 tháng
Bảng 3.6 Bảng tổng hợp hiệu quả đầu tư khi lắp đặt biến tần cho động cơ 75 kW -0,4kV
Nội dung Đơn vị Kết quả
Công suất định mức động cơ kW 75
Hiệu suất động cơ - 0,86
Công suất điện kW 87,2
Số giờ vận hành trong năm h 7200
Điện năng khi chưa dùng bộ biến tần kWh 443.099 Điện năng khi dùng bộ biến tần kWh 416.739 Điện năng tiết kiệm được trong 1 năm kWh 26.360
Giá điện VNĐ 1.655
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm VNĐ 43.626.247
Vốn đầu tư VNĐ 127.408.800
Thời gian hoàn vốn (T=V/ C) Tháng 34,8
3.5.3.2. Động cơ máy vắt.
- Lắp biến tần ABB ACS 550 15kW để tối ưu hoạt động của động cơ máy vắt khi các van cấp dầu làm quay tuabin lồng vắt đóng mở liên tục nên phụ tải thay đổi từ 50%
đến 80% phụ tải định mức do đó làm thay đổi tốc độ quay của động cơ phù hợp với phụ tải cần cung cấp và tiết kiệm điện năng do động cơ máy vắt vận hành non tải và kết quả tính toán như sau:
- Khi chưa lắp biến tần lượng điện năng tiêu thụ trong một năm là:
1 1
( . )
n KBT
i pti i
i
A P k t = 𝑃đ𝑚
𝜂𝑖
1
( . )
n
pti i i
k t
A KBT1 = 2x15/0,85 x0,85 x 4320 (giờ) = 129.600(kWh/năm) A KBT2 = 2x15/0,75 x 0,5 x 2880 (giờ) = 57.600(kWh /năm) A KBT = A KBT1 + A KBT2 = 187.200(kWh /năm) - Khi lắp thêm biến tần lượng điện năng tiêu thụ trong một năm là:
A BT1 = 2x15/0,87 x0,85 x 4320 (giờ) = 126.620 (kWh/năm) A BT2 = 2x15/0,87 x 0,5 x 2880 (giờ) = 49.655 (kWh /năm) A BT = A BT1 + A BT2 = 176.275 (kWh /năm) -Lượng điện năng tiết kiệm được trong 1 năm khi lắp thêm biến tần là:
A = AKBT - ABT = 10.924(kW h/năm)
Chọn Biến tần ABB ACS 550, 380V-15KW công suất 15 kW giá 36.800.000 VNĐ.
Chi phí mua vật tư phụ và lắp đặt biến tần là 20% giá trị biến tần. Vậy vốn đầu tư 02 bộ biến tần là:
V= Tiền mua 02 bộ biến tần+ chi phí lắp đặt
V = 73.600.000+(0,2x 73.600.000) = 88.320.000 (Đồng).
-Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm khi lắp thêm biến tần là:
Hình 3.11 Đường đặc tính của động cơ 15kW
C = 10.924x 1655 = 17.079.448 (Đồng).
- Thời gian thu hồi vốn:
88.320.000 17.079.44 4,9
8 T V
C ( năm)≈ 58,6 tháng
Bảng 3.7 Bảng tổng hợp hiệu quả đầu tư khi lắp đặt biến tần cho động cơ 15 kW -0,4kV
Nội dung Đơn vị Số lượng
Công suất định mức động cơ kW 15
Hiệu suất động cơ - 0,83
Công suất điện kW 18,07
Số giờ vận hành trong năm h 7.200
Điện năng khi chưa dùng bộ biến tần kWh 187.200 Điện năng khi dùng bộ biến tần kWh 176.275 Điện năng tiết kiệm được trong 1 năm kWh 10.924
Giá điện VNĐ 1.655
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm VNĐ 17.079.448
Vốn đầu tư VNĐ 88.320.000
Thời gian hoàn vốn (T=V/ C) Tháng 58,6
3.5.3.3. Động cơ tại khâu sấy khô
Từ thực tế trên ta nhận thấy lưu lượng gió để thổi khí nóng cấp cho khâu sấy khô thay đổi liên tục để phù hợp với từng sản phẩm của nhà máy nên cần Lắp biến tần ABB ACS 550 - 7,5kW để tối ưu hoạt động của động cơ quạt gió khi nhiệt độ thay đổi liên tục nên lưu lượng gió cấp khí nóng thay đổi làm thay đổi tốc độ quay của động cơ và tiết kiệm năng lượng.
Qua quá trình khảo sát thực tế tại khâu sấy khô nhà máy nhuộm vận hành mỗi ngày 24h với lưu lượng 150 m3/h ( lưu lượng định mức của quạt). Nhưng qua kiểm tra, khảo sát thực tế lưu lượng của hệ thống bơm cấp cho quạt gió, cụ thể như sau:
- Đối với khăn dày: 50% lưu lượng gió bằng lưu lượng Q (Q21=0,5Q).
- Đối với khăn mỏng: 50% lưu lượng gió chỉ bằng lưu lượng 0,7.Q (Q22=0,5x0,7Q=0,35Q).
Q2 = Q21 + Q22 = 0,85Q. Vậy lưu lượng Q2 chỉ cần bằng 85% lưu lượng định mức (Q2=85%Q). Giải pháp dùng biến tần giúp giảm lưu lượng gió và tăng khả năng cấp đều tải cho hệ thống.
Tổng lượng nước thải cấp trong 1 ngày cho hệ thống là:
VT = 24*150 = 3600 m3
Công suất điện đầu vào của bơm:
1
7,5 8, 72( ) 0,86
Pdm
P kW
Điện năng tiêu thụ trong 1 năm của bơm điều hòa là:
AT= P1* T = 8,72*24*300=62.784 (kWh)
Khi dùng biến tần ta sẽ cấp tải liên tục cho hệ thống trong 24h. Do đó lưu lượng gió khi dùng biến tần sẽ là:
2 85%x 150x0,85 127,5
Q Q (m3/h) Từ các biểu thức:
1 1
2 2
Q N ; Q N
3
1 1
2 2
P N
P N
Ta có:
Tốc độ cần thiết cho động cơ là:
2
2 1
1
127,5
. 1450. 1.232,5 150
N N Q
Q ( vòng/phút)
Điện năng tiêu thụ khi lắp đặt bộ biến tần là:
3 3
1
1 1
1232,5
. ( ) . 8,72.( ) .24.300 38.557 1450
n i
bt i
i
A P N t
N (kWh)
Như vậy khi sử dụng biến tần cho động cơ quạt thổi gió thì lượng điện năng tiết kiệm được là:
( 10% )
T bt bt
A A A A = 62.784 – (38.557+ 0,1x 38.557)=20.371 kWh
20.37
(%) .100 .100 32, 44%
6 1 2.784
T
A A
A
Với giá điện C=1.655 (VNĐ/kWh) thì số tiền điện tiết kiệm được là:
ΔC = ΔA.C = 20.371 x 1.655 = 33.714.005 (VNĐ/năm)
Tại Khâu sấy khô cần lắp 18 bộ biến tần do đó tổng chi phí đầu tư là:
ΔCT = 18.ΔC = 18x 33.714.005 = 606.852.090 (VNĐ/năm)
Chọn Biến tần ABB ACS 550, 380V-7.5KW công suất 7,5 kW giá 24.672.000 VNĐ.
Hình 3.12 Biến tần ABB ACS 550, 380V-7.5KW
Chi phí mua vật tư phụ và lắp đặt biến tần là 30% giá trị biến tần. Vậy vốn đầu tư 1 bộ biến tần là:
V= Tiền mua 1 bộ biến tần+ chi phí lắp đặt
V= 24.672.000 + 0,2x 24.672.000 = 29.606.400 (VNĐ)
Tại Khâu sấy khô cần lắp 18 bộ biến tần do đó tổng chi phí đầu tư là:
VT = 18V= 18x 29.606.400 = 532.915.200 (VNĐ) Thời gian thu hồi vốn:
532.915.200
606.852.090 0,88
T
VT
T C ( năm)≈ 10,5 tháng
Tổng hợp tính toán lắp đặt bộ biến tần cho khấu sấy khô được trình bày trong bảng (3.14)
Bảng 3.8 Tổng hợp tính toán lắp đặt bộ biến tần cho quạt thổi gió khâu sấy khô
Diễn giải Đơn vị Kết quả
Số lượng cái 18
Công suất định mức động cơ kW 7,5
Hiệu suất động cơ - 0,86
Công suất điện kW 8,72
Số giờ vận hành trong năm h 7.200
Điện năng khi chưa dùng bộ biến tần kWh 62.784
Điện năng khi dùng bộ biến tần kWh 38.557
Điện năng tiết kiệm trong 1 năm của 01 động cơ kWh 20.371
Giá điện VNĐ 1.655
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm của 01 động
cơ VNĐ 33.714.005
Vốn đầu tư VNĐ 29.606.400
Tổng số tiền tiết kiệm đối với 18 động cơ VNĐ 606.852.090 Tổng Vốn đầu tư đối với 18 động cơ VNĐ 532.915.200
Thời gian thu hồi vốn tháng 10,5
Nhận xét:
Khi áp dụng biện pháp dùng biến tần để điều chỉnh tốc độ của động cơ của nhà máy nhuộm, ta nhận thấy rằng mặc dầu giá thành đầu tư bộ biến tần khá cao nhưng hiệu quả kinh tế của nó mang lại cũng không kém. Đối với động cơ ở khâu sấy khô, chỉ mất 10,5 tháng thì ta thu hồi vốn được và hơn thế nữa giải pháp sử dụng biến tần giúp tiết kiệm được 1 lượng điện năng khá lớn.
Với hệ thống phụ tải gồm nhiều động cơ điện không đồng bộ hầu hết các động cơ có (HSCS) thấp, tuy nhiên nhà máy đã sử dụng hệ thống bù tập trung đăt tại trạm biến áp
chuyên dùng để nâng cao (HSCS) của toàn nhà máy, vì vậy chúng ta phải thường xuyên kiểm tra và vệ sinh bảo trì hệ thống tụ bù tại trạm.