TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG XOAY CHIỀU

1/2013 1
TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG XOAY CHIỀU
Người trình bày: PGS. Bùi Quốc Khánh
e-Mail:
Nội dung trình bày
1/2013 2
I. Khái quát chung
II. Các vấn đề về điều khiển cân bằng công suất.
III. Giải pháp tiết kiệm điện năng trong truyền động xoay chiều
IV. Tính toán đầu tư tiết kiệm năng lượng
V. Kiểm toán năng lượng
VI. Giải đáp thắc mắc.
I. Khái quát chung
1/2013 3
Định nghĩa hệ truyền động điện:
Hệ truyền động là hệ biến đổi điện năng thành cơ năng.
Nhiệm vụ hệ truyền động điện:
Biến đổi điện năng thành cơ năng và điều khiển dòng năng lượng đó sao cho hệ cân bằng
I. Khái quát chung
1/2013 4
Cấu trúc bao gồm
•
Động cơ điện.
•
Tải
•
Bộ biến đổi (Biến tần).
•
Điều khiển
II. Vấn đề điều khiển cân bằng công suất trong hệ truyền động điện
1/2013 5

•
Hệ tự cân bằng công suất là hệ có tốc độ truyền động không đổi. Công suất tải yêu cầu thông qua đại lượng
moment.
•
Động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên.
•
Không cần trang bị bộ biến đổi.
II. Vấn đề điều khiển cân bằng công suất trong hệ truyền động điện
1/2013 6
•
Hệ cần điều khiển cân bằng công suất là hệ mà công suất tải yêu cầu điều khiển cả tốc độ và moment truyền
động.
•
Động cơ làm việc trên các đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ và moment.
•
Hệ truyền động cần phải điều khiển cân bằng công suất
II. Vấn đề điều khiển cân bằng công suất trong hệ truyền động điện
1/2013 7
Các phương pháp điều khiển cân bằng công suất trong hệ truyền động điện
a. Điều khiển cân bằng công suất bằng phương pháp tổn thất
P
điện cấp
(100%) = P
tải
(%) + P
tổn

thất
(%) + ∆P
a1. P tổn thất điện (nối điện trở phụ vào mạch rotor động cơ dây quấn).

a2. P tổn thất cơ (tăng trở lực đường dẫn trong quạt và bơm).
a3. Hiệu suất hệ truyền động tỷ lệ nghịch với vùng điều chỉnh η ~ 1/D
a4. Tổn thất điện năng lớn
II. Vấn đề điều khiển cân bằng công suất trong hệ truyền động điện
1/2013 8
Các phương pháp điều khiển cân bằng công suất trong hệ truyền động điện
a. Điều khiển cân bằng công suất bằng phương pháp điều công suất đầu vào
P
vào
(%) = P
tải yêu

cầu
(%) + ∆P
a1. Cấu trúc hệ điều khiển dùng bộ biến đổi máy điện
a2. Cấu trúc hệ điều khiển dùng bộ biến đổi điện tử công suất.
a3. Tổn thất công suất trong hệ điều khiển cân bằng công suất dùng biến tần – động cơ.
a4. Các ví dụ về hệ điều khiển cân bằng công suất trong sản xuất.
III. Giải pháp tiết kiệm điện năng trong hệ truyền động xoay chiều
1/2013 9
III.1. Tiết kiệm điện năng trong hệ truyền động tự cân bằng công suất
a. Tiết kiệm điện năng từ khâu thiết kế đầu tư
•.
Tính chọn công suất động cơ vừa đủ.
•.
Tính toán tối ưu tỷ số truyền(nếu có hộp số) để hiệu suất cao nhất.
•.
Chọn loại động cơ hiệu suất cao.
III. Giải pháp tiết kiệm điện năng trong hệ truyền động xoay chiều
1/2013 10

b. Tiết kiệm điện năng trong vận hành
•
Vận hành động cơ ở điểm có hiệu suất cao nhất (máy nghiền than, liệu…)
•
Khi động cơ làm việc với tải ngắn hạn lặp lại trong đó có thời gian không tải lớn hơn so với thời gian có tải .
Sử dụng bộ tiết kiệm năng lượng dùng thyristor.
c. Có chương trình bảo dưỡng chủ động để động cơ vận hành có tổn thất nhỏ.
III. Giải pháp tiết kiệm điện năng trong hệ truyền động xoay chiều
1/2013 11
III.2. Tiết kiệm điện năng trong hệ truyền động biến tần – động cơ
a. Các loại tải có thể ứng dụng biến tần – động cơ để tiết kiệm điện năng.
•.
Cần điều khiển công suất tải cả tốc độ và moment.
•.
Công suất truyền động lớn.
•.
Thời gian vận hành dài.
•.
Các ví dụ sản xuất công nghiệp: máy quạt cho lò hơi, lò nung clinker, các bơm nước cấp điều chỉnh áp suất
đầu nguồn.
•.
Các ví dụ trong công nghiệp hàng tiêu dùng: Điều hòa, tủ lạnh, máy giặt …
III. Giải pháp tiết kiệm điện năng trong hệ truyền động xoay chiều
1/2013 12
b. Ứng dụng có hiệu quả hệ truyền động biến tần – động cơ
•
Lựa chọn biến tần: Công suất, phương pháp điều khiển, hiệu suất.
•
Hãm tái sinh trong hệ biến tần – động cơ.
•

Hãm tái sinh đối với hệ biến tần – động cơ có phụ tải thay đổi chậm và tần số thay đổi thấp dùng bộ chỉnh lưu phụ.
•
Hãm tái sinh với hệ biến tần – động cơ dùng chỉnh lưu tích cực cho phụ tải biến thiên nhanh và tần số lớn.
•
Ứng dụng cho hệ truyền động nhiều động cơ dùng chỉnh lưu tích cực để tiết kiệm năng lượng.
c. Kết hợp vận hành và các phương pháp điều khiển cân bằng.
IV. Tính toán đầu tư tiết kiệm điện năng dùng biến tần
1/2013 13
IV.1. Tính toán điều kiện cần để ứng dụng biến tần
a1. Lập biểu đồ công suất theo ngày , tuần, quý, năm.
a2. Tính công suất tiêu thụ trung bình trong năm .
a3. Tính toán hệ số sử dụng công suất trong năm.
a4. Tính toán tổn thất công suất khi hệ có biến tần.
a5. Tính toán lý thuyết công suất tiết kiệm
a6. Tính toán công suất tiết kiệm khi vận hành.
a7. Tính toán năng lượng tiết kiệm trong năm.
IV. Tính toán đầu tư tiết kiệm điện năng dùng biến tần
1/2013 14
IV.2. Tính toán điều kiện đủ để quyết định đầu tư
a. Tính toán chi phí đầu tư
+ Mua thiết bị
+ Lắp đặt , vận hành.
b. Tính toán chi phí vận hành.
c. Tính toán lợi tức do tiết kiệm năng lượng.
d. Điểm hòa vốn.
e. Chi phí vận hành sau điểm hòa vốn.
f. Những trường hợp không đủ điều kiện đầu tư
g. Thí dụ tính toán cụ thể.
IV. Tính toán đầu tư tiết kiệm điện năng dùng biến tần
1/2013 15

IV.3. Nhứng bài học thất bại của một số ứng dụng biến tần – động cơ tiết kiệm điện năng.
IV. Kiểm toán năng lượng
1/2013 16
1. Mục tiêu kiểm toán năng lượng
•.
Đối với vận hành: Tìm được nguyên nhân gây lãng phí năng lượng từ đó đề xuất giải pháp tiết kiệm năng
lượng.
•.
Đối với đầu tư: Tính toán, đánh giá để chọn công nghệ, thiết bị công nghệ, phương pháp vận hành để đầu
tư với ước tính tiêu thụ năng lượng tối thiểu.
IV. Kiểm toán năng lượng
1/2013 17
2. Các loại kiểm toán năng lượng trong sản xuất công nghiệp
•
Kiểm toán sơ bộ.
•
Kiểm toán tổng quát.
•
Kiểm toán cấp đầu tư.
IV. Kiểm toán năng lượng
1/2013 18
3. Các vấn đề chính của một quá trình kiểm toán điện năng
Đối vơi vận hành
•
Bước 1: Khái quát hóa biểu đồ tiêu thụ điện năng từ 3 năm về trước.
•
Bước 2: Phân tích số liệu biểu đồ tiêu thụ điện năng
+ Tính suất tiêu hao ….
+ Tính chi phí vận hành từ điện năng.
+ Đánh giá mức độ tiêu thụ cao, thấp, trung bình và hợp lý.

IV. Kiểm toán năng lượng
1/2013 19
•
Bước 3: Phân tích tìm nguyên nhân lãng phí điện năng
+ Do thiết kế.
+ Do thiết bị công nghệ.
+ Do công nghệ tư duy.
+ Do vận hành.
•
Bước 4: Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng
+ Thay đổi chế độ vận hành.
+ Đầu tư thay đổi phương pháp điều khiển.
+ Đầu tư thay đổi thiết bị công nghệ.
+ Đầu tư thay đổi công nghệ.
IV. Kiểm toán năng lượng
1/2013 20
•
Bước 5: Mô phỏng để đánh giá giải pháp.
•
Bước 6: Kết luận
IV. Kiểm toán năng lượng
1/2013 21
Đối với đầu tư
•
Bước 1: Dự báo biểu đồ tiêu thụ điện năng cho dự án.
•
Bước 2: Phân tích đánh giá công nghệ để lựa chọn công nghệ.
•
Bước 3: Phân tích đánh giá thiết bị công nghệ để lựa chọn thiết bị công nghệ.
•

Bước 4: Tính toán dự báo tiêu thụ điện năng: tính được công suất tiêu hao điện năng/sản phẩm hoặc trên
chi phí sản xuất.
•
Bước 5: Hoàn thiện phần thiết kế dự án đầu tư