Nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho nhà máy NGK chương dương

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯƠNG TRẦN BẢO HOÀ

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM

NĂNG LƯNG CHO NHÀ MÁY NGK CHƯƠNG DƯƠNG
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện

Mã số ngành : 2.02.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ

TP. HỒ CHÍ MINH, ThángY(7 Năm 2004

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

-1-


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin cảm ơn thầy Hồ Đắc Lộc đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô đã phụ trách giảng dạy các môn tôi tham dự

trong suốt khoá học tại trường Đại Học Bách Khoa.
Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp, các bạn học cùng khoá đã có những góp ý
trong thời gian tôi làm luận văn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi cho
tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

2


LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Toàn bộ luận văn bao gồm bảy chương.
Chương mở đầu : Tổng Quan Về Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Nhà Máy
NGK Chương Dương
Chương I

: Khảo Sát Và Thống Kê Thiết Bị Sử Dụng Điện & Đánh

Giá Tình Hình Sử Dụng Điện Tại Nhà Máy
Chương II

: Nâng Cao Hiệu Suất Hệ Thống Bơm Nước Của Nhà Máy

& Hệ Thống Giải Nhiệt Của Phân Xưởng CO2
Chương III

: Các Giải Pháp Kỹ Thuật Tiết Kiệm Điện Năng Và Nâng

Cao Hiệu Suất Hoạt Động Cho Nhà Máy
Chương IV

: Giải Pháp Sử Dụng Biến Tần Nâng Cao Hiệu Suất Của

Các Động Cơ
Chương V

: Giới Thiệu Máy Nén Khí Công Nghệ Cao Hoạt Động Với

Hiệu Suất Cao.
Chương cuối

: Kết Luận, Kết Quả Đạt Được Và Đưa Ra Giải Pháp Thích

Hợp.
Với nhiệm vụ luận văn đề ra là nghiên cứu và đưa ra các giải pháp tiết kiệm
điện năng tiêu thụ trong nhà máy, nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ. Từ
chương mở đầu đến chương kết thúc là một quá trình phân tích, đánh giá và tính
toán để có được kết quả như mong muốn.
Đầu tiên luận văn khảo sát hệ thống điện toàn nhà máy, tìm hiểu và thống kê
thiết bị hiện đang tiêu thụ điện trong toàn nhà máy. Qua đó sẽ đánh giá được tình
hình tiêu thụ điện và có cơ sở để phân tích các phụ tải của nhà máy.
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

-3-

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tiếp theo chúng ta sẽ xác định những phụ tải hoạt động không hiệu quả, gây
tổn thất điện năng cao và từ đó tính toán để đưa ra những giải pháp để khắc phục
tổn thất trên. Luận văn đã đưa ra những giải pháp khác nhau : giải pháp cổ điển và
giải pháp công nghệ, giải pháp công nghệ đang được nhiều nhà máy trên thế giới
cũng như ở Việt Nam áp dụng.
Trong các giải pháp trên, luận văn đã đưa ra những hàm mục tiêu ứng với mỗi
giải pháp để tính chi phí tiết kiệm điện khi sử dụng những giải pháp này cũng như
thời gian hoàn vốn chi phí đầu tư. Đặc biệt trong các giải pháp, luận văn đã đề nghị
một giải pháp sử dụng biến tần kết nối vào động cơ. Giải pháp này có giá trị kinh
tế cao, có ý nghóa về mặt kỹ thuật và đang được sử dụng phổ biến trên thế giới
cũng như ở Việt Nam.
Cuối cùng từ những kết quả tính toán có được khi ứng dụng những giải pháp
trên thì chúng ta có những cần : đánh giá, phân tích tình hình hiện tại của nhà máy
để ứng dụng từng giải pháp vào những mục tiêu khác nhau để làm sao đạt được
hiệu quả kinh tế cao và những tiến bộ về lãnh vực khoa học công nghệ cho nhà
máy. Tuy nhiên, giải pháp sử dụng biến tần và sử dụng động cơ hiệu suất cao ứng
dụng vào nhà máy Chương Dương là những giải pháp được quan tâm và xem xét.
Bởi vì hiệu quả kinh tế từ những giải pháp này khá cao, đây cũng là tiêu chí mà
luận văn hướng tới.

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

4


LUẬN VĂN THẠC SĨ

MỤC LỤC LUẬN VĂN

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP

ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NGK CHƯƠNG DƯƠNG

1. Giới Thiệu Chung
2. Sơ Đồ Mặt Bằng Nhà Máy
3. Hệ Thống Điện Của Nhà Máy
4. Đặt Vấn Đề

CHƯƠNG I

KHẢO SÁT VÀ THỐNG KÊ THIẾT BỊ SỬ

DỤNG ĐIỆN & ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐIỆN TẠI
NHÀ MÁY

1.1 Đặt Vấn Đề
1.2 Khảo Sát Toàn Bộ Hệ Thống Cung Cấp Điện
1.3 Toàn Bộ Sơ Đồ Hệ Thống Điện Trong Nhà Máy
1.4 Thống Kê Và Nhận Xét Các Phụ Tải Của Nhà Máy
1.5 Phân Tích Các Phụ Tải Của Nhà Máy
1.6 Đánh Giá Hệ Thống Điện – Tình Hình Sử Dụng Điện Của Nhà Máy
1.7 Kết Luận Chung

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

-5-

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHƯƠNG II

NÂNG CAO HIỆU SUẤT HỆ THỐNG

BƠM NƯỚC CỦA NHÀ MÁY & HỆ THỐNG GIẢI NHIỆT CỦA
PHÂN XƯỞNG CO2

2.1 Đặt Vấn Đề
2.2 Giới Thiệu Các Quá Trình Hoạt Động Của Hệ Thống
2.3 Phân Tích Các Tổn Hao Trong Hệ Thống Cung Cấp Nước
2.3.1 Nước Sử Dụng Trong Hệ Thống
2.3.2 Bơm Sử Dụng Trong Hệ Thống
2.3.3 Đường ng Dẫn Nước
2.4 Các Giải Pháp Đưa Ra Nhằm Nâng Cao Hiệu Quả Hoạt Động
2.4.1 Giải Pháp Bảo Trì Hệ Thống
2.4.2 Giải Pháp Nâng Cao Khả Năng Hoạt Động Của Bơm
2.4.3 Giải Pháp Thay Đổi Đường Kính Phần Quay Của Rotor
2.4.4 Giải Pháp Sử Dụng Bơm Nhỏ
2.4.5 Giải Pháp Thay Đổi Phương Pháp Điều Khiển
2.5 Kết Luận Và Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế Các Giải Pháp Đưa Ra

CHƯƠNG III

CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TIẾT KIỆM

ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG CAO HIỆU SUẤT HOẠT ĐỘNG CHO
NHÀ MÁY

3.1 Đặt Vấn Đề
3.2 Giải Pháp Phân Bố Lại Phụ Tải
3.3 Giải Pháp Bù Công Suất Phản Kháng
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

6


LUẬN VĂN THẠC SĨ

3.3.1 Đặt Vấn Đề
3.3.2 Tính Toán Dung Lượng Bù
3.3.3 Tính Toán Thời Gian Hoàn Vốn
3.3.4 Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế
3.4 Giải Pháp Nâng Cao Chất Lượng Dây Đai
3.4.1 Đặt Vấn Đề
3.4.2 Tính Toán Chi Phí Tiết Kiệm Theo Lý Thuyết
3.4.3 Kết Quả Tính Toán & Thời Gian Hoàn Vốn Đầu Tư
3.4.4 Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế
3.5 Giải Pháp Tối Ưu Kích Thước Động Cơ
3.5.1 Đặt Vấn Đề
3.5.2 Tính Toán Chi Phí Tiết Kiệm Theo Lý Thuyết
3.5.3 Kết Quả Tính Toán
3.5.4 Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế
3.6 Giải Pháp Sử Dụng Động Cơ Hiệu Suất Cao
3.6.1 Đặt Vấn Đề
3.6.2 Tính Toán Chi Phí Tiết Kiệm Theo Lý Thuyết
3.6.3 Kết Quả Tính Toán
3.6.4 Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

-7-


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHƯƠNG IV

GIẢI PHÁP SỬ DỤNG BIẾN TẦN NÂNG

CAO HIỆU SUẤT CỦA CÁC ĐỘNG CƠ

4.1 Đặt Vấn Đề
4.2 Phân Tích Và Lựa Chọn Biến Tần
4.2.1 Phân Tích Biến Tần
4.2.2 Lựa Chọn Loại Biến Tần
4.3 ng Dụng Biến Tần Vào Các Phụ Tải Của Nhà Máy
4.3.1 Kết Nối Biến Tần Vào Phân Xưởng CO2
4.3.2 Kết Nối Biến Tần Vào Hệ Thống Cấp Nước Của Nhà Máy
4.4 Tính Toán Chi Phí Tiết Kiệm
4.4.1 Đặt Vấn Đề
4.4.2 Tính Toán Chi Phí Tiết Kiệm Theo Lý Thuyết
4.4.3 Kết Quả Tính Toán Lý Thuyết
4.4.4 Tính Toán Chi Phí Tiết Kiệm Theo Phần Mềm Nhà Sản Xuất
4.5 So Sánh Kết Quả Từ Hai Cách Tính
4.6 Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế Của Giải Pháp
4.7 Giới thiệu biến tần của hãng Omron
4.8 Kết Luận

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

8


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GIỚI THIỆU MÁY NÉN KHÍ CÔNG

CHƯƠNG V

NGHỆ CAO HOẠT ĐỘNG VỚI HIỆU SUẤT CAO

5.1Giới Thiệu Chung
5.2Giới Thiệu Động Cơ Hiệu Suất Cao
5.2.1 Động Cơ Nam Châm Vónh Cửu ( HPMM)
5.2.2 Giới Thiệu Cấu Tạo Máy Nén Khí
5.3Qui Trình Hoạt Động Của Máy Nén
5.4Giới Thiệu Biến Tần Kết Nối Với Máy Nén
5.5 Kết Quả Đạt Được Khi Sử Dụng Máy Nén

CHƯƠNG CUỐI

KẾT LUẬN, KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC VÀ

ĐƯA RA GIẢI PHÁP THÍCH HP

6.1 Kết Luận Chung
6.2 Kết Quả Đạt Được

6.3 Nhận Xét

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

-9-


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
CHƯƠNG I

Hình 1.1

Phân Bố Công Suất Nhà Máy Theo Các Phân Xưởng

Hình 1.2

Phân Bố Công Suất Nhà Máy Theo Thiết Bị Tiêu Thụ Điện

Hình 1.3

Phân Bố Công Suất Nhà Máy Theo Công Suất Động Cơ

Hình 1.4

Phân Bố Công Suất Nhà Máy Theo Loại Động Cơ

CHƯƠNG II
Hình 2.1

Qui Trình Hoạt Động Tháp Giải Nhiệt Phân Xưởng CO2

Hình 2.2

Qui Trình Hoạt Động Hệ Thống Xử Lý Nước Cung Cấp Cho

Toàn Nhà Máy
Hình 2.3

Các Đường Cong Biểu Diễn Hiệu Suất, Điện Năng Tiêu Thụ

Của Máy Bơm Biến Đổi Theo Đường Kính Phần Tử Quay Rotor
Hình 2.4

Hình Mô Tả Phần Tử Quay Rotor Của Máy Bơm

Hình 2.5 Các Đường Cong Biểu Diễn nh Hưởng Bơm Bị Ăn Mòn Đến Hiệu
Suất, Điện Năng Tiêu Thụ Của Bơm
Hình 2.6
Các Đường Cong Biểu Diễn nh Hưởng Công Tác Bảo Trì Đến
Hiệu Suất, Điện Năng Tiêu Thụ Của Bơm
Hình 2.7

Các Đường Cong Biểu Diễn nh Hưởng Của Việc Sử Dụng Lớp

Bảo Vệ Đến Hiệu Suất Hoạt Động Của Bơm.
Hình 2.8

Các Đường Cong Biểu Diễn nh Hưởng Của Đường Kính Phần

Tử Quay Của Rotor Lên Hiệu Suất Hoạt Động Của Bơm
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

10


LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hình 2.9

Các Đường Cong Tham Khảo Lựa Chọn Bơm Phù Hợp Với Tải

Để Đạt Được Hiệu Suất Cao.
Hình 2.10

Đường Cong Biểu Diễn Hiệu Quả Của Phương Pháp Diều Khiển

On- Off.
Hình 2.11

Các Đường Cong Tín Hiệu Khi Sử Dụng Bộ Soft – Start

CHƯƠNG III

Hình 3.1

Những Tổn Hao Luôn Tồn Tại Khi Động Cơ Hoạt Động

CHƯƠNG IV

Hình 4.1

Mô Hình Sử Dụng Van Để Điều Khiển Lưu Lượng Bơm

Hình 4.2

Mô Hình Sử Dụng Biến Tần ASD Điều Khiển Lưu Lượng Bơm

Hình 4.3

Các Đường Cong Biểu Diễn Điện Năng Tiêu Thụ Theo 3 Phương

Pháp Điều Khiển ( On-Off, On-Off kết hợp biến tần và bằng tay )
Hình 4.4

Kết Nối Biến Tần Vào Lưu Đồ Hệ Thống Tháp Giải Nhiệt

Hình 4.5

Mô Hình Kết Nối Biến Tần Vào Máy Bơm Giải Nhiệt.

Hình 4.6

Mô Hình Kết Nối Biến Tần Vào Hệ Máy Bơm Của Hệ Thống.

Hình 4.7

Kết Nối Biến Tần Vào Qui Trình Hoạt Động Của Hệ Thống Cấp

Nước Toàn Nhà Máy

Hình 4.8

Các Đường Cong Biểu Diễn Hiệu Suất Máy Bơm Khi Sử Dụng

Biến Tần.
Hình 4.9

Hình Dạng Bên Ngoài Của Biến Tần Được Sử Dụng

Hình 4.10

Sơ Đồ Động Lực Kết Nối Biến Tần Vào Động Cơ

Hình 4.11

Sơ Đồ Kết Nối Mạch Điều Khiển Của Bộ Biến Tần

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA - 11 -


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHƯƠNG V

Hình 5.1 Biểu Đồ Biểu Diễn Độ Tin Cậy Và Những Ưu Điểm Khi Sử Dụng
Máy Nén.
Hình 5.2 Hình Dạng Động Cơ Nam Châm Vónh Cửu
Hình 5.3 Cấu tạo Stator và Rotor của HPM
Hình 5.4 Mặt Cắt Ngang Cấu Tạo Của Máy Nén Khí
Hình 5.5 Hình Dạng Bên Ngoài Của Stator, Rotor Và Vỏ Máy Động Cơ

Hình 5.6 Mô Hình Máy Nén Khí Khi Chưa Tối Ưu
Hình 5.7 Mô Hình Máy Nén Khí Tối Ưu
Hình 5.8 Qui Trình Hoạt Động Chung Của Máy Nén
Hình 5.9 Cảm Biến Vị Trí Định Vị Trên Stator
Hình 5.10 Tủ Điện Kết Nối Biến Tần

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

12


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÁC BẢNG KẾT QUẢ TRONG LUẬN VĂN

CHƯƠNG I
Bảng 1.1

Thống Kê Phụ Tải Của Trạm Biến p

Bảng 1.2

Thống kê Phụ Tải Của Trạm Biến p Sau Khi Bù

Bảng 1.3

Thống Kê Các Thiết Bị Của Phân Xưởng CO2

Bảng 1.4

Thống Kê Các Thiết Bị Của Phân Xưởng Nút

Bảng 1.5

Thống Kê Các Thiết Bị Của Phân Xưởng Hliệu& Pchế

Bảng 1.6

Thống Kê Các Thiết Bị Của Phân Xưởng Chiết

CHƯƠNG II
CHƯƠNG III
Bảng 3.1

Phụ Tải Nhà Máy Sau Khi Phân Bố Lại

Bảng 3.2

Phụ Tải Nhà Máy Sau Khi Phân Bố Lại Và Bù Cực Đại

Bảng 3.3

Bảng Kết Quả Điện Năng Tiết Kiệm Được Hàng Năm Khi Sử

Dụng Giải Pháp Thay Mới Dây Đai.
Bảng 3.4

Bảng Chi Phí Đầu Tư Mua Dây Đai

Bảng 3.5

Bảng Thời Gian Hoàn Vốn Đầu Tư Mua Dây Đai.

Bảng 3.6

Bảng Lựa Chọn Công Suất Động Cơ Tối Ưu

Bảng 3.7

Bảng Kết Quả Giá Trị Của CEU & PEU

Bảng 3.8

Bảng Điện Năng Tiết Kiệm Được Hàng Năm ( giá trị ECS ) Khi

Sử Dụng Giải Pháp Tối Ưu Động Cơ
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA - 13 -


LUẬN VĂN THẠC SĨ
Bảng 3.9

Bảng Kết Quả Tính Giá Trị EC và ECS Cho Giải Pháp Thay

Thế Động Cơ Hiệu Suất Cao
Bảng 3.10

Chi Phí Tiết Kiệm Được Từ Giải Pháp Thay Thế Động Cơ Hiệu

Suất Cao

CHƯƠNG IV

Bảng 4.1

Bảng Kết Quả Tính Toán Giá Trị CEU

Bảng 4.2

Bảng Kết Quả Tính Toán Giá Trị PEU

Bảng 4.3

Bảng Kết Quả Tính Toán Giá Trị ECS

Bảng 4.4

Bảng Kết Quả Giá Trị Tính Toán Thời Gian Hoàn Vốn

Bảng 4.5

Bảng Khai Báo Thông Số Tính Toán Và Sơ Đồ Phụ Tải

Bảng 4.6

Bảng Kết Quả Giá Trị Tính Toán Theo Hai Phương Pháp

Bảng 4.7

Bảng Thông Số Kỹ Thuật Của Biến Tần Sử Dụng

CHƯƠNG V
CHƯƠNG CUỐI

Bảng 6.1

Bảng Thống Kê Kết Quả Của Các Giải Pháp Thực Hiện

Bảng 6.2

Bảng Thống Kê Kết Quả Của Các Giải Pháp Thực Hiện

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

14


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NƯỚC GIẢI
KHÁT CHƯƠNG DƯƠNG

1.

GIỚI THIỆU CHUNG
Cơng ty Nước Giải khát Chương Dương tọa lạc tại số 379 Bến Chương Dương,

Quận I, Tp Hồ Chí Minh với diện tích 21823 m2. Cơng ty được xây dựng lần đầu tiên
năm 1952 với tên gọi Usine Belgique thuộc tập đoàn BGI của Pháp. Đến năm 1977

được đổi tên thành Công ty Nước Giải khát Chương Dương ( NGK-CD ). Đa số các
dây chuyền sản xuất và hệ thống điện của Cơng ty còn tồn tại đã khá cũ kỹ lạc hậu.
Năm 1999, công ty NGK-CD đã bắt đầu tập trung đổi mới thiết bị và sử dụng các
máy móc có cơng nghệ kỹ thuật hiện đại.
Ngồi sản phẩm truyền thống là nước ngọt xá xị, công ty NGK-CD cịn sản
xuất rượu nhẹ có gas, nước soda, nước ngọt hương dâu, bạc hà, sữa đậu nành, nước
tăng lực v.v… Sản phẩm được đóng gói dưới dạng chai thủy tinh và lon. Trong tương
lai Công ty sẽ mở rộng sản xuất nước tinh khiết và lắp đặt dây chuyền chiết chai PET
2000 chai/giờ.
Công ty NGK-CD sản xuất nước giải khát theo một dây chuyền hoàn chỉnh với
đầy đủ các công đoạn : pha chế sản phẩm, nạp gas, chiết chai, đóng nút. Trong đó bao
gồm cả việc rửa chai, sản xuất khí gas CO2 , sản xuất nút khoén.
Khu vực sản xuất của Công ty NGK-CD bao gồm 4 phân xưởng :
- Phân xưởng Chiết : là phân xưởng lớn nhất, hiện nay có 5 dây chuyền SX.
- Phân xưởng Hương liệu – Pha chế : bao gồm khu vực giếng, hệ thống xử lý
nước 1 và xử lý nước 2.
- Phân xưởng Nút : thực hiện in, dập nút khoén.
- Phân xưởng Cơ điện : làm nhiệm vụ bảo trì, sửa chữa. Chia thành Cơ điện A
và Cơ điện B. Ngồi ra cịn có Phân xưởng CO2 cũng thuộc phân xưởng Cơ
điện.
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA - 15 -


LUẬN VĂN THẠC SĨ
2.

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG
Mặt bằng của cơng ty NGK-CD bao gồm : nhà điều hành SX, nhà kho, phân

xưởng Nút, phân xưởng Cơ điện, phân xưởng CO2, phân xưởng Hương liệu – pha

chế, phân xưởng Chiết và hệ thống sân bãi tập kết chai thành phẩm + chai rỗng.

3.

HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY
Hệ thống điện của Công ty được cấp nguồn từ lưới điện quốc gia gồm có 2 lộ

vào trung thế riêng biệt với cấp điện áp 15 kV. Trong đó 1 lộ là đường dây 15 kV sử
dụng thường xuyên ( cấp cho 2 máy biến áp chính ) và lộ cịn lại 15 kV ngầm dùng
cho dự phòng ( cấp cho máy biến áp dự phịng ). Ngồi ra cơng ty cịn có một máy
phát điện công suất 500 kVA dùng trong trường hợp bị mất điện từ lưới.
Trạm biến áp của Công ty được đặt tại phân xưởng Chiết, gồm có 2 máy biến
áp chính ( một máy 1000 kVA 15/0.22 kV và một máy 1000 kVA 15/0.38 kV ) và 1
máy biến áp dự phòng 500 kVA 15/0.22 kV. Trong mạng điện của cơng ty cịn có 2
máy biến áp cơng suất lớn : một máy 560 kVA 380/220 V cấp điện cho phân xưởng
CO2 và một máy 220/380 V cấp điện cho nhà điều hành sản xuất ( thể hiện trong sơ
đồ phát tuyến chính của cơng ty ).
Cơng ty có 3 bộ tụ bù cơng suất phản kháng cho mạng điện :
- Bộ tụ bù 200 kVAR cấp cho trạm 1000 kVA 15/0.22 kV.
- Bộ tụ bù 100 kVAR cấp cho trạm dự phòng 500 kVA.
- Bộ bù tự động 300 kVAR cấp cho trạm 1000 kVA 15/0.38 kV.
Do đó trong điều kiện hoạt động bình thường tổng cơng suất bù là 500 kVA.

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

16


LUẬN VĂN THẠC SĨ

4.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo số liệu thu thập được thì hàng năm nhà máy phải tốn khoảng 4 tỷ đồng

chi phí cho điện sử dụng, chi phí này chiếm khoảng 5% tổng chi phí hàng năm của
nhà máy. Trong nền kinh tế thị trường hiện nay, nhằm gia tăng tính cạnh tranh đối
với các đối thủ trên thương trường, ngoài các chiến lược về kinh doanh và chất
lượng của sản phẩm thì vấn đề giảm chi phí 4 tỷ đồng này góp phần không nhỏ
trong việc định giá sản phẩm.
Thật vậy, để giảm khoảng chi phí này chúng ta cần phải có một đánh giá
nghiêm túc về những khó khăn hiện tại của nhà máy.
- Thiết bị nhà máy hiện đang sử dụng vẫn còn một số ở tình trạng lạc hậu (
theo dữ liệu lưu trữ có những thiết bị được sử dụng từ những năm 70).
- Hệ thống cung cấp điện điện ( dây dẫn, các thiết bị bảo vệ … ) đã cũ nên
gây tổn hao lớn. Thực tế, hầu hết các thiết bị hiện tại đang sử dụng ở cấp
điện áp 110/220KV.
- Vấn đề phân bố phụ tải và vận hành các thiết bị không hợp lý.
- Tinh thần tiết kiệm của CB.CNV chưa cao.
- Ngoài ra còn nhiều khó khăn khác.
Dựa vào phần đánh giá thực trạng của nhà máy như trên, vấn đề cần xem xét
ở đây chính là phải đưa ra các giải pháp để cải thiện hiệu suất làm việc của nhà
máy và tiết kiệm điện năng tiêu thụ. Để có những giải pháp hợp lý và hiệu quả thì
chúng ta nên xem xét những nội dung được trình bày dưới đây.
Mục tiêu Nghiên cứu và đề xuất một số phương án tiết kiệm điện năng tiêu
thụ nhằm góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động của nhà máy và tăng khả năng
cạnh tranh của sản phẩm.
Nhiệm vụ Từ thực trạng hệ thống điện của nhà máy vàvới mục tiêu đã trình
bày ở trên. Luận văn đưa ra những nhiệm vụ chính sau
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA - 17 -

LUẬN VĂN THẠC SĨ
- Khảo sát toàn bộ hệ thống cung cấp điện.
- Thống kê các thiết bị sử dụng điện và lịch vận hành
- Đánh giá tình hình sử dụng điện năng
- Đề suất một số giải pháp tiết kiệm điện năng.
Phương pháp nghiên cứu Để có cơ sở lý luận thực tiễn, luận văn khi nghiên
cứu dựa vào các dữ liệu sau.
- Thực trạng hiện tại của nhà máy
- Tình hình tiêu thụ điện thực tế của nhà máy
- Bảng thống kê tình hình sử dụng điện của các thiết bị trong nhà máy
- Bảng khảo sát và thống kê thiết bị sử dụng điện
- Lịch sản xuất của nhà máy
Như vậy, chúng ta phải phân tích kỹ các dữ liệu ở trên để có một cái nhìn rõ
hơn về tình hình sử dụng điện trong nhà máy. Từ đó đề ra các giải pháp kỹ thuật
tiết kiệm điện cho các nhóm phụ tải khác nhau, trong đó có ứng dụng thiết bị biến
tần của hãng Omron vào các phụ tải của nhà máy.
Kết quả Dựa theo những mục tiêu, nhiệm vụ đã trình bày ở trên cùng với
phương pháp nghiên cứu thích hợp. Luận văn đạt được những kết quả
- Đánh giá được thực trạng của nhà máy.
- Đề xuất các phương án kỹ thuật tiết kiệm điện : tính toán theo lý thuyết
và phần mềm ứng dụng của nhà sản xuất.
- Hiệu qủa đạt được của các phương án đưa ra sau khi phân tích .
- Các kiến nghị cần thiết để cải thiện tình hình sử dụng điện của nhà máy.

CHƯƠNG I
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HOØA

18

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHẢO SÁT VÀ THỐNG KÊ THIẾT BỊ SỬ DỤNG ĐIỆN.
ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

1.1 Đặt Vấn Đề
Để có cái nhìn rõ hơn về hệ thống điện phân phối của nhà máy thì việc khảo
sát hệ thống cung cấp điện, thống kê thiết bị sử dụng điện là cần thiết. Qua đó sẽ
đánh giá tình hình sử dụng điện để có cơ sở đưa ra các giải pháp kỹ thuật tối ưu tiết
kiệm điện năng tiêu thụ.

1.2 Khảo Sát Toàn Bộ Hệ Thống Cung Cấp Điện
Thật vậy, hệ thống điện của nhà máy hiện còn sử dụng cấp điện áp
110/220V, các dây dẫn trong dây chuyền sản xuất tại các phân xưởng tồn tại khá
lâu và cách điện của chúng đã giảm. Hiện tại điện cung cấp cho các phân xưởng
được dẫn từ tủ phân phối chính hoặc đưa trực tiếp từ máy biến áp tới các phụ tải.
Trong phần này sẽ giới thiệu sơ đồ phân phối điện tổng quát của nhà máy và
tại các phân xưởng sản xuất. Sơ đồ cung cấp điện của các phân xưởng ( sơ đồ một
sợi ) được thể hiện qua các bản vẽ dưới đây, ở đây các bản vẽ chỉ thể hiện sơ đồ
nối dây động lực cho các thiết bị điện ( chủ yếu là động cơ) có công suất lớn. Hệ
thống điện trong nhà máy được thiết kế theo sơ đồ TN-S ( 5 dây bao gồm 3 dây
pha, 1 dây trung tính và 1 dây PE).
Quan sát những bản vẽ điện cung cấp của phân xưởng Chiết chúng ta thấy
một số tải phân bố không hợp lý( các phụ tải trong cùng một dây chuyền nhưng
được cung cấp điện từ hai nguồn khác nhau), việc bố trí phụ tải như vậy sẽ gây khó
khăn cho quá trình hoạt động của phân xưởng.
Tạm thời bỏ qua tổn hao dây dẫn, ta tính được kết quả:
- Tổng công suất thực cung cấp cho hệ thống điện: 1508.78 kW
- Tổng công suất phản kháng của hệ thống điện : 985.09 kVAR

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HOØA - 19 -


LUẬN VĂN THẠC SĨ
- Tổng công suất biểu kiến của hệ thống điện : 1856.25 kVA
Ta có bảng thống kê sau
Pa (kVA)

Q (kVAR)

Pin (Kw)

TRẠM 1000 kVA 15/0.38 Kv

575.37

276.43

502.12

TRẠM 1000 kVA 15/0.22 Kv

1280.88

708.66

1006.66

Bảng 1.1 – Thống kê phụ tải của Trạm Biến Áp
Đối với trạm 1000 kVA 15/0.22 kV,sau khi bù ta được

TRẠM 1000 kVA 15/0.22 Kv

Pa (kVA)

Q (kVAR)

Pin (Kw)

1127.87

508.66

1006.66

Bảng 1.2 – Thống kê phụ tải của Trạm Biến p sau khi bù.
Công suất máy bù tự động đối với MBA 1000 kVA 15/0.38 kV là 300 kVAR
thì bù đủ, do đó hệ số cosϕ luôn đạt yêu cầu. Hệ số cosϕ của trạm1000 kVA
15/0.22 khi chưa bù là 0.79. Sau khi bù cực đại 200 kVAR thì hệ số cosϕ = 0.89.
Tuy nhiên đây chỉ là tính toán dựa trên công suất định mức của các động cơ, chưa
kể đến các trạng thái hoạt động thực tế cũng như bỏ qua các tổn hao trên đường
dây. Trên thực tế cosϕ của trạm này có giá trị khoảng 0.84 (đo bằng thiết bị đo đặt
tại tủ phân phối chính ).
Tóm lại, việc khảo sát toàn bộ hệ thống cung cấp điện của nhà máy rất có lợi
trong việc đưa ra các giải pháp. Nhưng để có cơ sở đưa ra các giải pháp kỹ thuật
tiết kiệm điện năng thì thống kê các phụ tải điện của nhà máy chính là nội dụng
tiếp theo được xem xét.

1.3 Sơ Đồ Đi Dây Động Lực Của Nhà Máy.
Hiện tại nhà máy không có sơ đồ điện đi dây động lực, chính vì thế mục này

sẽ vẽ lại toàn bộ sơ đồ điện tổng quát và chi tiết các phân xưởng thuộc nhà máy.

1.4 Thống Kê Và Nhận Xét Các Phụ Tải Điện Của Nhà Máy
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

20


LUẬN VĂN THẠC SĨ
Để đưa ra các phương án kỹ thuật tiết kiệm điện năng tối ưu và có một cái
nhìn chính xác về các thiết bị tiêu thụ điện năng trong các phân xưởng sản xuất,
thống kê các phụ tải trong nhà máy là một công việc khá quan trọng.
Qua khảo sát thực tế tại các phân xưởng và thu thập dữ liệu từ phòng kỹ thuật
của công ty, chúng ta có bảng thống kê kỹ thuật về các thiết bị tiêu thụ điện ở các
phân xưởng. Trong bảng thống kê, PN là công suất định mức của động cơ. Từ PN ta
ước lượng cosϕ và hiệu suất η% rồi tính ra công suất biểu kiến Sa và công suất
phản kháng Q. Các thông số cosϕ và η% được tính cho từng động cơ riêng lẻ
Trên lý thuyết thì 2 đại lượng trên của động cơ được nhà sản xuất cung cấp,
tuy nhiên tại Cơng ty NGK-CD thì đại đa số động cơ đều có tuổi thọ rất cao và
không có chính xác bất cứ thông tin về chúng. Nếu có thông tin thì với tuổi cao như
vậy, các thông số này cũng không còn chính xác. Do đó ta chỉ ước lượng gần đúng
hệ số cosϕ trong điều kiện động cơ đã cũ và có hệ số sử dụng là 0.7 ( thông thường
đối với các động cơ mới thì hệ số sử dụng là 0.75 ứng với cosϕ = 0.8 ). Công suất
thực mà mạng điện cung cấp cho mỗi động cơ : PIN = PN / η%.

A>
STT

KÝ
HIỆU

DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CO2 285kg/giờ
TÊN THIẾT BỊ

V(3pha)

Pn

cos φ

η%

Sa(kVA)

Q(kVar)

Pin(kW
)

1

M63

Quạt gió

220

22.37

0.8

89

31.42

18.85

25.14

2

M64

Bơm dầu

220

0.19

0.7

64

0.42

0.30

0.29

3

M65

Rich MEA pump

220

3.73

0.7

82

6.50

4.64

4.55

4

M66

Lean MEA pump

220

3.73

0.7

82

6.50

4.64

4.55

5

M67

Bơm nước dàn lạnh

220

1.12

0.7

75

2.13

1.52

1.49

6

M68

Motor quạt boä hóa hơi CO2

220

0.75

0.7

68

1.57

1.12

1.10

V(3pha)

Pn

cos φ

η%

Sa(kVA)

STT

KÝ
HIỆU

TÊN THIẾT BỊ

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA - 21 -

Q(kVar)

Pin(kW)


LUẬN VĂN THẠC SĨ
7

M69

8

M70

9

Motor quạt dàn hóa hơi

220

0.75

0.7

68

1.57

1.12

1.10

Máy nén CO2

220

37.29

0.8

85

51.78

31.07

41.43

M71

Máy nén NH3

220

29.83

0.8

85

41.89

25.14

33.51

10

M72

Motor bơm tháp giải nhiệt

220

18.64

0.8

89

26.18

15.71

20.95

11

M73

Motor bơm bộ chiết CO2

220

3.73

0.7

82

6.50

4.64

4.55

12

M74

Motor máy nén bồn lạnh

220

2.24

0.7

79

4.05

2.89

2.83

13

M75

Quạt gió tháp giải nhiệt

220

14.91

0.8

87

21.43

12.86

17.14

14

L1

Heater

220

3.00

1

100

3.00

0.00

3.00

204.92

124.49

161.62

CO2

142.2

TỔNG CỘNG

Bảng 1.3 - Thống Kê Các Thiết Bị Của Phân Xưởng CO2
Với bảng thống kê thiết bị của phân xưởng sản xuất khí CO2, có một vài nhận
xét về thiết bị tiêu thụ điện trong phân xưởng.
- Cấp điện áp phân xưởng sử dụng 110/220V, phân xưởng hoạt động 16

giờ mỗi ngày và tổng công suất của phân xưởng Pn = 142 kW.
- Dây đai sử dụng cho các động cơ không đạt hiệu suất cao, có một vài

động cơ thường xuyên khởi động. Các động cơ công suất lớn ( các máy
nén, máy bơm và quạt …. ) sử dụng khởi động Y-Δ.
- Đối với tháp giải nhiệt, nhu cầu cần giải nhiệt là khác nhau ( ở những
thời điểm có những vị trí không cần giải nhiệt) nhưng bơm nước trong hệ
thống vẫn hoạt động ở tốc độ là hằng số. Bên cạnh đó, lưu lượng khí đưa
vào đầu hút máy nén khí CO2 và máy nén NH3 là khác nhau tức nhu cầu
nén khác nhau.
- Bên cạnh phân xưởng CO2, một phân xưởng khác không kém phần quan
trọng là phân xưởng nút với bảng thống kê sau
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

22


LUẬN VĂN THẠC SĨ
STT

KÝ
HIỆU

B>
I/
1
M76
M77
M78
2
II/
1
M79
M80
M81
2
M82
M83
M84
III/
1 M85
2 L2
IV/
M86

TÊN THIẾT BỊ
PHÂN XƯỞNG NÚT
Máy in :
Đầu máy in :

ĐC kéo trục
ĐC nâng thiếc
Bơm hút chân khơng
Lị sấy :
Máy dập ( Callahan Can )
Dập 1 :
ĐC kéo bánh đà
ĐC truyền động nâng thiếc
ĐC hút chân không
Dập 2 :
ĐC kéo bánh đà
ĐC truyền động nâng thiếc
ĐC hút chân không
Máy xịt PVC :
2 Đầu xịt * 18.4 Kw
Lị sấy.
Hệ thống gió :
3 Máy nén KELLOGG 7.5 HP
TỔNG CỘNG :

V
3PH

Pn
(kW)

cos φ

η%

Pa
( kVA)

Q
(kVar)

Pin
(kW)

220

8.20
5.59
4.10

0.7
0.7
0.7

85
84
82

13.79
9.51
7.15

9.85
6.79
5.10

9.65
6.66
5.00

5.59
0.56
0.37

0.7
0.7
0.7

84
68
64

9.51
1.17
0.83

6.79
0.84
0.59

6.66
0.82
0.58

5.59

0.56
0.37

0.7
0.7
0.7

84
68
64

9.51
1.17
0.83

6.79
0.84
0.59

6.66
0.82
0.58

37.29
121.70

0.7
1

89

100

59.85
121.70

42.74
0.00

41.89
121.70

16.78
206.71

0.8

84

24.97
259.99

14.98
95.91

19.97
221.00

220
220

220
220
220
220
220
220
220
220
220

Bảng1.4 - Thống Kê Các Thiết Bị Của Phân Xưởng Nút
Một vài nhận xét về phân xưởng nút từ bảng thống kê trên.
- Cấp điện áp phân xưởng sử dụng 110/220V, phân xưởng hoạt động 16

giờ mỗi ngày và tổng công suất của phân xưởng Pin = 211 kW.
- Phân xưởng có nhiều động cơ công suất nhỏ đã cũ ( đã sử dụng khoảng
trên 15 năm ), dây dẫn thì đã cũ và giảm khả năng cách điện.
- Đặc biệt trong phân xưởng có một là sấy có công suất khá lớn P = 160
HP. Chúng ta cần quan tâm tới phụ tải này vì tổn hao rất dễ xảy ra nếu
không có chế độ bảo trì thích hợp điện trở này .
Qua việc thống kê hai phân xưởng ở trên, chúng ta phần nào hình dung ra các
thiết bị sử dụng điện đã được sử dụng như thế nào. Tuy nhiên chúng cũng cần xem

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA - 23 -


LUẬN VĂN THẠC SĨ
xét phân xưởng rất quan trọng trong việc cung cấp nước cho quá trình sản suất của
nhà maùy.
STT

KÝ
HIỆU

C>
1
M87
M88
M89
M90
2 M91
3
L3
M92
4
M93
M94
5
M95
M96
M97
M98
M99
6
M100
7
M101
M102
M103

Pn
(kW)
PHÂN XƯỞNG HƯƠNG LIỆU PHA CHẾ
Pha chế :
220
4.47
6 ĐC khuấy : mỗi ĐC 1 HP
220
6.71
3 ĐC khuấy : mỗi ĐC 3 HP
220
4.47
2 bơm : mỗI bơm 3 HP
Máy lạnh kho hương và phẩm
220
7.46
màu
Hương liệu : 3 ĐC khuấy và 2
220
5.97
bơm
Nấu Caramen :
220
0.46
2 Bét đốt : 100W + 130W
220
1.49
2 ĐC khuấy
Xử lý 1 :
220

18.64
Bơm giếng chìm
220
33.56
Bơm đẩy : 3 x 15HP
Xử lý 2 :
220
0.75
Bơm vơi
220
5.59
Bơm gió bồn hóa chất
220
Bơm lọc cát
3.73
220
2.24
Bơm lọc than
220
5.59
Bơm nước rửa chai
Tháp giảI nhiệt :
4.47
2 ĐC quạt : 3 HP
220
Nấu Sirô :
1.86
Bơm đẩy
220
1.49

Bơm hút
220
2.24
3 ĐC khuấy.
220
111.20
TỔNG CỘNG :

TÊN THIẾT BỊ

V
3PH

cos φ

η%

Pa
( kVA)

Q
(kVar)

Pin
(kW)

0.7
0.7
0.7

72
79
79

8.88
12.14
8.09

6.34
8.67
5.78

6.21
8.50
5.66

0.7

84

12.68

9.06

8.88

0.7

75

11.36

8.11

7.95

1
0.7

64
75

0.72
2.84

0.00
2.03

0.72
1.99

0.7
0.7

89
87

29.92
55.10

21.37
39.35

20.95
38.57

0.7
0.7
0.7
0.7
0.7

68
84
82
79
84

1.57
9.51
6.50
4.05
9.51

1.12
6.79
4.64
2.89
6.79

1.10
6.66
4.55
2.83
6.66

0.8

79

7.08

4.25

5.66

0.7
0.7
0.7

78
75
72

3.41
2.84
4.44
190.64

2.44

2.03
3.17
134.82

2.39
1.99
3.11
134.37

Bảng 1.5 - Thống Kê Các Thiết Bị Của Phân Xưởng Hương
Liệu&Pha Chế
Cũng như hai phân xưởng trên, có một vài nhận xét về phân xưởng này.
- Cấp điện áp phân xưởng sử dụng 110/220V, phân xưởng hoạt động 16

giờ mỗi ngày và tổng công suất của phân xưởng Pin = 134 kW.
- Phân xưởng có nhiều động cơ công suất nhỏ đã cũ ( đã sử dụng khoảng
trên 15 năm ), dây dẫn thì đã cũ và giảm khả năng cách điện.
HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA

24


LUẬN VĂN THẠC SĨ
- Đặc biệt trong phân xưởng này, hệ thống cung cấp nước bao gồm : 1 bơm
hút ( 25HP) và 3 bơm đẩy ( mỗi cái 15 HP ).
Cuối cùng, chúng ta xem xét bảng thống kê của Phân xưởng Chiết

KÝ
HIỆU

D>
I/
1 M1
2
M2
M3
M4
M5
M6
3 M7
4 M8
5 M9
6
M10
M11
7 M12
8 M13
II/
1 M14
2
M15
M16
M17
M18
M19
3 M20
4 M21
5 M22
6
M23

M24
7 M25
8 M26

TÊN THIẾT BỊ
PHÂN XƯỞNG CHIẾT
MÁY I
Máy tuột
Máy rửa :
ĐC kéo máy rửa
ĐC bơm nước thu hồI
ĐC bơm Soude rửa chai
ĐC điều khiển bơm xịt rửa chai
Bàn vơ chai
Máy chiết
Máy gắp chai
Máy nén lạnh
Máy bão hịa :
ĐC bơm nước
ĐC bơm Sirơ
Máy bài khí
Băng truyền ( 8 ĐC )
TỔNG CỘNG :
MÁY II
Máy tuột
Máy rửa :
ĐC kéo máy rửa
ĐC bơm nước thu hồI
ĐC bơm Soude rửa chai
ĐC điều khiển bơm xịt rửa chai

Bàn vô chai
Máy chiết
Máy gắp chai
Máy nén lạnh
Máy bão hịa :
ĐC bơm nước
ĐC bơm Sirơ
Máy bài khí
Băng truyền ( 8 ĐC )
TỔNG CỘNG :

V
3PH

Pn
(kW)

cos φ

η%

Pa
( kVA)

Q
(kVar)

Pin
(kW)

220

0.75

0.7

68

1.57

1.12

1.10

220

1.49
5.59
2.24
0.37
1.12
2.24
0.75
55.93

0.7
0.7
0.7
0.7
0.7

0.7
0.7
0.8

75
84
79
64
75
79
68
92

2.84
9.51
4.05
0.83
2.13
4.05
1.57
75.99

2.03
6.79
2.89
0.59
1.52
2.89
1.12
45.59

1.99
6.66
2.83
0.58
1.49
2.83
1.10
60.79

2.24
2.24
0.56
3.73
79.23

0.7
0.7
0.7
0.7

79
79
68
64

4.05
4.05
1.17
8.32

120.12

2.89
2.89
0.84
5.94
77.11

2.83
2.83
0.82
5.83
91.68

220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220

220

0.75

0.7

68

1.57

1.12

1.10

220

3.73
5.59
5.59
2.24
0.75
1.49
0.75
55.93

0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.8

82
84
84
79
68
75
68
92

6.50
9.51
9.51
4.05
1.57
2.84
1.57
75.99

4.64
6.79
6.79
2.89
1.12
2.03
1.12
45.59

4.55
6.66
6.66

2.83
1.10
1.99
1.10
60.79

2.24
2.24
2.24
3.73
87.25

0.7
0.7
0.7
0.7

79
79
79
64

4.05
4.05
4.05
8.32
133.55

2.89
2.89

2.89
5.94
86.70

2.83
2.83
2.83
5.83
101.09

220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220

HVTH TRƯƠNG TRẦN BẢO HÒA - 25 -