c0u khoa học - cosodulieu.evn.com.vn

Tổng c«ng ty ®iỆn lùc viỆt nam Ban Kinh Doanh & ®iỆn n«ng th«n

Nghiên C0u Khoa học:

NgHiÊN cứu tiõt kiỆm nang lượng của ®éng c- trong CẤC NHÀ MẤY NhiỆt §iỆn CHẠY than

Chủ nhiệm ®Ò tài: Phạm Quang Huy §-n vị: Ban Kinh Doanh & §iện N«ng th«nC- quan: Tổng C«ng ty §L VN

Hà Néi tháng 4 - 2006

NỘI DUNG

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG..................................................................................................... 11.1 Giới thiệu ........................................................................................................................................... 11.2 Hệ thống điều chỉnh vận tốc VSD: .................................................................................. 21.3 Đặt vấn đề ......................................................................................................................................... 51.4 Mục tiêu.............................................................................................................................................. 61.4 Phạm vi ............................................................................................................................................... 6CHƯƠNG II:GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH VẬN TỐC - VSD.........72.1. Quy trình sản xuất và những yêu cầu điều khiển: ............................................... 72.2. Mô tơ điện trong công nghiệp ........................................................................................ 102.3. Các lượng biến đổi cần phải có một dạng điều khiển..................................... 172.4. động cơ điện AC: Phương pháp điều khiển hàng đầu................................... 222.5. Các ích lợi kinh tế ................................................................................................................... 29CHƯƠNG III:PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP..353.1 Tiết kiệm năng lượng của quạt: ....................................................................................... 353.2 Tiết kiệm năng lượng của bơm:...................................................................................... 363.3 Phương pháp khảo sát và thu thập số liệu ............................................................... 383.4 Phân tích kinh tế ........................................................................................................................ 38CHƯƠNG IV:CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG THIẾT BỊCỦA BA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHẠY THAN.........................................................404.1 Hiện trạng về nhu cầu vụ cung ứng điện năng..................................................... 404.2 Tình trạng thiết bị của các 111111 máy điện................................................................ 48CHƯƠNG V:CÁC GIẢI PHÁP ÁP DỤNG THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC .................................................................................................................................................................................... 555.1. Giải pháp áp dụng thiết bị điều khiển vận tốc..................................................... 555.2. Xây dựng phần mềm tính toán: ..................................................................................... 585.3. Giải pháp kỹ thuật cho Nhà máy nhiệt điện Phả Lại....................................... 605.4. Giải pháp kỹ thuật cho Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình ............................... 625.5. Giải pháp kỹ thuật cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí..................................... 64CHƯƠNG VI:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................ 686.1 Đầu tư và tiết kiệm: ................................................................................................................. 686.2 Hiệu quả khác của VSD:...................................................................................................... 686.3 Kiến nghị: ...................................................................................................................................... 69

CHƯƠNG IGIỚI THIỆU CHUNG1.1 Giới thiệuMặc toàn Thế Giới đã bắt đầu ý thức được tình hình khan hiếm các nguồn năng lượng sơ cấp và sự sử dụng năng lượng lãng phí, các ngành công nghiệp của các nước đang phát triển và kém phát triển ngày nay vẫn thu nhận rất nhiều công nghệ truyền động không thích hợp. Điều này chỉ phần nào đúng với các nhà máy mới nhưng đó lại là hiện tượng phổ biến với các nhà máy cũ đang hoạt động.Những cuộc khảo sát gần đây đã chỉ ra rằng tất cả các quốc gia công nghiệp đã cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng trung bình khoảng một phần ba trong vòng 17 năm qua. Trong các ngành công nghiệp, sự sử dụng liên tục các hệ truyền động điện với tốc độ cố định được coi như là một ngoại lệ của sự phát triển này khi chỉ 1 phần năng lượng được sử dụng để cung cấp cho quá trình công nghệ - Đây là một quá trình rất không hiệu quả.Câu châm ngôn "Dạng năng lượng rẻ nhất chính là năng lượng tiết kiệm được" được thừa nhận này dẫn tới sự cần thiết phải có một công nghệ được tối ưu hoá. Giai đoạn khi cường độ dòng điện lớn nhất được sản xuất để tạo ra công suất lớn nhất từ nguồn cấp, sau đó chỉ để cho quá trình hấp thụ một phần tức là huỷ bỏ một phần năng lượng. Hiện tượng xuất hiện này xảy ra rất nhiều trong những nhà máy có công nghệ cũ. Trên quan điểm của nhà doanh nghiệp, điều này làm giảm đáng kể khả năng cạnh tranh. Đơn giản hơn, nó có nghĩa là việc vận hành xí nghiệp công nghiệp theo cách này làm tăng giá thành của mỗi một đơn vị sản phẩm với một hệ số bằng với tiêu phí năng lượng. Và ngày nay, liệu có ai muốn hứng chịu gánh nặng này?Thực tế là các nguồn năng lượng hiện nay đều không phải là vô hạn. Ngược lại chúng đang giảm bớt, vì vậy cần phải có một cố gắng đặc biệt để giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và các tiêu thụ liên quan. Điều đầu tiên là để bảo vệ môi trường, các nguồn nhiên liệu đang dự trữ có sẵn và tiếp theo là để đẩy mạnh giảm chi phí.Có một vài phương pháp để giảm tiêu thụ năng lượng:□ Biện pháp kỹ thuật để giảm tiêu thụ□ Cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng□ Lấy lại phần năng lượng lẽ ra đã bị tổn thất

Chương 1 - Giới thiệu chung Trang 1

Một thiết bị đặc biệt được thiết kế để phản ứng một cách thích ứng với các đòi hỏi thay đổi trong các quá trình, làm giảm tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu suất sử dụng của các động cơ đó là hệ truyền động điện biến đổi tốc độ (TĐĐBĐTĐ).

Hệ TĐĐBĐTĐ mới có thể cho phép tránh khỏi việc thiết kế thừa vì lý do an toàn. Và vì vậy, việc đầu tư vào hệ TĐĐBĐTĐ có khả năng làm giảm tiền đầu tư ban đầu vào các thiết bị do nó điều khiển.

1.2 Hệ thống điều chỉnh vận tốc VSD:

Chức năng cơ bản của thiết bị điều khiển vận tốc - VSD là điều khiển việc tiêu thụ năng lượng của các động cơ. Từ đó tối ưu hoá quá trình hoạt động, tiết kiệm năng lượng, nâng cao tuổi thọ của động cơ...

Đại lượng cơ bản để đặc trưng cho tiêu thụ năng lượng của các động cơ là mô men và vận tốc quay. Vì vậy nếu điều khiển được các đại lượng trên thì cũng có nghĩa là tiêu thụ năng lượng của các động cơ được điều khiển.

Trong thực tế, một trong hai đại lượng trên sẽ được điều khiển vì vậy mà VSD sẽ có 2 loại là điều chỉnh mô men hoặc điều chỉnh tốc độ. Khi VSD là loại điều chỉnh mô men, vận tốc của động cơ được xác định bằng tải của nó và ngược lại, khi VSD là loại điều chỉnh vận tốc, mô men của động cơ được xác định bằng tải.

Thời gian đầu tiên, các thiết bị điều khiển động cơ 1 chiều được nghiên cứu sử dụng rộng rãi vì việc điều khiển mô men và vận tốc có thể được thực hiện dễ dàng mà không cần tới các thiết bị điện tử tinh vi phức tạp. Tuy nhiên, chỉ sau một thời gian ngắn, kỹ thuật điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều đã phát triển vượt xa những hiệu quả của thiết bị điều khiển động cơ 1 chiều như điều khiển mô men, vận tốc nhanh và chính xác đối với các loại động cơ xoay chiều khác nhau.

Hiện nay trên thị trường có nhiều dạng thiết bị điều chỉnh vận tốc cho các động cơ nhưng đặc trưng nhất vẫn có 2 dạng chính:

o Hệ thống hồi trả năng lượng trượto Hệ thống điều khiển tần số

1.2.1- Hệ thống hồi trả năng lượng trươt


Hệ thống hồi trả năng lượng trượt được tính toán nhằm cải tạo động cơ không đồng bộ rô to dây quấn thành hệ thống:

o Điều chỉnh được tốc độ.o Hồi trả được một phần năng lượng

Hệ thống hồi trả năng lượng trượt bao gồm các bộ phận:o Cầu dao đổi nối: Dùng để đổi nối động cơ rô to dây quấn với điện trở khởi

động sang bộ chỉnh lưu 1 chiều.o Bộ chỉnh lưu 1 chiều: Chỉnh lưu dòng xoay chiêù sang dòng 1 chiều.o Bộ tạo sóng điều hoà: Tạo dòng điện xoay chiều từ dòng điện 1 chiều.o Máy biến áp hồi trả năng lượng: Hồi trả năng lượng dư thừa trở về nguồn.

Cấu hình hệ thống hồi trả năng lượng của động cơ rô to dây quấn được mô tả như hình dưới đây:

Cầu dao đổi nối

Máy cắt

trung áp

Bộ tạo sóng điều hoà (AC)

Máy biến áp hồi trả NL

Hình 1: Cấu hình hệ thống hồi trả năng lượng của động cơ rô to dây quấn

Ưu điểm của hệ thống này được thể hiện ở chỗ: Hệ thống hồi trả năng lượng trượt được lắp đặt rất dễ dàng. Do hệ thống sử dụng điện ở cấp điện áp của cuộn dây trung tính của động cơ (điện áp thấp) nên giá thành rẻ.


Nhưng cũng chính đặc điểm điều chỉnh từ phía cuộn dây trung tính, dẫn tới khả năng điều chỉnh tốc độ của hệ thống chưa được cao, đồng thời không triệt tiêu được những sóng hài bậc cao tạo ra do động cơ và khiến hệ thống trở nên khá phức tạp.

Hiện nay, hệ thống hồi trả năng lượng trượt của động cơ rô to dây quấn ít được áp dụng trên thị trường vì những nhược điểm nêu trên của nó.

1.2.2- Hệ thống điều chỉnh tần số

Hệ thống điều chỉnh tốc độ được được chế tạo dựa trên nguyên tắc thay đổi tần số dòng điện, điện áp đầu vào của động cơ nhằm điều chỉnh được tốc độ của động cơ rô to dây quấn. Dựa vào nguyên tắc đó, hệ thống điều chỉnh tốc độ có thể làm triệt tiêu những sóng hài bậc cao gây ra bởi động cơ, điều chỉnh được dòng điện khởi động và nâng cao hiệu suất sử dụng của toàn bộ hệ thống.

Hệ thống điều chỉnh tốc độ bao gồm các bộ phận:o Máy biến áp 3 cuộn dây: Chuyển đổi cấp điện áp, cung cấp cho bộ điều

chỉnh tần số 2 nguồn điện từ cuộn dây đấu Y và cuộn dây đấu A.o Bộ điều chỉnh tần số: Bao gồm bộ chỉnh lưu 1 chiều. và bộ tạo sóng điều

hoà.o Máy biến áp 2 cuộn dây: Chuyển đổi cấp điện áp, cung cấp cho động cơ điện

áp yêu cầu.

Cấu hình nguyên thuỷ và cấu hình hệ thống điều chỉnh tốc độ của động cơ rô to dây quấn được mô tả như hình dưới đây:

Hình 2: Cấu hình hệ thống điều chỉnh tốc độ của động cơ rô to dây quấn

Do điều chỉnh tần số của thiết bị ở ngay cấp điện áp đầu vào của động cơ (thường là động cơ trung áp 6kV) bộ điều chỉnh tần số phải được chế tạo ở trình độ kỹ


thuật cao cho nên bộ điều chỉnh tần số thường đắt nhưng cũng vì thế mà bộ điều chỉnh tần số cho phép mở rộng khả năng điều chỉnh tốc độ của động cơ, có hiệu suất cao hơn trong các dải tốc độ khác nhau. Hơn thế nữa, bộ điêù chỉnh tần số còn có thêm chức năng triệt tiêu các sóng hài bậc cao nhờ phối hợp với điện áp đầu vào của bộ điều chỉnh tần số là từ 2 nguồn điện áp của 2 cuộn dây đấu Y và A của máy biến áp.

Hiện nay, bộ điều chỉnh tốc độ thường chỉ được chế tạo ở cấp điện áp từ 4,16 kV trở xuống bởi lý do công nghệ. Đặc điểm này dẫn tới việc sử lý khác nhau với các động cơ có cấp điện áp khác nhau:

□ Đối với các động cơ trung áp, các động cơ cần có 1 máy biến áp 2 cuộn dây lắp ngay sau bộ biến đổi tần số. Máy biến áp này giúp cho việc điều chỉnh cấp điện áp yêu cầu của động cơ (với những động cơ có cấp điện áp lớn hơn 4,16kV). Trong trường hợp điện áp sử dụng là 6kV này, các động cơ thường được sử lý chuyển từ đấu Y sang đấu A. Việc chuyển đổi này giúp cho các động cơ 6kV có khả năng sử dụng điện áp 4,16kV của bộ điều chỉnh tần số và có thể thực hiện một cách dễ dàng đối với các động cơ có hộp đấu dây nằm ngoài động cơ.

□ Đối với các động cơ hạ áp, máy biến áp 2 cuộn dây có thể được loại bỏ.

Do tính năng điều chỉnh được dòng điện lúc khởi động, điện trở khởi động của động cơ cũ có thể tháo bỏ.

Vì những ưu điểm này mà bộ điều chỉnh tốc độ mô tả theo hình 2 được chọn làm mô hình phù hợp để áp dụng.

Hiệu suất và độ tin cậy của bộ biến đổi tốc độ là điều rất quan trọng trong vấn đề quyết định có nên lắp đặt thiết bị này hay không. Với những thiết bị công nghệ cao của những hãng có tiếng hiện nay, hiệu suất của toàn bộ biến đổi tốc độ có thể đạt khoảng 98%.

1.3 Đặt vấn đề

ý thức được việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả có tầm quan trọng quốc gia, một đề tài khoa học cấp nhà nước của Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường đã được triển khai năm 1998 nhằm đánh giá .về tình hình tiêu thụ và khả năng tiết kiệm điện của các thiết bị sử dụng điện. Thêm vào đó, chiến lược sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cũng đã được Tổng công ty điện Lực Việt Nam quan tâm từ rất lâu. Việc này được thực hiện hàng năm thông qua tuyên truyền, giáo dục ý thức tự


giác của khách hàng, nhằm đảm bảo cho Tổng công ty có đủ công suất đáp ứng cho các hộ tiêu thụ nhất là trong giờ cao điểm.

Việc thực hiện một cách sâu rộng các chiến lược sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả sẽ được thực hiện bởi chương trình DSM được điều hành bởi Bộ Công nghiệp, mà người thực hiện chính cho việc này là Tổng công ty Điện lực Việt Nam. Để chuẩn bị cho dự án này và cũng là đảm bảo cung cấp điện, nghiên cứu thiết bị tiết kiệm năng lượng này là một việc rất cần thiết, đặc biệt là áp dụng ngay cho ngành điện (tự dùng).

Đối với các nhà máy Nhiệt điện, điện tự dùng của nhà máy có thể chiếm từ 4% đến 6% lượng điện phát ra, lượng điện này chủ yếu nhằm cung cấp cho các động cơ quạt, bơm, băng truyền tải ... Do đó, việc cải tiến hiệu suất của các động cơ trong các nhà máy nhiệt điện có một tiềm năng rất lớn.

Do tính chất thử nghiệm của nghiên cứu làm tiền đề cho dự án lớn, quạt, bơm trong các nhà máy nhiệt điện được lựa chọn là thiết bị nghiên cứu áp dụng. Với điều khiển tốc độ động cơ:

□ Năng lượng được tiết kiệm.□ Hao mòn được giảm thiểu.□ Độ ồn được giảm đi.

1.4 Mục tiêu□ Nghiên cứu thiết bị điều chỉnh vận tốc thích hợp cho các động cơ quạt, bơm.□ Khảo sát số lượng và thông số của các động cơ trong nhà máy nhiệt điện.□ Lựa chọn các giải pháp áp dụng phù hợp.□ Phân tích kinh tế tài chính về thời gian thu hồi vốn, chi phí đầu tư của các giải

pháp.

1.4 Phạm vi□ Đề án này chỉ tập trung nghiên cứu áp dụng thiết bị điều chỉnh vận tốc cho

động cơ của các loại quạt, bơm mà không quan tâm đến các loại động cơ khác.

□ Nghiên cứu này chỉ tập trung nghiên cứu công tác tiết kiệm năng lượng của các nhà máy nhiệt điện.


CHƯƠNG IIGIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH VẬN TỐC - VSDTrong phần này, các thiết bị điều khiển vận tốc (VSD) khác nhau và cách sử

dụng chúng trong các quy trình sản xuất công nghiệp sẽ được trình bày cụ thể. Trong số các thiết bị này, các thiết bị VSD điện, đặc biệt là thiết bị AC sẽ được tập trung phân tích những khả năng tiết kiệm năng lượng.

Chương này sẽ giới thiệu một số vấn đề cơ bản về công nghệ, kỹ thuật của thiết bị điều chỉnh vận tốc - VSD và giải pháp đã ứng dụng thực tế.

2.1. Quy trình sản xuất và những yêu cầu điều khiển:

Để hiểu được vì sao điều khiển vận tốc lại là một yếu tố rất cần thiết, trước hết, chúng ta cần phải hiểu các yêu cầu của các quy trình sản xuất khác nhau. Các quy trình này có thể chia làm hai nhóm chính: (1) Xử lý nguyên liệu và (2) Vận chuyển nguyên liệu. Trong mỗi nhóm chính này có bao gồm nhiều phân nhóm nhỏ, nhưng nhìn chung, cả hai nhóm chính đều cần phải có sự điều khiển. Các thiết bị VSD có thể giúp chúng ta thực hiện được điều này. Và chương một sẽ giúp chúng ta xem xét một cách tổng quan về các quy trình sản xuất công nghiệp và phi công nghiệp có sử dụng thiết bị VSD.

Các ngành công nghiệp với quy trình VSD

Just a few examples!Industrial:• Chemical industry• Pulp, paper, printing• Foodstuffs, beverages• Power plants• Mining• Metal industry• Machine shops• Plastics• Textiles. HVAC• Water treatment

Non-industrial:•HVAC•Water treatment

Các quy trình công nghiệp rất đa dạng. Bảng liệt kê trên đây mới chỉ đề cập tới một vài ngành công nghiệp sử dụng quy trình VSD.

Chương 2 - Giới thiệu về Thiết bị điều chỉnh vận tốc - VSD Trang 7

Lấy một ví dụ, như trong việc điều hòa không khí (một phần của HVAC), các yêu cầu của luồng không khí sẽ thay đổi theo độ ẩm và nhiệt độ trong phòng. Bằng cách điều chỉnh quạt trần, chúng ta có thể đáp ứng được những điều này và những sự điều chỉnh đó được thực hiện bởi VSD.

Quạt cũng được sử dụng trong các nhà máy điện và trong ngành công nghiệp hoá chất. Trong cả hai lĩnh vực này, quạt đều cần được điều chỉnh theo quy trình chính. Tại các nhà máy điện, quy trình chính thay đổi do nhu cầu về điện thay đổi theo các thời điểm khác nhau trong một năm, một ngày hoặc một tuần. Cũng như vậy, nhu cầu đối với thiết bị VSD thay đổi theo quy trình.

Những biến thiên trong các hệ thống xử lý

Energy supply

Processing System

Material treatment by

Material supply

Mechanical power

Electro- j Thermal Chemical magnetic! influence and bioinfluence logical

Ỉ reactions

Nuclear influence

Energy flew

*• Material flewProduct or final material state

Sơ đồ trên chỉ ra những loại biến thiên tác động tới quá trình xử lý. Có thể chia các loại biến thiên này theo hai loại: Các biến thiên về năng lượng và các biến thiên về nguyên liệu. Trong bản thân hệ thống xử lý, nguyên liệu hoặc năng lượng được xử lý nhờ máy móc cơ khí, nhờ tác động của điện từ, của nhiệt, nhờ các phản ứng hoá học và sinh học, và thậm chí nhờ cả năng lượng hạt nhân.

Mỗi một quy trình cần có một lượng cung cấp nguyên liệu và năng lượng để hoàn thành theo đúng yêu cầu. Thành quả hay tình trạng của nguyên liệu cuối cùng chính là sản phẩm của quy trình. Nhưng đồng thời, mọi quy trình cũng đều tạo ra các chất thải dưới dạng năng lượng hoặc vật chất.

Trong các hệ thống xử lý, VSD được sử dụng để điều khiển tác động cơ khí của các máy khác nhau tham gia vào quy trình. Theo một cách khác, quá trình xử lý nguyên liệu cũng có thể được kiểm soát bởi thiết bị VSD. Lò nung khô là một ví dụ điển hình. ở đó, nhiệt độ của khí nóng luôn phải giữ ở mức không đổi. Và người ta kiểm soát quy trình này bằng cách kiểm soát tốc độ của những chiếc quạt quạt khí nóng có sử dụng thiết bị VSD.


Sử dụng máy móc để thay đổi thành phần nguyên liệu...

Như đã đề cập ở phần trước, các quy trình vận hành máy có thể được chia làm hai nhóm. Nhóm thứ nhất là xử lý nguyên liệu, dựa trên việc sử dụng các loại thiết bị xử lý khác nhau. Các loại máy này thay đổi thành phần nguyên liệu cho tới khi nó đạt yêu cầu. Hơn nữa, các thiết bị xử lý còn được chia thành hai loại dựa trên dạng vật liệu sau khi được xử lý, hoặc xác định, hoặc bất định. Các loại vật liệu có dạng xác định như giấy, kim loại hay gỗ được xử lý bằng máy móc. Các máy sản xuất giấy, máy cán và máy cưa lớn là những ví dụ về các loại máy này. Các loại vật liệu có dạng bất định như thực phẩm, nhựa, v.v... được xử lý bằng các thiết bị, như thìa khuấy bơ thực vật, máy ly tâm hay máy đúc ép chất dẻo.

...và vận chuyển vật liệu


Nhóm thứ hai bao gồm các loại máy vận chuyển nguyên liệu tới một địa điểm mong muốn. Nhóm này bao gồm các thiết bị vận chuyển, phân bổ liều lượng và thay đổi áp lực. Có thể chia các loại máy đó thành 3 phân nhóm nhỏ dựa trên loại nguyên liệu được xử lý: Chất đặc, chất lỏng hay chất khí.

Các vật liệu đặc, như công-ten-nơ tàu thuỷ, kim loại, gỗ, các khoáng chất và cả người, được vận chuyển bằng các phương tiện chuyên chở. Các loại máy móc thuộc nhóm này bao gồm cần trục, băng tải và thang máy.

Các nguyên liệu lỏng, như nước, dầu hoặc các chất hoá học ở dạng lỏng được vận chuyển bằng máy bơm.

Còn các nguyên liệu khí như không khí được vận chuyển bằng cách sử dụng các loại quạt, máy nén, máy ép và máy quạt gió. Một ứng dụng đặc biệt của các loại máy này chính là điều hoà nhiệt độ.

Sơ đồ trên đây giới thiệu 5 loại máy khác nhau. Chúng tạo ra hoặc vận chuyển các loại nguyên liệu khác nhau, nhưng có một điểm chung là tất cả đều có thể được sử dụng với các thiết bị điều khiển vận tốc (VSD).

2.2. Mô tơ điện trong công nghiệpTất cả các loại máy đề cập tới ở các phần trước của bài viết thường được vận

hành bởi các mô tơ điện. Có thể nói rằng mô tơ điện chính là những con ngựa kéo trong các quy trình công nghiệp. Đó là lý do vì sao trong chương này, người viết sẽ tập trung xem xét kỹ hơn mô tơ điện, đặc biệt là loại mô tơ xoay chiều AC có trục trụ tròn quay.

Mô tơ điện là thiết bị vận hành hầu hết mọi loại máy

Power Energysupply: control:

fuel, gas conversion pressure, and/or

mains regulation ofenergy

supplied

The Moton conversion of

energy supplied into mechanical

(rotary) energy

Transmission: conversion

and/or regulation of mechanical

energy provided

The Working machine:

processing of material

(and energy/signal)

using mechanical

Product or final material state

Material supply (and energy/ signal)

(a) points of possible variable speed control energy

Ị drive system

energy flow

mechanical energy flow


Mỗi chiếc máy được cấu tạo bởi bốn bộ phận khác nhau (sơ đồ trên). Đó là: Thiết bị kiểm soát năng lượng, mô tơ, hộp truyền động và máy vận hành. Trong đó, cả ba bộ phận đầu tiên cấu thành nên cái gọi là “hệ thống điều khiển”. Hệ thống điều khiển này có thể chuyển hoá một dạng năng lượng, thường là năng lượng điện, thành năng lượng cơ học mà sau đó được dùng cho máy vận hành. Năng lượng được cung cấp cho hệ thống điều khiển từ nguồn cung cấp năng lượng.

ở mỗi bộ phận trong số ba bộ phận của hệ thống điều khiển, việc điều khiển tốc độ là điều hoàn toàn có thể. Ví dụ như có thể điều khiển tốc độ bằng cách sử dụng một thiết bị biến đổi tần số như một yếu tố để kiểm soát năng lượng, hoặc sử dụng một chiếc mô tơ hai vận tốc như một thành phần động cơ và sử dụng những bánh răng như thành phần truyền động. Như đã đề cập ở trên, phần lớn các loại máy móc đều được vận hành bằng một chiếc mô tơ điện. Mô tơ điện có thể được chia thành hai loại: Mô tơ xoay chiều AC và mô tơ một chiều DC. Mô tơ AC, đặc biệt là mô tơ có trục trụ tròn quay, là loại mô tơ được sử dụng rộng rãi nhất trong các quy trình công nghiệp.

Mô tơ chuyển năng lượng điện thành năng lượng cơ học

Frequency converter Motor

Khả năng chuyển năng lượng điện thành năng lượng cơ học của một chiếc mô tơ AC dựa trên sự cảm ứng điện từ. Điện áp tại các cuộn Stato hình thành nên dòng điện và dòng cảm ứng từ . Có thể xác định chiều của dòng cảm ứng từ này bằng cách áp dụng quy tắc bàn tay phải từ dòng điện trong Stato.

Bằng cách thay đổi chiều của điện áp trong các cuộn Stato, chiều của dòng cảm ứng từ cũng sẽ thay đổi. Và bằng cách thay đổi chiều của điện áp trong các cuộn mô tơ ba pha theo một trật tự chính xác, dòng cảm ứng từ của mô tơ sẽ bắt đầu quay. Sau đó, Rôto của mô tơ sẽ quay theo dòng cảm ứng từ này với một độ chậm hơn nhất định. Đó là nguyên tắc cơ bản áp dụng để điều khiển mô tơ AC.

Có thể đạt được sự điều khiển này bằng cách sử dụng thiết bị biến đổi tần số. Đúng như tên gọi của nó, một thiết bị biến đổi tần số sẽ thay đổi tần số của điện áp


dòng điện xoay chiều. Nó gồm 3 phần: Dòng điện ba pha 50 Hz được đưa vào máy chỉnh lưu và máy này sẽ chuyển nó thành dòng điện một chiều. Điện áp DC được đặt vào mạch DC và mạch này sẽ lọc điện áp dao động. Sau đó, máy đổi điện sẽ nối mỗi pha mô tơ với hoặc đầu âm hoặc dương của mạch DC theo một trật tự nhất định.

Để có được chiều của dòng cảm ứng từ như trên sơ đồ, các khoá V1, V4 và V5 phải đóng. Để làm cho dòng cảm ứng quay ngược chiều kim đồng hồ, khoá V6 phải đóng nhưng khoá V5 phải mở. Nếu khoá V5 không mở, mạch sẽ bị ngắn mạch. Dòng cảm ứng quay 60o ngược chiều kim đồng hồ.

Thiết bị đổi tần số kiểm soát sự cảm ứng điện từ.

Có 8 vị trí đóng mở khác nhau trong một chiếc máy đổi điện. Tại hai vị trí đóng mở, điện áp bằng 0, ví dụ như khi tất cả các pha đều được nối với cùng một đầu DC, hoặc âm hoặc dương. Như vậy, ở sáu khoá còn lại, tồn tại một điện áp trong các cuộn mô tơ, và điện áp này tạo ra dòng cảm ứng từ.

Hình vẽ trên miêu tả 6 vị trí đóng mở này và chiều của dòng cảm ứng từ do điện áp trong các cuộn tạo ra trong từng trường hợp . Điện áp cũng đồng thời tạo ra dòng điện trong các cuộn, và hướng của dòng điện được đánh dấu bằng các mũi tên trên từng hình vẽ.

Trên thực tế, sự kiểm soát đó không đơn giản như những gì được trình bày ở đây. Dòng cảm ứng từ tạo ra dòng điện trong rô to. Và chính những dòng điện trong Rôto này đã làm phức tạp hoá vấn đề. Những nhân tố tác động từ bên ngoài như nhiệt độ hay những thay đổi tải cũng có thể gây ra một số khó khăn cho quá trình điều khiển.


Tuy nhiên, với kỹ thuật và công nghệ hiện đại ngày nay, chúng ta hoàn toàn có thể xử lý một cách hiệu quả các nhân tố tác động này.

Ngoài ra, một thiết bị VSD cũng đem lại nhiều ích lợi khác, như tiết kiệm năng lượng chằng hạn, bởi mô tơ không tiêu thụ năng lượng nhiều hơn yêu cầu. Hơn nữa, sự điều khiển sẽ hiệu quả hơn so với việc sử dụng những phương pháp thông thường, do VSD điện có khả năng thực hiện việc điều khiển một cách liên tục.

Hiệu suất của hệ thống máy

Tổng hiệu suất của hệ thống máy phụ thuộc vào những hao phí của mô tơ và quátrình điều khiển nó. Hao phí của cả máy và mô tơ đều ở dạng nhiệt, Đó chính là sức nóng toả ra. Năng lượng đưa vào hệ thống máy dưới dạng điện năng, trong khi đó năng lượng khi phát ra lại dưới dạng cơ năng. Điều này giải thích vì sao việc tính toán hệ số của hiệu suất lại đòi hỏi phải nắm được kiến thức về cả kỹ thuật điện lẫn cơ học.

Điện năng đưa vào Pin phụ thuộc vào điện áp (U), dòng điện (I) và hệ số công suất (cos(ọ)). Hệ số công suất cho thấy bao nhiêu phần của tổng điện năng là công suất tác dụng và bao nhiêu phần là công suất phản kháng. Để có thể sinh ra lượng cơ năng cần thiết, cần phải có công suất tác dụng. Còn công suất phản kháng lại là yếu tố cần thiết để tạo ra độ từ hoá trong mô tơ.

Cơ năng sinh ra Pout phụ thuộc vào mô men quay yêu cầu (T) và vận tốc quay (n). Vận tốc của mô men quay càng lớn, năng lượng cần thiết càng nhiều. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến việc hệ thống máy lấy bao nhiêu năng lượng từ nguồn điện. Như đã nói ở các phần trên, thiết bị đổi tần số điều chỉnh điện áp, mà điện áp này được đặt vào mô tơ. Đó là cách trực tiếp kiểm soát năng lượng dùng để chạy mô tơ cũng như dùng để điều khiển quy trình.

Việc đóng cắt điện sử dụng các thiết bị Transistor mang lại hiệu quả cao. Do đó, hiệu suất của thiết bị biến đổi tần số VSD rất cao, từ 0.97 đến 0.99. Hiệu suất của mô


tơ thường từ 0.82 đến 0.97, tuỳ thuộc vào kích cỡ của mô tơ và vận tốc của nó. Bởi vậy, có thể nói rằng tổng hiệu suất của hệ thống máy luôn ở mức trên 0.8 khi sử dụng thiết bị biến đổi tần số VSD.

Vòng quay ngược hay mô men quay đôi khi rất cần thiết

Trong một số quy trình sản xuất, quay ngược mô tơ là yêu cầu cần thiết. Thêm vào đó, chiều của mô men quay cần thay đổi. Những yếu tố này kết hợp lại thành một dạng gọi là máy bốn góc phần tư. Trên hình vẽ, tên của bốn góc phần tư này được đặt theo thứ tự từ I đến IV.

Góc I: ở góc phần tư thứ nhất, Mô tơ quay theo chiều kim đồng hồ. Bởi vì mô men quay cùng chiều với vận tốc nên máy tăng tốc.

Góc II: ở góc phần tư thư hai, mô tơ vẫn quay theo chiều kim đồng hồ, nhưng mô men quay lại có chiều ngược lại nên máy giảm tốc.

Góc III và IV: ở các góc phần tư thứ ba và bốn, mô tơ quay ngược chiều kim đồng hồ, và máy lại tăng tốc hoặc giảm tốc tuỳ thuộc vào chiều của mô men quay.

Với một thiết bị biến đổi tần số, việc thay đổi chiều của mô men quay có thể được thực hiện độc lập với chiều quay. Để sản xuất được một chiếc máy bốn góc phần tư hiệu quả, cần phải lắp thêm một loại hãm nào đó. Loại hãm kiểm soát mô men quay này đặc biệt cần đối với các ứng dụng cần trục. ở những máy này, chiều quay có thể thay đổi nhưng chiều mô men quay vẫn giữ nguyên.


Tải, ma sát và quán tính là những yếu tố cản trở vòng quay

Mô tơ phải tạo ra một mô men quay cần thiết để thắng mô men quay của tải. Mô men quay của tải bao gồm ma sát và quán tính của các bộ phận chuyển động, và của bản thân tải, tuỳ thuộc vào loại ứng dụng. Trong ví dụ trên hình vẽ, mô men quay của mô tơ phải lớn hơn mô men quay của tải, mà mô men quay của tài lại phụ thuộc vào khối lượng chiếc hòm, nếu chiếc hòm được nhấc lên.

Các yếu tố tải thay đổi tuỳ từng loại ứng dụng. Lấy ví dụ, ở một chiếc máy nghiền, mô men quay của tải không chỉ phụ thuộc vào ma sát và quán tính mà còn phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu được nghiền. ở quạt trần và các máy quạt gió, sự thay đổi áp suất không khí ảnh hưởng tới mô men quay của tải,...

Mô tơ phải thắng mô men quay của tải

Trong mọi trường hợp, phải biết rõ mô men quay của tải trước khi chọn loại mô tơ sử dụng. Đồng thời cũng cần biết vận tốc yêu cầu. Chỉ khi đó mới có thể chọn được một loại mô tơ phù hợp để sử dụng.


Nếu mô tơ quá nhỏ, các yêu cầu không thể được đáp ứng và điều này có thể dẫn tới những trục trặc nghiêm trọng. Ví dụ như, trong các ứng dụng cần cẩu, một chiếc mô tơ quá nhỏ không thể nhấc được tải cần thiết tới một độ cao cần thiết trong thời gian đủ ngắn. Trong trường hợp này, thậm chí tải có thể rơi, như thể hiện trên hình vẽ. Điều này có thể gây ra thảm hoạ đối với những người đang làm việc ở trên bến cảng hay khu vực mà chiếc cần cẩu được sử dụng. Để tính mô men quay của mô tơ, có thể sử dụng công thức dưới đây:

T[Nm] = 9550 X ]L J n[l ! mill]

Mô men quay của máy bằng mô men quay của tải khi đạt vận tốc bình thường

Đường mô men quay/vận tốc của một mô tơ chỉ có một và phải tính đường này với riêng từng loại mô tơ khác nhau. Đường Tm trên đồ thị là một đường mô men quay/vận tốc điển hình. Dễ dàng thấy rằng mô men quay của tải đạt tối đa ngay gần vận tốc bình thường.

Mô men quay của tải Tl thường tăng theo vận tốc. Tuỳ vào loại ứng dụng, nó có thể là phương trình tuyến tính hoặc phương trình bậc hai. Mô tơ sẽ tự động tăng tốc cho tới khi mô men quay của tải và mô men quay của mô tơ bằng nhau. Trên đồ thị, điểm này chính là giao điểm của Tm và Tl. Mô men quay thực tế (Tact) được thể hiện trên trục y và vận tốc thực tế (nact) trên trục hoành.

Đây là những nguyên lý mà dựa vào đó một động cơ có trục trụ tròn quay thông thường hoạt động. Một thiết bị biến đổi tần số có thể giúp đạt được sự điều khiển tối ưu đối với mô tơ và toàn bộ hệ thống máy. Điều này sẽ được giới thiệu ở phần sau của tài liệu.


2.3. Các lượng biến đổi cần phải có một dạng điều khiển

Trong hầu hết các quy trình công nghiệp hay thực tiễn, đều có ít nhất một biến số. Biến số này tạo thành nhu cầu phải điều chỉnh trong quy trình sản xuất. Bởi vậy, cần phải có một dạng kiểm soát nào đó đối với các quy trình biến đổi và các lượng nguyên liệu.

Trong phần này, chúng ta sẽ cùng xem xét các quy trình, các biến số của chúng và các phương pháp kiểm soát khác nhau.

Dòng nguyên liệu biến đổi và các yêu cầu về đầu vào và đầu ra

Có thể có nhiều tham số khác nhau liên quan đến một quy trình, trong đó các tham số cơ bản nhất là đầu vào, đầu ra và yếu tố tác động. Những tham số này cần ổn định hay cần được thay đổi theo một mẫu đã đặt trước. Như đã đề cập trong phần 1, trong một quy trình sản xuất, luôn tồn tại sự có mặt của đầu vào và đầu ra, và trong hầu hết mọi trường hợp, là cả yếu tố tác động.

Trong một số quy trình sản xuất, không có yếu tố tác động và đầu vào là không đổi. Loại quy trình này hoạt động không cần bất cứ một loại thiết bị điều khiển vận tốc nào. Tuy nhiên, nếu các tham số đầu ra cần được thay đổi, thì đầu vào cũng cần phải biến đổi hoặc phải có thêm yếu tố tác động. Lúc này, thiết bị điều khiển vận tốc chính là một phương án để đáp ứng các yêu cầu của quy trình.

Bảng trên đây liệt kê một số quy trình cần có thiết bị điều khiển tốc độ. Nó cũng đồng thời chỉ ra các lý do cho sự điều khiển đó: do đầu vào, yếu tố tác động hay đầu ra.


Các phương pháp điều khiển đơn giản

Pumping example:

Throttling

• Simple construction• Optimal capacity is difficult to achieve• An increase in capacity means reconstruction of

the system• Control by throttling, recirculation or start and stop• Risk of damage at start-up• Operating costs are high

Bypass control On-Off control

Trên thực tế, có rất nhiều phương pháp điều khiển đơn giản hơn như điều khiển bằng van tiết lưu nối trực tiếp hay van nối song song. Việc chế tạo những loại thiết bị như vậy rất đơn giản, và chi phí đầu tư có vẻ như rất hiệu quả ở giai đoạn đầu.

Nhưng chúng có rất nhiều mặt hạn chế. Ví dụ như rất khó đạt được công suất tối ưu của quy trình, hay công suất đem lại chất lượng tốt nhất cho quy trình, với sự điều khiển thông thường. Để tăng công suất sản xuất đòi hỏi phải lắp đặt lại toàn bộ quy trình và mỗi khi khởi động trực tiếp lại đồng nghĩa với nguy cơ hỏng hóc về điện hoặc về cơ.

Các phương pháp điều khiển thông thường tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Bởi vậy, ngoài việc tổng chi phí vận hành sẽ cao hơn so với trường hợp sử dụng VSD, các tác động của môi trường, như khí thải CO2 từ các nhà máy điện cũng tăng cao hơn. Do đó, tổng chi phí về lâu dài của việc đầu tư vào các phương pháp điều khiển đơn giản cao hơn rất nhiều so với việc sử dụng VSD.


Phương pháp điều khiển tối ưu chính là VSD

In this situation, what would you do?

1. keep your foot on the gas and control your speed with the brakes.2. change to a lower gear and reduce engine revs.

Phương pháp điều khiển tốt nhất đối với hầu hết mọi hệ thống chính là VSD. Có thể minh hoạ điều này một cách đơn giản bằng cách nghĩ về việc lái chiếc ô tô của bạn. Nếu bạn đang lái xe trên một đường cao tốc và tiến vào một khu vực đông dân, bạn phải giảm tốc độ để tránh nguy hiểm tới tính mạng của bản thân bạn và của những người khác.

Cách tốt nhất để thực hiện điều này đương nhiên là giảm vận tốc quay của mô tơ bằng cách nhấc chân ra khỏi bàn đạp gas và về số nếu cần. Một cách khác là vẫn giữ nguyên số đó, vẫn giữ chân đặt trên bàn đạp gas, mà giảm tốc độ đơn giản bằng cách phanh lại. Điều này không chỉ gây ra sự hao mòn động cơ và phanh, mà còn tiêu tốn rất nhiều xăng và làm giảm sự kiểm soát toàn diện của bạn đối với chiếc xe. Hơn nữa, bạn có thể không đạt được mục đích ban đầu là giảm tốc độ mà không gây nguy hiểm tới tính mạng của bản thân và của những người khác.


Các thiết bị VSD cơ, VSD điện và VSD thuỷ lực

Trên hình vẽ là bốn loại VSD thông dụng nhất trong công nghiệp. Thiết bị điều khiển tốc độ cơ học thường sử dụng các dây cu-roa và được kiểm soát bằng cách kéo ròng rọc bằng tay hoặc bằng các mô tơ điều khiển vị trí. Đối với một số khớp nối thuỷ lực, nguyên tắc turbine được áp dụng. Bằng cách thay đổi lượng dầu vào, độ chênh lệch vận tốc giữa trục truyền động và trục được truyền động sẽ thay đổi. Lượng dầu được kiểm soát bằng bơm và van.

Trong máy DC, một thiết bị điều chỉnh DC thay đổi điện áp đặt vào mô tơ DC. Trong mô tơ, một thiết bị biến đổi điện cơ học chuyển mạch từ dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Trong thiết bị đổi tần số hay động cơ điện AC, một mô tơ có trục trụ tròn quay tiêu chuẩn được sử dụng, do đó không cần tới bất cứ thiết bị biến đổi điện cơ học nào. Vận tốc của mô tơ được điều chỉnh bởi một thiết bị biến đổi tần số, thiết bị này biến đổi tần số của điện áp mô tơ như đã nói đến ở các phần trước. Bản thân thiết bị đổi tần số thì được kiểm soát nhờ các tín hiệu điện.

Sơ đồ trên cho thấy vị trí của thiết bị điều khiển ở từng loại VSD. Đối với VSD cơ học hoặc VSD thuỷ lực, thiết bị điều khiển được đặt giữa mô tơ và máy vận hành. Điều này khiến cho việc bảo dưỡng rất khó khăn.

Đối với VSD điện, toàn bộ hệ thống điều khiển nằm ở khu vực thiết bị điện và chỉ có mô tơ là thuộc khu vực xử lý. Đây mới chỉ là một ích lợi của VSD điện. Các ích lợi khác sẽ được giới thiệu ở phần tiếp sau.


VSD điện chiếm lĩnh thị trường

Hình trên đây chỉ ra bốn lý lẽ quan trọng nhất chứng minh cho việc nên sử dụng VSD điện, đi kèm với các thành phần của thị trường VSD ở châu Âu vào thời điểm năm 1995. Bốn ích lợi chính của việc sử dụng VSD điện được biểu thị trên các đỉnh của đường vận tốc.

Khởi động trực tiếp gây tác dụng ứng suất lên mô tơ và cả các thiết bị điện. Nhưng với VSD điện, khởi động có thể êm hơn, và điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chi phí bảo dưỡng. Các thiết bị xử lý thường được thiết kế nhằm tăng khối lượng sản xuất trong tương lai. Việc thay đổi các thiết bị có vân tốc cố định để có thể tạo ra khối lượng sản xuất lớn hơn mất rất nhiều tiền bạc và thời gian. Với động cơ điện AC, tăng vận tốc từ 5% đến 20% là một việc rất dễ thực hiện, đồng thời có thể tăng được khối lượng sản xuất mà không cần thêm bất cứ một khoản đầu tư nào khác.

Trong nhiều quy trình, khối lượng sản xuất thường xuyên phải thay đổi. Và việc thay đổi khối lượng sản xuất bằng phương tiện cơ học thường kém hiệu quả. Với VSD điện, có thể thay đổi khối lượng sản xuất thông qua việc thay đổi vận tốc của mô tơ. Đặc biệt đối với các ứng dụng máy bơm và quạt, điều này tiết kiệm rất nhiều năng lượng, bởi lực của trục tỉ lệ với lưu lượng theo hàm bậc ba.

Điều khiển tốc độ một cách chính xác bằng VSD điện giúp quy trình có thể hoạt động tốt hơn. Việc điều khiển quy trình một cách tối ưu đem lại chất lượng tốt nhất cho sản phẩm, và điều này đồng nghĩa với ích lợi lớn nhất đối với khách hàng.

Do những lưọi ích như vậy, VSD điện đang chiếm lĩnh thị trường, như chúng ta có thể thấy trên bảng bên phải. động cơ điện AC và DC chiếm hơn 3/4, trong đó riêng động cơ điện AC chiếm hơn một nửa toàn bộ thị trường VSD ở châu Âu năm 1995.


Thị trường động cơ điện AC đang phát triển rất nhanh

Global market 2000: 5000 MUSDAnnual Growth Rate 7%

Biểu đồ trên thể hiện sự phát triển của thị trường VSD điện tới năm 2000. Nhìn trên biểu đồ có thể thấy rằng thị trường động cơ điện AC đang tăng với tốc độ gần 10%/năm, chiếm toàn bộ mức tăng trưởng của thị trường VSD điện. Trong khi đó, tỉ lệ của máy DC trên thị trường ngày càng giảm, và tổng kích cỡ của thị trường DC hầu như không đổi. Nguyên nhân của điều này chính là do sự phát triển của công nghệ của các động cơ xoay chiều AC.

Như đã nêu ở các phần trước, động cơ xoay chiều AC đem lại rất nhiều ích lợi so với các phương pháp điều khiển quy trình khác. Sự khác nhau giữa mô tơ AC và DC là trong cấu tạo của mô tơ DC có một thiết bị chuyển mạch cơ học sử dụng các chổi quét carbon. Những chổi quét này cần phải được bảo dưỡng thường xuyên. Hơn nữa, bản thân thiết bị chuyển mạch cũng làm phức tạp cấu trúc của mô tơ và tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Đó là những lý do chính giải thích tại sao tỉ lệ động cơ điện AC trên thị trường lại ngày một tăng so với máy DC.

2.4. động cơ điện AC: Phương pháp điều khiển hàng đầu

Với tất cả những gì đã trình bày ở trên, có thể nhận thấy rằng động cơ điện xoay chiều AC chính là đối tượng rất quan trọng để áp dụng phương pháp điều khiển. Trong chương này, chúng ta sẽ cùng đi sâu hơn vào các đặc điểm khác nhau của động cơ điện AC, và xem xét các lĩnh vực có thể áp dụng loại máy này.


Các chức năng cơ bản của một động cơ điện AC

Hình vẽ trên đã miêu tả các chức năng cơ bản của một động cơ điện AC. Có 4 thành phần khác nhau trong máy điều khiển mô tơ AC. Đó là: giao diện sử dụng, mô tơ, nguồn cung cấp điện và giao diện quy trình.

Nguồn điện cung cấp lượng điện yêu cầu cho máy; trong đó, một trong những tiêu chuẩn là điện áp cung cấp và tần số của nó. động cơ điện AC biến đổi tần số và điện áp rồi cung cấp chúng cho mô tơ. Quy trình biến đổi này được kiểm soát bằng những tín hiệu từ quy trình hay người sử dụng thông qua giao diện quy trình hay giao diện sử dụng. Điều đó khiến cho máy có thể dễ dàng được nối với các thiết bị điều chỉnh quy trình khác như các hệ thống kiểm soát việc lái xe qua tốc độ.


Đường công suất tải của một mô tơ khi có một động cơ điện AC

Nếu một mô tơ được vận hành mà không có thiết bị biến đổi tần số, đường công suất tải của nó không thể thay đổi được. Nó sẽ tạo ra một mô men quay nhất định tại một vận tốc nào đó, và không thể vượt quá mô men quay tối đa. Với một thiết bị đổi tần số, khi đó có thể có được nhiều lựa chọn khác nhau về tải. Đường tiêu chuẩn, đường 1 có thể được sử dụng liên tục. Các đường khác chỉ dùng trong các giai đoạn nhất định do hệ thống làm mát của mô tơ, theo thiết kế, không đáp ứng nổi việc sử dụng quá mức này.

Các mức công suất tải cao hơn này đôi khi rất cần thiết, ví dụ như trong quá trình khởi động chẳng hạn. Đối với một số ứng dụng nhất định, ở giai đoạn đầu, phải cần tới mô men quay lớn gấp hai lần. Với sự trợ giúp của một thiết bị đổi tần số, điều này hoàn toàn có thể thực hiện được, và như vậy cũng đồng nghĩa với việc có thể đo kích thước một mô tơ qua việc sử dụng nó ở mức bình thường. Đối với khách hàng, đây là yếu tố giúp giảm chi phí đầu tư.

Để có thể áp dụng những đặc điểm này, cần chú ý một điều quan trọng, đó là tải, động cơ điện AC và mô tơ phải tương thích với nhau. Nếu không, mô tơ hoặc máy đổi điện sẽ nóng quá mức và dễ dẫn đến hỏng hóc.


Các đặc điểm của động cơ điện AC giúp điều khiển quy trình tốt hơn

Important features:

■ inputs and outputs■ reversing function■ ramp times

acceleration/deceleration■ variable torque V/Hz settings■ torque boosting■ eliminating mechanical vibrations

■ eliminating mechanical vibrations■ load limits to prevent nuisance

faults■ power loss ride-through■ stall function■ slip compensation■ flying start

động cơ điện AC cũng có những đặc điểm bên trong và các chức năng mà có những lúc rất cần thiết để có thể điều khiển quy trình tốt hơn. Các ví dụ cho những đặc điểm này được liệt kê ở bảng trên. Như đầu vào và đầu ra chẳng hạn, nhiều loại thông tin về quy trình khác nhau có thể được đưa vào máy và do đó máy sẽ điều khiển mô tơ một cách phù hợp. Hoặc, có thể hạn chế tải để tránh xảy ra những lỗi phiền toái và để bảo vệ máy vận hành cùng toàn bộ hệ thống điều khiển.

Trong các phần tiếp sau đây, các đặc điểm đã liệt kê sẽ được trình bày kỹ hơn để mang lại một cái nhìn đầy đủ về ý nghĩa của chúng.

Các đặc điểm bên trong của động cơ điện AC: Sự đảo chiều và khả năng điều khiển mô men quay

Torque control settings

n f

— = torque boosting= variable torque u/f settings

— = eliminating mech. vibrations

deceleration time ta= acceleration time

Reversing with acceleration & deceleration ramps

Đường mô men quay/vận tốc của một mô tơ chỉ có một và phải tính đường này với riêng từng loại mô tơ khác nhau. Đường Tm trên đồ thị là một đường mô men


quay/vận tốc điển hình. Dễ dàng thấy rằng mô men quay của tải đạt tối đa ngay gần vận tốc bình thường.

Mô men quay của tải Tl thường tăng theo vận tốc. Tuỳ vào loại ứng dụng, nó có thể là phương trình tuyến hoặc phương trình bậc hai. Mô tơ sẽ tự động tăng tốc cho tới khi mô men quay của tải và mô men quay của mô tơ bằng nhau. Trên đồ thị, điểm này chính là giao điểm của Tm và Tl. Mô men quay thực tế (Tact) được thể hiện trên trục y và vận tốc thực tế (nact) trên trục hoành.

Đây là những nguyên lý mà dựa vào đó một động cơ có trục trụ tròn quay thông thường hoạt động. Một thiết bị đổi tần số có thể giúp đạt được sự kiểm soát tối ưu đối với mô tơ và toàn bộ hệ thống máy. Điều này sẽ được giới thiệu ở phần sau của tài liệu.

Các đặc điểm bên trong của động cơ điện AC: ride-through và chức năng hoạt

động khi chết máy.

Chức năng ride-through được dùng tới nếu điện áp cung cấp bị mất. Trong trường hợp như vậy, động cơ điện AC sẽ tiếp tục vận hành nhờ sử dụng động năng của mô tơ quay. Máy sẽ được vận hành hết công suất miễn là mô tơ quay và phát năng lượng cho máy. Một động cơ điện AC sẽ giúp bảo vệ mô tơ trong trường hợp bị chết máy với chức năng hoạt động khi gặp trường hợp này. Hoàn toàn có thể điều chỉnh các giới hạn giám sát và chọn cách xử lý của máy đối với tình trạng chết máy của mô tơ. Chức năng bảo vệ được tiến hành nếu cả ba điều kiện sau cùng được đáp ứng:

Tần số của máy phải thấp hơn tần số chết máy đã được đặt trước.Mô men quay của mô tơ phải tăng trên giá trị tối đa cho phép (do phần mềm của

máy tính toán). Phần mềm này tính lượng thay đổi giá trị tại mọi thời điểm phục thuộc


vào các yếu tố khác nhau như nhiệt độ của mô tơ. Nếu điều kiện 1 và 2 được đáp ứng, mô tơ sẽ thuộc khu vực chết máy trên biểu đồ.

Điều kiện cuối cùng là mô tơ đã ở trong tình trạng chết máy trong một khoảng thời gian dài hơn thời gian mà người sử dụng đặt trước.

Các đặc điểm bên trong của động cơ điện AC: Bù độ chễ và khởi động lại (flying

start)

Nếu mô men quay của tải mô tơ tăng, vận tốc của mô tơ sẽ giảm như trên biểu đồ bên trái. Để bù lại độ chậm đi này, đường mô men quay/vận tốc có thể được sửa đổi bằng thiết bị đổi tần số sao cho mô men quay tăng ngang bằng với vận tốc ban đầu.

Đặc điểm flying start được sử dụng khi một mô tơ được nối với một bánh đà (fly wheel) hoặc một tải có quán tính lớn. Nếu mô tơ và bánh đà đang quay, năng lượng được đưa vào mô tơ, thiết bị biến đổi tần số sẽ đặt vào đó một điện áp và tần số chính xác. Đưa năng lượng vào một mô tơ mà không có động cơ điện AC với đặc điểm flying start trong một tình huống như vậy sẽ gây ra nhiều trục trặc.


Các đặc điểm về môi trường và tương thích điện từ (EMC) của động cơ điện AC

Bất cứ một hệ thống nào cũng phải chịu những tác động của môi trường như độ ẩm hay các nhiễu loạn điện. Mô tơ có trục trụ tròn quay rất chắc chắn và có thể sử dụng được trong những điều kiện rất khắc nghiệt. Độ bảo vệ IP 54 bảo đảm rằng nó có thể hoạt động trong một môi trường bụi bặm và rằng nó có thể chịu được nước nhỏ vào từ bất cứ một hướng nào.

Thiết bị đổi tần số thường có độ bảo vệ IP 21. Điều này có nghĩa là không thể chạm vào các bộ phận đang hoạt động và nược nhỏ theo phương thẳng đứng sẽ không thể gây ra bất cứ hỏng hóc nào. Nếu cần phải có một độ bảo vệ cao hơn, nó cũng có thể đạt được, ví dụ như bằng cách lắp thiết bị bên trong một vỏ với độ bảo vệ yêu cầu. Trong các trường hợp như vậy, nhất thiết phải đảm bảo rằng nhiệt độ bên trong vỏ không vượt quá giới hạn cho phép.

Một đặc điểm về môi trường quan trọng khác là tính tương thích điện từ (EMC). Quan trọng là hệ thống máy phải đáp ứng các chỉ dẫn của Liên minh châu Âu (EU). Điều đó có nghĩa rằng hệt thống máy có thể chịu được các nhiễu loạn dẫn và bức xạ, và rằng bản thân nó không truyền bất cứ một nhiễu loạn dẫn và bức xạ nào cho nguồn điện hoặc môi trường xung quanh. Nếu bạn cần biết rõ thêm về các chỉ dẫn EMC và các tác động của chúng đối với máy, hãy xem Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật ABB 2, phần hướng dẫn về EMC.


2.5. Các ích lợi kinh tế

Có rất nhiều máy móc vận hành không có VSD

Hiện tại, có rất nhiều loại mô tơ được bán ra mà không có thiết bị điều khiển tốc độ AC. Biểu đồ trên cho thấy bao nhiêu mô tơ dưới 2.2 kW có thiết bị đổi tần số và bao nhiêu mô tơ không có thiết bị điều khiển tốc độ AC được bán ra. Chỉ có 3% số mô tơ có thiết bị đổi tần số được bán mỗi năm, còn lại 97% là mô tơ không có động cơ điện AC.

Điều này thật đáng ngạc nhiên nếu xem xét những gì mà chúng ta đã đề cập đến trong tnhững phần trên hay nghiên cứu kỹ hơn về chi phí của động cơ điện AC so với các phương pháp điều khiển thông thường. Nhưng trước tiên hãy điểm lại những đặc điểm kỹ thuật của động cơ điện AC so với các phương pháp khác.

Những sự khác biệt về kỹ thuật giữa động cơ điện AC và các hệ thống khác


Công nghệ động cơ điện AC hoàn toàn khác so với các phương pháp điều khiển khác, đơn giản hơn. Sự khác biệt ấy có thể ví với sự khác biệt giữa khí cầu zeppelin và một chiếc máy bay hiện đại. Hay chúng ta cũng có thể so sánh công nghệ động cơ điện AC với bước phát triển từ một chiếc đĩa mềm (floppy) với một đĩa CD-Rom. Mặc dù đó chỉ là một phương thức lưu trữ thông tin đơn giản, một chiếc đĩa mềm fllopy không thể chứa được dù chỉ một phần (fraction) của lượng thông tin trong một chiếc đĩa CD- Rom .

Lợi ích có được từ cả hai sự cải tiến này nhìn chung ai cũng biết. Và tương tự như vậy, công nghệ động cơ điện AC dựa trên một công nghệ hoàn toàn khác so với các phương pháp điều khiển trước đây. Trong tài liệu này, chúng tôi đã giới thiệu các ích lợi của động cơ điện AC so với các phương pháp điều khiển đơn giản đó.

Với một động cơ điện AC, không cần có bất cứ một bộ phận cơ học nào

Để có thể có một sự so sánh hợp lý về chi phí, chúng ta cần phải nghiên cứu cấu trúc của các phương pháp điều khiển khác nhau. Chúng ta đã từng nhắc đến máy bơm làm một ví dụ. ở các phương pháp truyền thống, luôn phải có một bộ phận cơ và một bộ phận điện.

ở van tiết lưu, bạn cần có một cầu chì, vật tiếp xúc và lò phản ứng trong phần điện tử, và van trong phần cơ. ở thiết bị điều khiển bật tắt, cũng có các thành phần thiết bị điện tương tự, còn bên phần cơ, có một thùng ứng suất. động cơ điện AC đưa ra một giải pháp mới: Không cần phải có một bộ phận cơ học nào nữa, bởi phần điện tử đã đảm nhiệm toàn bộ việc điều khiển.

Khi xem xét vấn đề chi phí, chúng ta có thể thấy được thêm một ích lợi nữa. Đó là với một động cơ điện AC, chúng ta có thể sử dụng một mô tơ 3 pha, nghĩa là rẻ hơn


rất nhiều so với mô tơ 1 pha như trong các phương pháp điều khiển khác. Trong khi đó, chúng ta vẫn có thể sử dụng nguồn 1 pha 220V đối với công suất dưới 2.2 kW.

Các yếu tố ảnh hưởng tới chi phí

Bảng trên cho thấy một sự so sánh giữa các đặc điểm của các phương pháp điều khiển thông thường với động cơ điện AC, cũng như các tác động của chúng tới chi phí. Các phương pháp điều khiển thông thường bao gồm cả các bộ phận điện và cơ, mà thường phải mua chúng một cách tách biệt. Trong trường hợp này chi phí thường cao hơn so với mua tất cả mọi thứ cùng một lúc.

Hơn nữa, các bộ phận cơ hao mòn rất nhanh. Điều này trực tiếp ảnh hưởng tới các chi phí bảo dưỡng, và về lâu dài, việc bảo dưỡng sẽ chiếm một phần chi phí rất lớn. Trong các phương pháp điều khiển thông thường, cũng có cả các bộ phận điện, Như vậy, chi phí lắp đặt ít nhất sẽ lớn gấp đôi khi có các loại thành phần khác nhau so với chỉ có một loại.

Và điều cuối cùng nhưng không kém quan trọng, đó là điều khiển bằng cơ học rất tốn năng lượng, trong khi động cơ điện AC lại rất tiết kiệm năng lượng. Điều này không chỉ ảnh hưởng tới chi phí, mà còn góp phần bảo vệ môi trường do giảm lượng khí thải từ các nhà máy điện.


Các chi phí đầu tư: Thành phần cơ và điện

Biểu đồ trên đã tổng kết toàn bộ các chi phí. Khoảng thời gian thông thường cho các chi phí vận hành được tính đối với loại đầu tư này là 10 năm. ở đây, các chi phí vận hành được định giá theo trị giá hiện tại với 10% lãi suất.

Về lâu dài, phương pháp thông thường sẽ đắt gấp đôi so với thiết bị biến đổi tần số. Hầu hết số chi phí tiết kiệm được khi có một động cơ điện AC là từ chi phí vận hành, đặc biệt là sự tiết kiệm năng lượng. Chính trong khâu lắp đặt có thể đạt được mức tiết kiệm trong từng khâu là cao nhất, và có thể thấy được ngay mức tiết kiệm này khi máy được lắp đặt xong.

Theo biểu đồ trên, rất khó có thể hiểu được tại sao chỉ có 3% số mô tơ bán ra có lắp thiết bị biến đổi tần số.

Chi phí lắp đặt: van tiết lưu và động cơ điện AC.

Throttling AC drive

Installation material 20 USD 10 USD

Installation work 5 h X 65 USD =325 USD

1 h X 65 USD =65 USD

Commissioning work

1 h * 65 USD =65 USD

1 h X 65 USD =65 USD

Total 410 USD 140 USD

Savings in installation: 270 USD!

Tiết kiệm trong chi phí lắp đặt là 270 USD!


Chi phí vận hành: Bảo dưỡng và năng lượng chạy máy

Savings in one year: 185 USD!

Throttling AC Drive saving 50%

Power required 0.75 kW 0.37 kW

Annual energy 4000hours/year 3000 kWh 1500 kWh

Annual energy cost with 0.1 USD/kWh

300 USD 150 USD

Maintenance/year 40 USD 5 USD

Total cost/year 340 USD 155 USD

Tiết kiệm được 185 USD trong một năm!Rất nhiều cuộc khảo sát và các thí nghiệm đã chứng minh rằng có thể dễ dàng

tiết kiệm được 50% năng lượng với một động cơ điện AC. Điều này có nghĩa là nếu một van tiết lưu cần 0.75 kW điện, thì với một động cơ điện AC sẽ chỉ còn là 0.37 kW. Nếu một cái bơm hoạt động 4000 giờ/năm, van tiết lưu sẽ cần 3000 kWh điện trong khi động cơ điện AC là 1500 kWh điện trong một năm.

Để có thể tính được số tiền tiết kiệm được, chúng ta phải nhân lượng năng lượng tiêu thụ với giá năng lượng (giá này ở mỗi miền lại khác nhau). ở đây, mức giá là 0.1 USD/kWh. Như đã đề cập ở các phần trước, các bộ phận cơ hao mòn rất nhanh và điều đó giải thích tại sao chúng cần phải được thường xuyên bảo dưỡng. Ước tính rằng nếu van tiết lưu cần 40 USD/năm cho dịch vụ bảo dưỡng thì chi phí này đối với một động cơ điện AC chỉ là 5 USD. Thậm chí trong rất nhiều trường hợp, còn không cần phải bảo dưỡng thiết bị biến đổi tần số.

Do đó, tổng số tiền tiết kiệm trong chi phí vận hành sẽ là 185 USD, tương đương với gần một nửa giá của một thiết bị máy đổi tần số. Điều này có nghĩa là thời gian hoàn vốn của thiết bị đổi tần số là 2 năm. Vì thế điều rất đáng xem xét là: Thay vì phải trả phí dịch vụ hàng năm cho một chiếc van đã cũ kỹ, sẽ có lợi hơn nhiều nếu thay đổi toàn bộ hệ thống sang một hệ thống điều khiển dựa vào động cơ điện AC.


So sánh tổng chi phí

Price comparison for pumps with operational and installation costs

* Operational costs are given In today’s values (10% interest rate over 10 years)

Total savings over 10 years: 1562 USD!

Tổng mức tiết kiệm trong 10 năm là 1562 USD!Biểu đồ trên đã tổng kết toàn bộ các chi phí. Khoảng thời gian thông thường cho

các chi phí vận hành được tính đối với loại đầu tư này là 10 năm. ở đây, các chi phí vận hành được định giá theo giá trị hiện tại với 10% lãi suất.

Về lâu dài, phương pháp thông thường sẽ đắt gấp đôi so với thiết bị biến đổi tần số. Hầu hết số chi phí tiết kiệm được khi có một động cơ điện AC là từ chi phí vận hành, đặc biệt là sự tiết kiệm năng lượng. Chính trong khâu lắp đặt có thể đạt được mức tiết kiệm trong từng khâu là cao nhất, và có thể thấy được ngay mức tiết kiệm này khi máy được lắp đặt xong.


CHƯƠNG IIIPHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP3.1 Tiết kiệm năng lượng của quạt:

Năng lượng có thể được tiết kiệm bằng việc điều khiển tốc độ các quạt lớn cung cấp lưu lượng gió thay đổi là rất đáng kể. Trong các hệ thống khi áp lực tỷ lệ với bình phương của lưu lượng, hiệu suất của quạt giữ không đổi ở mọi tốc độ. Công suất tiêu thụ bởi các quạt tuân theo qui luật quạt, tức là công suất là 1 hàm bậc 3 của tốc độ. Điều khiển tốc độ đặc biệt ưu điểm khi quạt hoạt động tại dải lưu lượng tương đối thấp.

Với các quạt, công suất tiêu hao phụ thuộc vào tốc độ, tăng tỷ lệ lập phương với tốc độ. Lưu lượng khí biến đổi tuyến tính với tốc độ.

Hình dưới đây mô tả đường đặc tính kỹ thuật của động cơ trước và sau khi lắp hệ thống điều chỉnh tốc độ:

Hình 3: Đặc tính kỹ thuật của động cơ:1. Động cơ nguyên thuỷ.2. Động cơ với bộ điều chỉnh tốc độ.

Với điều khiển tốc độ, ta có:PxVar = Pn * fVar * 1/Eff.Var

Với điều khiển đam-pơ, ta có:PxDr = Pn * fDr * 1/Eff.Dr

Chương 3 - Phương pháp phân tích Trang 35

Do đó công suất tiết kiệm được sẽ là:

AP = PxDr - PxVar

Các ký hiệu trên tương ứng với:PxVar : Công suất điện yêu cầu trong điều khiển tốc độ.PxDr : Công suất điện yêu cầu trong điều khiển đam-pơ.Pn : Công suất cơ định mức ứng với lưu lượng khí định mức.fVar : Hệ số giảm thấp công suất của điều khiển tốc độfDr : Hệ số giảm thấp công suất của điều khiển đam-pơ.Eff.Var, Eff.Dr: Hiệu suất của hệ truyền động điều khiển tốc độ và điều khiển

đam-pơ.AP : Công suất tiết kiệm được.

Hiệu quả về điều khiển dòng không khí của 2 phương pháp không khác nhau nhiều nhưng việc giảm tiêu thụ năng lượng, giảm áp lực không khí là rất đáng kể.

Trong thực tế của các nhà máy điện đang vận hành ở Việt Nam điều chỉnh lưu lượng của các quạt ly tâm bằng chặn đam-pơ là dạng đang được áp dụng. Việc thay thế phương thức điều chỉnh này sang điều chỉnh bằng điều chỉnh tốc độ mang lại hiệu quả kinh tế cao.

3.2 Tiết kiệm năng lượng của bơm:

Bơm luôn được thiết kế theo lưu lượng lớn nhất. Bơm và các thiết bị đi kèm của nhà máy như đường ống, van, và bồn chứa được thiết kế với lưu lượng nước bơm lớn nhất. Để xác định khả năng lớn nhất của nhà máy nước, các điểm sau phải được xem xét:

□ Dự phòng khi nhu cầu tăng.□ Tăng khả năng bơm trong một vài trường hợp ngoại lệ như khi bồn chứa cạn

hoặc bơm đầy lại.

Có một vài hình thức điều khiển. Lưu lượng phải được điều chỉnh tuyến tính với nhu cầu nước bơm biến đổi.

Điều khiển tốc độ với hệ TĐĐBĐTĐ kinh tế hơn bất kỳ một dạng điều khiển nào khác. Lưu lượng nước bơm có thể được điều chỉnh bằng các phương pháp sau:


□ Điều khiển chặn bằng van□ Điều khiển đóng mở bơm□ Điều khiển tốc độ, ví dụ với TĐĐBĐTĐ.

Điều khiển chặn hoặc tiết lưu vẫn là dạng điều khiển phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp ngày nay. Tuy nhiên hiệu suất của nó rất thấp khi so sánh với điều khiển tốc độ. Trong nhiều trường hợp, năng lượng tiết kiệm trong điều khiển tốc độ chiếm tới hơn 50%. Bơm trong hệ thống nước và nước thải thường được điều khiển bằng phương pháp đóng mở. Hiệu suất của phương pháp này cũng không cao, ngoài ra chấn động do mở và đóng thường xuyên có thể gây ra hỏng hóc cho đường ống và các thiết bị khác của nhà máy.

Năng lượng không được uổng phí để tạo áp lực nước cao không cần thiết. Điều khiển chặn có nghĩa là dòng chảy trong đường ống được chặn bởi van. Điều này làm lãng phí năng lượng, bởi vì bơm luôn hoạt động với áp suất cao do van tạo ra.

TĐĐBĐTĐ làm giảm chi phí đầu tư. Cần ít bơm hơn. Điều khiển lưu lượng nước thường được thực hiện bằng hai hoặc nhiều bơm kích cỡ khác nhau lắp song song. Điều khiển từng bước thực hiện bằng cách chạy lần lượt các bơm. Điều khiển này có thể nâng cấp với chi phí giảm đáng kể nếu bơm lớn nhất được trang bị TĐĐBĐTĐ. Trong nhiều trường hợp, chỉ cần 1 bơm này đã có thể thay thế hệ thống van và một phần đường ống.

Giảm nhu cầu bồn chứa. Bồn áp lực và bồn nước cao sử dụng để tạo 1 áp lực không đổi trong đường ống và các thiết bị khi bơm chạy gián đoạn. Nếu máy bơm được trang bị TĐĐBĐTĐ, bồn chứa có thể đựơc giảm kích thược hoặc hoàn toàn loại bỏ. Kết quả điều khiển khiển đạt được đã tạo ra một áp lực không đổi tại phía nguồn tiêu thụ.

Tiết kiệm trong chi phí phân phối điện. Dòng khởi động, lấy từ lưới cung cấp cho bơm có TĐĐBĐTĐ chỉ là 1 phần nhỏ so với trường hợp khởi động trực tiếp. Trên quan điểm này, thiết bị phân phối điện có thể được thiết kế với kích cỡ nhỏ hơn và tất nhiên giá thành cũng rẽ hơn.

Giảm chi phí bảo dưỡng. Khi TĐĐBĐTĐ được sử dụng, bơm đường ống và các van sẽ bị ăn mòn ít hơn. Điều này làm tăng tuổi thọ và yêu cầu bảo dưỡng ít hơn:


□ áp lực tĩnh giảm do hệ thống không cần hoạt động ở áp lực nước cao liêntục như trong điều khiển chặn dòng

□ Với điều khiển tốc độ mềm mại thì áp lực động thấp hơn hẳn so với kỹ thuật điều chỉnh đóng mở ngắt quãng. Các sóng áp lực làm ăn mòn đường ống và các thiết bị liên quan có thể tránh được do đó tuổi thọ tăng có thể tới gấp đôi.

3.3 Phương pháp khảo sát và thu thập số liệu

Trong nhà máy nhiệt điện có rất nhiều động cơ khác nhau. Đối với từng động cơ, các thông số về vị trí, điện áp, công suất và chế độ làm việc cần phải được xem xét một cách kỹ càng và sau đó đề ra phương án cải tạo thích hợp.

Các thông số cần thu thập cho tính toán tiết kiệm năng lượng của các động cơ là:1. Mật độ và nhiệt độ của không khí.2. Lưu lượng gió trung bình của quạt.3. áp lực định mức.4. áp lực ổn định tuyệt đối tại cổ hút.5. Hiệu suất trung bình của quạt.6. Hiệu suất truyền tải.7. Công suất trung bình của động cơ.8. Hiệu suất trung bình của bộ biến đổi tần số.9. Tổng thời gian làm việc trong năm.10. Giá thành điện năng.11. Thời gian làm việc tại các tốc độ gió khác nhau (%).

3.4 Phân tích kinh tế

Với những thông số thu thập được, hiệu quả tiết kiệm năng lượng của 1 năm mang lại của từng phương án cải tạo (A) được tính toán.

Với mỗi phương án cải tạo khác nhau, chi phí thiết bị và chi phí lắp đặt (P), chi phí vận hành và bảo dưỡng (C) cần được tính toán.

Thời gian thu hồi vốn của mỗi phương án (n') được tính toán dựa trên công thức sau:

A - C = P

i(1 + i)n'

(1+i)n'-1

Tuỳ vào giá thành điện năng, chế độ làm việc của các động cơ và hệ số triết khấu, thời gian thu hồi vốn của mỗi động cơ có thể khác nhau. Dựa vào những tính toán trong thực tế các công trình đã áp dụng phương pháp này, thời gian thu hồi vốn


của phương án lắp bộ điều chỉnh tốc độ cho các động cơ rô to dây quấn thường từ 1,5 đến 2 năm.


CHƯƠNG IVCHẾ ĐỘ VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CỦA BA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHẠY THAN4.1 Hiện trạng về nhu cầu v^ cung ứng điện năng4.1.1 Nhu cầu về công suất vạ khả năng đáp ứng

Trong giai đoạn 2001-2004, tổng công suất đặt của các nguồn điện đó tăng 5.100 MW, từ 6.192 MW năm 2000 lên 11.249 MW năm 2004, tăng 1,8 lần.

Về công suất phát cực đại.

Công suất cực đại tăng gấp 3 lần, từ 2796 MW năm 1995 lên tới 8283 MW năm 2004, đạt tốc độ tăng tr-ởng bình quân lụ 13%/năm. Tốc độ đạt cao nhất trong cả giai đoạn đạt 15,9% năm 2002. Diễn biến tăng tr-ởng công suất cực đại từng năm trong cả giai đoạn 2000- 2004.

Bảng 4.1. Diễn biến tăng tr-ởng công suất phát cực đại giai đoạn 2000-2004.

Hạng TLC 2000 2001 2002 2003 2004Cóng suất CJC đại (MW) 4S9S 5055 6552 7400 0263Tăng Tướng (%J 13.1 15.6 159 13.1 11.8

Đến tháng 7/2005, Pmax toụn HTĐ đạt 8825MW Theo thống kê của Trung tâm điều độ quốc gia, trong các năm 2001-2004 vụo một số giờ cao điểm, hệ thống điện toụn quốc phải sa thải một l-ợng phụ tải khá lớn do thiếu công suất đỉnh (khoảng từ 200MW đến 300MW).

Hình 4.1 Cơ cấu công suất đặt và điện năm năm 2004.

4.1.2 . Phân tích đồ thị phụ tải điển hình ngạy, tuần, quý, tháng, năm của toạn

quốc vạ các miền.

a) Biểu đồ phụ tải ngụy điển hình

Biểu đồ ngụy điển hình toụn quốc:

Chương 4 - Tổng quan về nhà máy nhiệt điện chạy than - VSD Trang 40

Biểu đồ phụ tải điện topn quốc có xu h-ớng ngpy cpng đầy lên trong giai đoạn từ 1996-2004. Một số đặc điểm chính:

□ Tốc độ tăng tr-ởng điện năng vpo giờ ban ngpy (từ 8 h -17h) nhanh hơn tốc độ tăng tr-ởng điện năng vpo giờ cao điểm. tính tại thời điểm 11h tr-a, tốc độ tăng trung bình 2.17%/năm, đặc biệt năm 2003 chênh lệch tốc độ so với 2002 lên đến 4.4%.

□ Cực đại cao điểm tối vpo mùa hè có xu h-ớng chuyển từ 19h sang 20h bắt đầu từ năm 2001.

□ Tỷ lệ giữa thấp/cao điểm (Pmin/Pmax) của hệ thống cũng tăng dần từ 0.511 năm 1996 lên 0.595 năm 2004 vpo mùa hè vp t—ơng ứng lp 0.454 năm 1996 vp 0.521 năm 2004 vpo mùa đông. Biểu đồ dần đầy hơn.

□ Phụ tải đỉnh ban ngpy(10h sáng) có xu h-ớng tăng nhanh vp đã nhiều lúc cao hơn phụ tải đỉnh buổi tối. Nh- vậy công suất phụ tải cực đại của hệ thống có xu h-ớng chuyển dịch phụ tải đỉnh từ buổi tối (18-19h) sang phụ tải cực đại ban ngpy (11h), tạo ra 2 đỉnh. Sự chênh lệch giữa cao điểm tối vp ngpy có xu h-ớng giảm dần. Năm 2004, trên topn quốc cao điểm ngpy đạt xấp xỉ cao điểm tối, đặc biệt lp những tháng mùa hè (đạt 97%). Nhu cầu tiêu thụ điện năng vpo ban ngpy tăng nhanh rõ rệt có thể giải thích do những nguyên nhân sau:

- Tỉ trọng điện tiêu thụ cho ngpnh công nghiệp trong tổng điệnth-ơng phẩm ngpy cpng tăng( năm 2004 tỉ lệ npy lp 45,2%). Nếu tỉ lệ điện tiêu thụ cho công nghiệp trong tổng điện th-ơng phẩm tiếp tục tăng thì biểu đồ ngpy ở tất cả các miền sẽ có xu h-ớng chuyển dịch cao điểm sang ban ngpy trong những năm tới.

- Nhu cầu sử dụng điện cho điều hop. ở các cơ quan, khách sạn ...ngpy cpng tăng đặc biệt vpo những tháng mùa hè.

Chênh lệch giữa cao vp thấp điểm của biểu đồ năm 2004 của Topn quốc vp các miền nh- sau:

PminỉPmax Toàn quốc Mién Bác Miền Trung Mién Nam

- Aítìđ đông 0.530 0.451 0.42S 0.616

- Mìưi hè 0.600 0.561 0.531 0.640

Biểu đồ ngpy lpm việc điển hình mùa hè vp mùa đông của HTĐ Topn quốc giai đoạn 1996-2004 đ-ợc thể hiện trong hình 1.3 -:- 1.6

Biểu đồ phụ tải ngpy điển hình của các miền: So với Miền bắc vp Miền Trung, biểu đồ phụ tải ngpy của Miền Nam có hình dáng bằng phẳng hơn. Vpo các tháng mùa khô, biểu đồ phụ tải ngpy của HTĐ Miền Nam đã chuyển dịch sang cao điểm ngpy.


Một trong những nguyên nhân lpm khác biệt hình dáng biểu đồ của Miền Nam so với Miền Bắc vp. Trung lp. tỉ trọng điện tiêu thụ cho ngpnh công nghiệp ở Miền Nam chiếm trên 50% điện th-ơng phẩm, trong khi đó tỉ lệ np.y ở miền Bắc vp. miền Trung d-ới 40%.

Hệ số phụ tảiHệ số phụ tải năm (LF) của HTĐ topn quốc có trị số trong khoảng 0.61 đến 0.64

vp. có xu h-ớng tăng dần theo từng năm trong cả giai đoạn 1996-2004. Diễn biến hệ số phụ tải topn quốc đ-ợc thể hiện ở bảng 1.3. Theo số liệu thống kê về hệ số phụ tải điện theo các miền Bắc, Trung vp. Nam trong 1996-2004, HTĐ miền nam có hệ số phụ tải năm cao nhất, sau đó đến miền Trung vp. miền Bắc. Năm 2004, hệ số phụ tải năm của miền Nam lp. 67,8%; miền Trung lp. 58,5% vp. miền Bắc 57,2%.

Bảng 4.2. Hệ số phụ tải HTĐ To^n quốc 1996-2004

Hình 4.2 Biểu đồ ngày làm việc toàn quốcBiếu đõ điên hlnh ngây ừĐ 1 -20041 mua Hè) Beèu Sỉ đi/i. ng3T I’D 1906-2004 BÚ3 Đông

Hình 4.3 Biểu đồ ngày làm việc Miền Bắc

BỈÍII đổ ngây mil a hẽMTB Miển ÊÍ1C 1996-2004 Biếu Đó £HŨ3 đẺQỊỊ HTĐMÌM] Bac ÍỌ96-20Ũ4

2 3 4 8 6 7 8 9 in 11 12 13 14 1S 16 17 18 19 2D 2.1 22 2 3 24 Gio


Hình 4.3 Biểu đồ ngày làm việc Miền Trung

Hình 4.3 Biểu đồ ngày làm việc Miền Nam

Đánh giá sự chuyển dịch của phụ tải cao thấp điểmTrong giai đoạn 1996-2004, phụ tải cực đại của hệ thống vẫn xảy ra vgo thời

điểm tối (18-20h), thgnh phần phụ tải ánh sáng sinh hoạt chiếm chủ đạo trong giờ cao điểm. Trên cơ sở phân tích biểu đồ phụ tải cực đại trên phạm vi togn quốc vg các miền, cho thấy rằng cao điểm hệ thống có xu h—ớng đỉnh ban nggy cao lên, phụ tải nggy đầy lên.

Trong đó miền Nam năm 2003 vg 2004 có cao điểm tr-a v-ợt hơn tối. Có ba nguyên nhân chính tạo nên sự chuyển dịch đó nh- sau:

i- Thay đổi cơ cấu tiêu thụ điện trong hệ thống:ở đây xét tới ba thgnh phần phụ tải có tỉ trọng lớn trong cơ cấu tiêu thụ điện lg

phụ tải công nghiệp, tiêu dùng dân c- vg th-ơng mại & dịch vụ. Tỉ trọng phụ tải công nghiệp có xu h-ớng tăng dần từ 38% năm 1996 lên tới 43% năm 2003, trong khi đó phụ tải dân dụng có xu h-ớng giảm từ 50% xuống còn 46% vg phụ tải dịch vụ th-ơng mại tăng rất nhanh từ 3,5% lên tới 9%. Công suất cực đại của phụ tải công nghiệp vgo lúc10 h sáng vg phụ tải đỉnh của dân dụng vgo 18 h (mùa đông) -19 h (mùa hè), còn phụ tải dịch vụ th-ơng mại tăng nhanh góp phần lgm tăng thêm cao điểm ban nggy


của hệ thống. Hình 1.7 minh hoạ biểu đồ phụ tải toun quốc năm 2003 phân theo các tlụinh phần phụ tải.

ii- Thay đổi chế độ lum việc của các ngLinh tiểu công nghiệp có tiêu thụ điện lớn bao gồm các ngpnh:

Chế biến thực phẩm (18.4%), Dệt (15%); Xi măng (11.4%); Hoá chất (11%) vu Kim loại (10%). Nhìn chung hình dáng biểu đồ phụ tải của các ngunh lu khá giống nhau, tiêu thụ điện năng lớn vuo các giờ ban nguv (8-16 h) vu giảm mạnh vuo cao điểm tối, riêng ngunh xi măng biểu đồ bằng phẳng hơn trong cả Iiguv. Do đó, tổng hợp biểu đồ phụ tải các ngunh tiểu công nghiệp sẽ cho thấy biểu đồ phụ tải công nghiệp có hình dáng tăng cao vLo các giờ ban ngLy (8-16 h) vL đạt tới giá trị cực đại vLo lúc 10 h sáng, vL đồ thị bằng phẳng hơn vLo cao điểm tối vL ban đêm.

iii- Kết quả áp dụng một số ch-ơng trình quản lý phụ tải:Một số ch-ơng trình DSM đ-ợc áp dụng nh-: lắp đặt công tơ TOU, chiếu sáng,

điều chỉnh phụ tải trực tiếp... góp phần đáng kể giảm phụ tải đỉnh buổi tối.

4.1.2. Nhu cầu về điện năng vp khả năng đáp ứng.

Điện sản xuất tăng từ 27,040 tỷ kWh (năm 2000) lên đến 46,790 tỷ kWh năm 2004, tốc độ tăng bỡnh quõn là 14,7%. Về cơ cấu điện năng sản xuất, tỷ trọng sản lượng thủy điện giảm dần từ 54,8 % năm 2000 cũn 37,8% năm 2004. Sản lượng tua bin khí, đặc biệt là TBK chạy khớ ngày một tăng, sản lượng điện sản xuất từ khí đốt tăng từ 4,356 tỷ kWh năm 2000 lên đến 14,6 tỷ kWh năm 2004 ứng với tỷ trọng tăng từ 16,4% lên 31,7%. Năm 2004 do phụ tải tăng cao và các nhà máy điện được xây dựng theo hỡnh thức BOT đi vào vận hành làm cho lượng điện mua ngoài tăng lên đáng kể từ 1,635 tỷ kWh năm 2000 lên 6,033 tỷ kWh năm 2004 (cơ cấu sản xuất điện năm 2004 và giai đoạn 2000-2004 trong hỡnh 1 và phụ lục 2).

Trong những năm qua sản lượng điện thương phẩm cung cấp cho các ngành kinh tế và sinh hoạt của nhân dân không ngừng tăng lên, tốc độ tăng trưởng bỡnh quõn trong giai đoạn 2000-2004 là 15,3%, cao hơn so với 14,9%/năm giai đoạn 1996-2000. Điện thương phẩm tăng từ 22,4 tỷ kWh năm 2000 lên tới 39,7 tỷ kWh năm 2004, trong 4 năm tăng gấp 1,76 lần đảm bảo cơ bản cung cấp đủ điện cho nền kinh tế vL đời sống nhân dân. Ước tính 10 tháng đầu năm 2005, điện th-ơng phẩm đạt 37,298 tỷ kWh với tăng tr-ởng khoảng 13,8% so với cùng kỳ năm tr-ớc.

Do điện tiêu thụ tăng tr-ởng quá nhanh, dẫn tới hệ thống l-ới điện truyền tải vL phân phối bị quá tải, phải tiến hLnh chống quá tải cục bộ một số khu vực. Cơ cấu tiêu thụ điện giai đoạn 2000-2004 và kế hoạch 2005 chi tiết cho trong bảng dưới đây.


Bảng 4.3. Cơ cấu tiêu thụ điện

STT Danh Mục 2000 2001 2002 2003 2004KH

20051 Điện Tiéu Thụ (GWh)1 Nông nghiệp 423.3 435.2 5056 561.8 550.6 6402 Công nghiệp 9088.4 10503.2 12681.2 15290.2 17896.3 203553 T.Mại & K/Sạn, Nh/Hàng 1083.7 1251.3 1373.1 1513.3 1777.7 19694 Quàn lý & T.dùng dán cư 10935.6 12651.1 14333.2 15953.3 17654.6 196415 Các hoạt động khác 317.7 980.0 1341.7 1538.1 1317.4 18706 Tổng thương phàm 22404 26851 30235 34907 39697 444757 Tỳ lẹ điện TT&PP (%) 14.0 14.0 13.4 12.7 12.1 12II Cơ cẩu Tiêu Thụ (%}1 Nông nghiệp 1.9 1.8 1.7 1.6 1.4 1.42 Công nghiệp 40.6 40.6 41 9 43.8 45.1 45.83 T.Mại & K/Sạn, Nh/Hàng 4.8 4.8 4.5 4 3 4.5 4.44 Quàn lý & T.dùng dân cư 49.0 48.9 47.4 45.7 44.5 44.25 Các hoạt động khác 3.6 3.8 4.4 4.5 4.6 4.2

1.3 Tình hình sản xuất điện1.3.1 Đánh giá cơ cấu giá thinh sản xuất điện của các nhi máy hiện có.Các nhà máy điện của EVN đang vận hp.nh trong hệ thống điện Việt Nam tính

đến nay bao gồm: 10 nhi máy thuỷ điện (ch-a kể các thuỷ điện nhỏ), 3 nhi máy nhiệt điện chạy than, 2 nhi máy nhiệt điện chạy dầu, 2 nhi máy tua bin khí vi một số Diesel. Còn lại li các nhi máy điện ngoii nginh ( BOT, IPP ...) sản xuất vi bán điện cho EVN.

Trong giai đoạn 2001-2004, trung bình hing năm tỷ trọng nguồn thuỷ điện chiếm phần lớn trong tổng điện năng sản xuất : Từ 38% đến gần 60%, tiếp theo li Tua bin khí vi Điezel: chiếm trung bình khoảng 30%. Tuy vậy, tỷ trọng chi phí nhiên liệu chiếm khá lớn trong giá thinh sản xuất chung, hầu hết các năm đều chiếm trên 50%.

Giá thinh theo khoản mục của các nhi máy hiện có năm 1999-2000 ở mức 255 - 320 đ/kWh, các năm trong giai đoạn 2001-2005 dao động từ 300 - 400 đ/kWh. Trong đó các thinh phần tiền l-ơng, chi phí dịch vụ mua ngoii vi chi phí khác gần nh- giữ nguyên không thay đổi giữa các năm. Thinh phần chi phí thay đổi tăng lên theo các năm li chi phí nhiên liệu từ 133 đ/kWh đến 236 đ/kWh giai đoạn năm 1999-2005.

Giá thinh của toin bộ các nhi máy theo các năm đ-ợc cho trong bảng sau


Bảng 4.4. Giá th^nh theo khoản mục của các nhi máy hiện có của EVN

Các yếu tô 1999 2000 2001 2002 2003 2004 KH2Ũ051. Nnien liệu 132.8 182.0 170.1 156.1 155.6 184.4 235.92. Vạt liệu 2.1 2.2 2.0 ■ 2 2 ■ 2.8 3.1 ■ 3.63. Ti'tn lương và BHXH... 5.9 6.5 6.8 6'6 6.5 ■ 6.4 ■ ■ 6.54. Kháu hao TSCĐ 79.9 87.2 ■ 89.3 ■ Í3Í6 ì 20.6 107.2 ■ 104.1J. CP sừa chửa lớn 13.5 14.8 8.4 ÌZ6 ■ ■ iá.o' 20 5 ■ 23.76. CP dịch vụ mua ns oài 0.4 0.4 0.6 ■ 0'6 ■ D.5 ■ 0.5 ■ ■ 0.57. Chi phí bâng tién 19.8 27.6 ■ 23.6 262 ■ ■ 25.9 27 3 ■ 27.0

Thué tài nguyên 7.0 6.8 7.5 ■ 6 7 ■ 6.7 ■ 6.3 ■ ■ 6.0ThuỄ dát 0.1 0.1 0.1 cú 'ó.o' 0.1 ■ 0.1Lãi vay vón ngán han ũ.ũ 0.0 13.2 ■ 0'0 ■ 'ó.o' ■ b.õ ■ ■ 0.0Lãi vay vón dài han 10.6 18.2 Í6'7 ■ 16.4 ■ 18.5 ■ ■ 18.7Tien ăn ca 0.5 0.6 0.7 0'6 Ó.8 ■ 0.7 ■ ■ 0.7Dư phòng nơ khó đòi 0.0 0.0 0'0 ■ 0'0 ■ 'ó.o' ■ b.õ ■ ■ 0.0Chi khác bằng tiền 1.6 1.9 2.2 2'2 2.0 1.7 1.6Cộng (VN cĩỏng/kVVh) 254.5 320.9 300.9 335.8 329.9 349.5 401.3

Trong giá thpnh sản xuất điện của các loại nhi máy, nhìn chung giá thinh các nhi máy thuỷ điện li thấp so với các nhi máy nhiệt điện khác. Giá thinh của các nhi máy nhiệt điện chạy dầu li đắt nhất, tiếp theo li các tua bin khí chạy dầu, tua bin khí chạy khí vi nhiệt điện than.

Đối với các nhi máy thuỷ điện, giá thinh của các nhi máy thuộc loại rẻ li Thác Bi, Trị An, Hoi Bình. Giá thinh sản xuất của cụm NMĐ Vĩnh Sơn - Sông Hinh vio loại cao trong số các nhi máy thuỷ điện. Trong khi đó giá thinh tại thanh cái của cụm nhi máy Him Thuận - Đa Mi lại thấp.

Trên cơ sở bảng giá thinh thực hiện hing năm của các nhi máy điện thấy rằng: các yếu tố chính tạo nên cơ cấu giá thinh sản xuất điện năng li khấu hao tii sản cố định, nhiên liệu vi vật liệu phụ, chi phí l-ơng vi bảo hiểm, các khoản dịch vụ mua ngoii, chi phí bằng tiền nh-: trả lãi vay ngắn vi dii hạn, sửa chữa lớn... Trong đó tuỳ theo tính chất của nhi máy mi tỷ trọng các thinh phần chi phí thay đổi khác nhau.

Cơ cấu giá thinh của các nhi máy nhiệt điện: Thinh phần lớn nhất li chi phí nhiên liệu, trung bình các năm chiếm trên 65%. Trong đó, đối với các nhi máy nhiệt điện chạy dầu, thinh phần chi phí nhiên liệu chiếm rất lớn từ trên 80% đến trên 90% trong cơ cấu giá thinh. Đối với tua bin khí, thinh phần chi phí nhiên liệu từ trên 60% đến trên 70%, còn nhiệt điện than thinh phần niy chiếm trong khoảng từ 46%-60% tuỳ theo các năm.

Đối với các nhi máy thuỷ điện, thinh phần lớn nhất trong cơ cấu giá thinh li chi phí khấu hao (chiếm khoảng 70-80%), một số nhi máy sắp hết khấu hao thì thinh phần chi phí sửa chữa lớn chiếm một phần đáng kể. Ngoii ra, thinh phần chi phí khác nh- trả lãi vay dii hạn, thuế tii nguyên cũng chiếm một tỷ trọng khá lớn sau khấu hao.


Nh- vậy trong cơ cấu giá thinh chung các nhi máy điện hiện có của EVN, chiếm thinh phần lớn nhất li nhiên liệu (trung bình từ 52,2% năm 1999 đến 58,8% năm 2005), sau đó li thinh phần khấu hao TSCĐ (trung bình từ 31,4% năm 1999 đến 25,9% năm 2005), thinh phần niy ngoại trừ các nhi máy mới vio vận hinh các năm 2001-2003 còn lại có xu h-ớng giảm. Các thinh phần chi phí khác chiếm tỷ trọng không đáng kể: chi phí sửa chữa lớn 5-6%, các chi phí bằng tiền khác 7-8%.

Hiện nay EVN đang áp dụng cơ chế giá hạch toán nội bộ cho các nhi máy. Cơ chế niy đã có tác dụng chính là:

- Giảm chi phí nhiên liệu thông qua việc giảm số lần lên, xuống máy ngoài kế hoạch, chế độ chạy không kinh tế.

- Giảm chi phớ vật liệu phụ.- Giảm số lần sự cố.- Giảm tự dùng (đối với các nhà máy thủy điện).Ngoài việc sử dụng quỹ lương để khuyến khích các nhà máy giảm chi phí và

nâng cao chất lượng vận hành và bảo d-ỡng để nâng cao độ sẵn sàng của nhà máy, EVN cũng có cơ chế th-ởng tiết kiệm nhiên liệu.Tuy nhiên cơ chế trên không thúc đẩy được nhà máy hợp lý hóa sản xuất, tiết kiệm chi phi quản lý và không tiếp cận được đầy đủ với các hoạt động thương mại do kế hoạch chi phí được duyệt cho hàng năm và dựa trên chi phí thực của năm trước đó, việc giảm chi phí trong năm này sẽ gia tăng áp lực giảm chi phí của năm tiếp theo do vậy là giảm hiệu quả khuyến khích các nhà máy điện giảm chi phí và tổ chức sản xuất hợp lý. Hơn nữa một số nhà máy có chi phí năng lượng cao, thời gian huy động công suất thấp thì lại có doanh thu từ công suất khả dụng lớn, ngược lại những nhà máy có chi phí nhiên liệu nhỏ, được huy động liên tục thì doanh thu từ công suất khả dụng thấp do hay bị sự cố.

Với mục tiêu chuẩn bị tốt hơn cho các nhà máy điện thuộc EVN làm quen với các giao dịch trên thị trường một người mua sắp tới, đồng thời tăng tính chủ động và chịu trách nhiệm của các nhà máy điện, EVN đang thử nghiệm thực hiện cơ chế chào giá bán điện cạnh tranh nội bộ trong hệ thống điện quốc gia. Hiện nay cơ chế chào giá cạnh tranh nội bộ trong EVN đã được triển khai thực hiện từ 1/7/2005. Việc đưa cơ chế chào giá cạnh tranh nội bộ vào hoạt động là một bước tập dượt quan trọng nhằm trang bị cho các nhà máy điện, cơ quan điều độ hệ thống, cơ quan vận hành thị trường sau này các kinh nghiệm quản lý điều hành trong môi trường cạnh tranh. Song song với đưa cơ chế chào giá cạnh tranh nội bộ vào hoạt động, một số nhi máy điện trong EVN đã vi đang đ-ợc tiến hinh cổ phần hoá vi một số nhi máy khác sẽ đ-ợc chuyển đổi thinh công ty TNHH một thinh viên, đồng thời số còn lại sẽ đ-ợc tổ chức theo hình thức DNNN hạch toán phụ thuộc vi Tổng Công ty Điện lực Việt Nam nắm giữ 100% vốn.


4.2 Tình trạng thiết bị của các nh^ máy điện

Đến cuối năm 2003, tổng công suất đặt các nhu máy điện (NMĐ) lp. 8981MW. Các nguồn vuo thêm trong năm 2003 lp.: Tổ máy 2 Phả lại-300MW; đuôi hơi Phú Mỹ 1 - 370MW; Đuôi hơi Phú Mỹ 2.1 - 143MW vp. tổ máy 1 thuỷ điện Cần Đơn IPP - 38MW.

Tổng công suất tăng thêm năm 2003 lp. 852MW.Sang 2004 vp. đầu 2005, ngopí Phú mỹ 3 - 720MW vp. tổ máy 2 - 39MW thuỷ

điện Cần đơn (IPP) vuo vận hunh đầu năm, có thêm một số nguồn đ—a vuo vận hunh vu chạy thử trong thời gian quý 3 vu 4 nh-:

- Phú Mỹ 4 - 468MW- Na D-ơng (IPP) - 110MW- Formosa (IPP) - 150MW- Phú Mỹ 2.2 - 733MW (vuo tháng 2/2005)Đến tháng 6/2005 hệ thống điện có tổng công suất đặt nguồn điện lu 11.286MW

(khả dụng khoảng 11.060MW), trong đó nguồn thuộc EVN lu 8.847MW (chiếm 78,4%) vu các nguồn ngoui EVN lu 2.439 MW (21,6%).

Danh sách nguồn điện hiện có vu dự kiến đến cuối năm 2004 phân theo loại nhiên liệu đ-ợc trình buy trong bảng sau:


Bảng 4.5. Danh sách các NMĐ tính đến cuối năm 2004

Các nhu máy nhiệt điện than:

TT Tẽn nhá máy diện Cõng suất đạt (MW) Cõng suất khá dụng(M¥V)

I Thủy đi en 4158 4250- Thác Bà 108 120- Hóa Binh 1920 1920+ Yalỵ 720 720- Vinh Sơn 66 66- Sõng Hình 70 70- Đa Xhĩm 160 160- Trị An 400 440- Thác Mơ 150 150- Hàm Thuận 300 300- Đa Mi 175 175- Càn Đơn 78 73- Thủy đién nhõ 51 51

II Nhier điên 2010 2021- Uõnạ Bí (than) 105 105- Xinh Binh tthani 100 100- PhàLạĩ 1 í than 1 440 400- PhàLạĩ 2 í than 1 600 600- Xa Dương í than 1 110 100- Formosa (than) 160 155- Thù Đức (dàui 165 153- Trà Nóc (dàu) 35 33- Hiệp Phước íIPP) 375 375

m Tua bin khí (TBKí 45 03 4240- Thù Đức 112 89- Ba Rịa 389 322- Phá Mỹ 2.1 &2.1 MR 804 730- Phú Mỹ 1 1114 1110- Phá Mỹ 2.2 733 715- Phú Mỹ 3 733 690- Phú Mỹ 4 468 44 £- Trà Nóc 150 136

IV Diesel 245 153- Mien Bác 0 0- Mién Trung 176 91- Mién Nam 69 62

V Nguón ngoài khác 250 246

Tổng cóng 11286 11060

□ Nhp. máy nhiệt điện Phả Lại - 1040MW□ Nhp. máy nhiệt điện Uông Bí - 105MW□ Nhp. máy nhiệt điện Ninh Bình - 100MW


o Nlụi máy nhiệt điện Phả Lại 1 có công suất 440MW gồm 4 tổ máy 110MW, sử dụng lò hơi BKZ-220-110, tua bin hơi K-100-90-7 công nghệ nhập của Liên Xô cũ. Nhu máy xây dựng từ năm 1980, vận hunh năm 1986.

o Nhp máy nhiệt điện Uông Bí công suất 105 MW gồm 2 tổ máy 55MW vu 50MW, đ-ợc xây dựng vu đ-a vuo vận hunh từ năm 1975-1977. Thiết bị công nghệ nhập của Liên Xô cũ.

o Nhp máy nhiệt điện Ninh Bình công suất 100MW gồm 4 tổ máy 25MW, đ-ợc xây dựng vu đ-a vuo vận hunh từ năm 1974. Thiết bị công nghệ nhập của Trung Quốc.

Hiện trạng công nghệ các NMNĐ chạy than

Các nhu máy nhiệt điện hiện có của hệ thống điện Việt Nam chủ yếu lu nhiệt điện ng-ng hơi, sử dụng lò hơi tuần houn tự nhiên, công suất thấp, thông số d-ới tới hạn vu không có quá nhiệt trung gian.

Mặt khác, nhiều tổ máy có công nghệ chế tạo từ những năm 70 không đạt đ-ợc hiệu suất cao của thiết bị nh- lò hơi, tua bin - máy phát vu các thiết bị phụ nh- bơm, quạt, máy biến áp... dẫn tới điện tự dùng lớn, tiêu hao nhiên liệu cao, chi phí lao động cao dẫn đến giá thunh sản xuất điện năng cao. Do công nghệ cũ, vật liệu chế tạo không đáp ứng đ-ợc yêu cầu đối với thông số hơi cao hoặc đạt đ-ợc nh-ng không đáp ứng về giá thunh vu độ ổn định cao trong vận hunh.

Các tổ máy nói trên không đáp ứng đ-ợc yêu cầu về môi tr-ờng. Các thiết bị lọc bụi chủ yếu lu các thiết bị cổ điển có hiệu suất thấp. Thiết bị hiện đại nhất hiện nay lu lọc bụi tĩnh điện cũng đạt hiệu suất kém do thiếu phụ tùng thay thế. Hiện nay trừ nhu máy nhiệt điện Phả Lại 2, các nhu máy nhiệt điện than cũ ch-a có nhu máy nuo áp dụng công nghệ xử lý khói thải nh- công nghệ khử SO2, NOx vu giảm thiểu sự tạo thunh NOx trong quá trình cháy.

Hầu hết các NMNĐ lớn của hệ thống điện sử dụng lò hơi tuần houn tự nhiên có bao hơi với thông số hơi d-ới tới hạn: áp lực thấp từ Pbh = 35kg/cm2, to = 450oC (n/m nhiệt điện Ninh Bình) đến Pbh = 110kg/cm2, t0 = 540oC (n/m nhiệt điện Phả Lại, Uông Bí) với ph-ơng pháp đốt than phun truyền thống.

Các lò hơi đ-ợc thiết kế với than Việt Nam có chất l-ợng cao (Qh th = 6020kcal/kg ; Alv = 16,8%, Vlv = 5,5%. Qua thực tế sử dụng cho thấy thiết kế lò hơi không phù hợp với thunh phần vu tính chất của than cung cấp đặc biệt lu NMNĐ Uông Bí vu Ninh Bình.

Kết quả lu chế độ cháy không phù hợp, buồng đốt bị đóng xỉ nhiều, chu kỳ vận hunh ngắn, hiệu suất cháy rất thấp. Tỷ lệ các bon trong tro còn tới 10-50%. Hiệu suất lò hơi th-ờng chỉ đạt từ 65% đến 83%.


Vòi phun than chủ yếu gồm 2 kiểu vòi phun xoáy vu vòi phun dẹt kết cấu đơn giản, không tạo đ-ợc sự xáo trộn tốt giữa bột than vu không khí, do đó không phù hợp với than antrxit Việt Nam. Các vòi phun YT-9 của NMNĐ Uông Bí đã đ-ợc cải tiến nhiều lần để chống đóng xỉ song vẫn không đảm bảo đ-ợc hiệu suất cháy nh- ý muốn.

Các lò hơi của nhu máy điện Phả Lại1 (BKZ-220-110) có số l-ợng vòi phun ít (4 vòi cho 1 lò với công suất 28T/giờ) gây khó khăn cho vận hunh nhất lu khi vận hunh lò ở mức phụ tải thấp vu trung bình.

Toun bộ tất cả các lò hơi đều không có thiết bị để theo dõi vu giám sát ngọn lửa, không thể theo dõi th-ờng xuyên để điều chỉnh quá trình cháy.

Vấn đề đóng xỉ buồng đốt vu vệ sinh các bề mặt đốt đối l-u lu một trong những điểm yếu của thiết kế cũng nh- vận hunh thiết bị. Các thiết bị vệ sinh, thổi tro xỉ lum việc kém hiệu quả hoặc bị cháy mô tơ, cháy vòi thổi bụi, nên đã bị tháo dỡ bỏ hoặc không đ-ợc lắp đặt phục hồi cũng góp phần lum giảm khả năng trao đổi nhiệt trong buồng lò dẫn tới giảm hiệu suất vu chu kỳ vận hunh an toun của thiết bị lò hơi.

Lò hơi của các nhu máy điện Uông Bí, Ninh Bình, thuộc công nghệ thế hệ cũ từ những năm 50-60, các ống sinh hơi trong buồng đốt thuộc loại ống trơn, khả năng trao đổi nhiệt giữa buồng đốt vu dun ống sinh hơi kém hơn so với dun ống có cánh (membran) vu khả năng lọt gió vuo buồng đốt cao hơn, ảnh h-ởng một phần đến quá trình cháy trong buồng lò, th-ờng đối với các loại lò hơi thế hệ nuy có hiệu suất thấp từ 68-80%.

Lò hơi nhu máy nhiệt điện Phả Lại 1 có công nghệ tiên tiến hơn. Các dun ống sinh hơi trong buồng đốt thuộc loại ống có cánh, tạo cho buồng đốt kín, khả năng trao đổi nhiệt cao hơn, hiệu suất lò hơi của nhu máy điện Phả Lại th-ờng từ 84-87%. Nhiệt độ cháy trong buồng lò th-ờng từ 1200-1300oC.

Tình trạng kỹ thuật không đảm bảo độ an toun, tin cậy nên hầu hết các tổ máy của 3 nhu máy nhiệt điện lớn của miền Bắc lu Phả Lại 1, Uông Bí, Ninh Bình không đạt các thông số hơi ban đầu theo thiết kế.

Hiện trạng khớ thải và cụng nghệ xử lý khớ thải tại cỏc nhà mỏy

Lượng khí thải của từng nhà máy nhiệt điện trong hệ thống điện Việt Nam năm 2003 như trong Bảng sau.


Bảng 4.6. Lượng khí thải từ các NMNĐ năm 2003Đơn vị: nghìn tân/nàm

Tên nhá máy Lượng khí thãi

Bụi so 2 NOZ CO;

Nhá máy nhiệt điện ưông Bí 2,316 8,061 4,107 967,7

Nhá máy nhiệt điện Phá Lại 1 0,024 12,96 9,09 2048

Nhá máỵ nhiệt điện Phả Lại 2 0,0034 1,54 1,512 3333

Nhá máỵ nhiệt điện Ninh Bình 0,007 s 2,822 3,764 850,9

Nhá máỵ nhiệt điện Thủ Đức 0,9919 13,686 2,431 170,81

Nhá máy nhiệt điện Bà Rịa 0,3621 5,763 8,22 1841.9

Nhá máy nhiệt điện Cân Thơ 0,2555 2,968 1,0354 284.1

Nhá máỵ nhiệt điện Phú Mỹ 1 2,3333 4,06 5,832 1SŨ2.4

Nhá máỵ nhiệt điện Phú Mỹ 2-1 0,0629 1,096 1,574 486,3

Nhá máy NĐ Phú Mỹ 2-1 mớ rộng 0,0851 2,985 2,127 580.5

Nhá máy nhiệt điện Phu Mỹ 4 0,0459 0,799 1,148 354,7

Tông phát thãi năm 6,4885 56,740 40,841 12720.31

a) Thiết bị xử lý bụi ESP nhà mỏy điện Phả Lại

Nhà máy điện Phả Lại 1 do Liờn Xụ thiết kế, cung cấp thiết bị và xõy dựng cú 8 lũ hơi BKZ-220-110-10c mỗi lũ hơi được trang bị một bộ lọc bụi tĩnh điện kiểu XXX1-38- 12-6-4, có 4 trường/bộ, với hiệu suất thu tro cực đại: 99,8% Sau một thời gian làm việc ở phụ tải gốc, chất lượng than không ổn định các thiết bị lọc bụi tĩnh điện xuống cấp và không có phụ tùng thay thế nên các bộ khử bụi chỉ làm việc được 23 trường trong 4 trường, do đó độ tin cậy và hiệu suất giảm nhiều. Gây ra ô nhiễm bụi rất lớn, nồng độ bụi trong không khí ở các khu vực lân cận vượt quá giới hạn cho phép, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nhưng năm 1999, 2000 nhà máy điện Phả Lại 1 đó cho sửa chữa và thay mới 2 bộ lọc bụi của 2 lũ đó bị hư hỏng và sửa chữa lại một số bộ khác. Hiện tại thiết bị lọc bụi đó hoạt động tốt đạt hiệu suất lọc bụi 99,5%, môi trường không khí được cải thiện đáng kể.

Nhà máy nhiệt điện Phải Lại 2:(1) Lọc bụi tĩnh điện: Nhà máy nhiệt điện than mới công nghệ hiện đại, công suất

600MW gồm 2 tổ máy, mỗi tổ máy được lắp đặt 1 bộ khử bụi tĩnh điện 4 trường/bộ với hiệu suất khử 99,8% do hóng Lurgi Lentjes Bischoff, Đức sản xuất. Từ khi đưa vào vận hành đến nay, các bộ khử bụi làm việc tốt, đạt hiệu suất thiết kế.

(2) Hệ thống FGD: Hệ thống khử SO2, loại ướt có hiệu suất khử đạt 74%. Hệ thống này lần đầu tiên được sử dụng để xử lý khớ thải SO2 cho nhà mỏy nhiệt điện


than ở Việt Nam. Thời gian đầu hệ thống không hoạt động do bị hỏng bơm bùn nhưng hiện nay đó hoạt động tốt, đạt được hiệu suất khử thiết kế lượng SO2 được giảm đáng kể đáp ứng được tiêu chuẩn phỏt thải SO2 của Việt Nam.

b) Nhà máy điện Uông Bí

Được trang bị hệ thống khử bụi kiểu cyclone ướt (dùng nước) có ống Ventury tăng cường. Bộ khử bụi này hay hư hỏng nhưng dễ sửa chữa, thiết bị thay thế chế tạo được ở trong nước. Hiện tại, nhà máy đang triển khai lắp đặt các bộ lọc bụi tĩnh điện để khử bụi trong khói thải dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2005.

c) Nhà máy điện Ninh Bỡnh

Nằm ở trung tõm thị xó Ninh Bỡnh, do đặc điểm khi xây dựng, nhà máy nhiệt điện Ninh Bỡnh đặt ở cốt -7m, ống khói cao 80m thấp hơn núi Cánh Diều do đó gây ra rất nhiều vấn đề về môi trường đặc biệt là ô nhiễm bụi.

Năm 1999, 2000 nhà máy đó xõy lại ống khúi cao 130m, cao hơn núi Cánh Diều đảm bảo được sự khuyếch tán các chất ô nhiễm đi xa và lắp đặt thiết bị xử lý bụi là hệ thống lọc bụi tĩnh điện của Trung Quốc với hiệu suất khử bụi là 99,21%. Hiện tại thiết bị ESP này hoạt động tốt, lượng bụi thải ra môi trường giảm hẳn, tỡnh trạng ụ nhiễm khụng khớ xung quanh được cải thiện rừ rệt.

Hệ thống xử lý nước thải hiện nay tại các nhà máy

a) Nhà máy điện Phả Lại

(1) Hệ thống thải nước sinh hoạt: có thiết kế mẫu từ khi bắt đầu xây dựng do Liên Xô (cũ) cấp cho phía Việt Nam để xây lắp. Tuy nhiên, đến nay hệ thống này vẫn chưa được xây dựng và hiện tại khụng cũn phự hợp.

(2) Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp: thu hồi dầu để tái sinh; thu hồi và xử lý húa chất; nước rửa công nghiệp khu vực máy nghiền, quạt khói, gian lũ, gian khử bụi ...

Hiện nay, đó cú một số nơi bị hư hỏng về mặt xây dựng, đặc biệt trầm trọng là khu xử lý nước, khu chứa hóa chất và bể trung hũa.

(3) Nước thải tro xỉ: Không được xử lý. Số liệu phõn tớch cho thấy một số kim loại nặng có mặt trong nước thải này. Hàm lượng cặn lơ lửng rất cao.

Nhà máy điện Phả Lại 2:Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy nhiệt điện Phả lại 2 là hệ thống xử lý hiện

đại có cụng suất 13,441m3/ngày, hệ thống xử lý hoàn chỉnh khộp kớn. Đường ống thu nước mưa chảy tràn đến bể lắng đưa ra sông: 11,472m3/ngày.

b) Nhà máy điện Uông Bí

Nhà mỏy khụng cú hệ thống xử lý nước thải. Toàn bộ nước thải công nghiệp, sinh hoạt và hệ thống xử lý húa học được đưa ra hồ lắng xỉ bởi hệ thống bơm thải xỉ.


Nước này được bơm ra thải xỉ và đưa ra hồ lắng xỉ. Nước sau khi lắng trong, được hũa trộn với nước thải tuần hoàn và thải ra phần hạ lưu sông Sinh.

c) Nhà máy điện Ninh Bỡnh

Nước thải các loại của nhà máy được lắng sơ bộ sau đó đưa ra kênh nước mưa và thải ra Sông Đáy, do đó ít nhiều gây ảnh hưởng đến chất lượng nước lưu vực tiếp nhận nước thải.

Nước thải xỉ: Hệ thống tuần hoàn nước thải xỉ của nhà máy được thiết kế và xây dựng mới và vận hành năm 2003 với chi phí 4,9 tỷ đồng Việt Nam.


CHƯƠNG VCÁC GIẢI PHÁP ÁP DỤNG THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC5.1. Giải pháp áp dụng thiết bị điều khiển vận tốc

Để cho giải pháp tiết kiệm năng lượng VSD có thể đi vào thực tế, việc lựa chọn thiết bị áp dụng thiết bị VSD cần dựa vào một số nguyên tắc như sau:

- Loại thiết bị có công nghệ sử dụng tiêu hao nhiều năng lượng- Có số lượng sử dụng khá phổ biến.- Khả năng áp dụng cao (có vị trí thuận lợi để lắp đặt hệ thống thiết bị VSD đI

kèm,...)- It ảnh hưởng tới dây chuyền sản xuất của nhà máy (có thể thay thế ngay mà

không cần phải ngừng và hiệu chỉnh các thiết bị máy móc phục vụ sản xuất trong thời gian dài).

Dựa trên những tiêu chí kể trên, thiết bị trong nhà máy điện được lựa chọn để áp dụng giải pháp VSD là:

- Quạt khói- Quạt gió

5.1.1. Giải pháp VSD đối với quạt khói:

Phương pháp điều khiển lưu lượng quạt hút khói hiện tại:

Hiện nay người vận hành điều khiển lưu lượng khói hút bằng cách thao tác đóng mở van đầu hút của quạt. Mức độ mở của van đầu hút được điều chỉnh căn cứ vào áp suất trong buồng đốt. Tốc độ quay của quạt trong suốt thời gian vận hành là không thay đổi. Theo Nhà máy điện Ninh Bình cho biết thì trong điều kiện bình thường quạt hút chỉ vận hành ở khoảng 50% đến 60% lưu lượng thiết kế. Chỉ trong một số trường hợp đặc biệt quạt mới vận hành ở mức 80% - 90% lưu lượng thiết kế.

Giải pháp sử dụng biến tần để điều khiển lưu lượng:

Việc điều khiển lưu lượng theo phương pháp nói trên tuy đáp ứng được yêu cầu vận hành sản xuất của nhà máy nhưng gây lãng phí năng lượng do công suất làm việc của động cơ chỉ được sử dụng một phần nhỏ trong khi phần còn lại là bị triệt tiêu nên gây lãng phí lớn về năng lượng.

Chương 5 - Các giải pháp áp dụng Thiết bị điều chỉnh vận tốc Trang 55

a) Điều khiển lưu lượng bằng cửa gió

b) Điều khiển lưu lượng bằng biến tần

Khả năng tiết kiệm năng lượng của biến tầnMối quan hệ giữa lưu lượng và tốc độ quay của bơm và quạt gió được biểu diễn

bằng phương trình(1) Q - n

Và mối quan hệ giữa Mô men quay và tốc độ là quan hệ bậc hai. Mô men quay tỉ lệ với bình phương tốc độ quay M - n2

Công suất tiêu thụ lại được tính bằng:(2) P = M.n ^ P - n3

Từ hai phương trình trên chúng ta có(3) P - Q3


trong đó : Q : lưu lượng bất kỳP : công suất tiêu thụ tại lưu lượng Q

Phương trình (3) có thể được diễn tả như sau: tỷ lệ % của công suất tiêu thụ so với công suất tiêu thụ danh định sẽ bằng lập phương của tỷ lệ % của lưu lượng so với lưu lượng danh định. Điều này có nghĩa rằng nếu lưu lượng vận hành ở mức 80% lưu lượng danh định thì công suất tiêu thụ chỉ bằng 50% công suất tiêu thụ danh định.

Tính tiết kiệm năng lượng của biến tần được xây dựng trên cơ sở của các tính toán trên. Các hệ thống điều khiển truyền thống thường dùng van để điều chỉnh lưu lượng ở đầu ra của bơm hoặc quạt gió phù hợp với yêu cầu công nghệ. Như vậy khi không cần đến lưu lượng danh định thì bơm hoặc quạt gió vẫn hoạt động ở tốc độ danh định và công suất tiêu thụ chỉ giảm đi chút ít. Trong khi đó, các hệ thống dùng biến tần sẽ không cần đến van điều chỉnh lưu lượng ở đầu ra. Khi công nghệ yêu cầu các mức lưu lượng khác nhau thì biến tần sẽ điều khiển cho động cơ của bơm hoặc quạt gió quay ở các tốc độ khác nhau phù hợp với mức lưu lượng được yêu cầu. Và theo như phương trình (3) đã nêu ở phần trên điều này sẽ dẫn đến việc công suất tiêu thụ được giảm đi một cách đáng kể.

Đồ thị dưới đây sẽ minh hoạ khả năng tiết kiệm năng lượng của biến tần. Đồ thị này được tính toán bởi chương trình MasterSave của hãng Siemens.

Trên đồ thị chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng hệ thống dùng van để điều khiển lưu lượng sẽ tiêu thụ năng lượng nhiều hơn hẳn so với hệ thống dùng biến tần để điều khiển lưu lượng thông qua việc điều khiển tốc độ quay của động cơ. Trong trường hợp


lưu lượng yêu cầu ở 80% lưu lượng định mức, công suất tiêu thụ của hệ thống dùng van điều khiển sẽ là 96% công suất tiêu thụ danh định trong khi công suất tiêu thụ của hệ thống dùng biến tần chỉ là 52% công suất tiêu thụ danh định. Điều này có nghĩa là nếu dùng biến tần chúng ta có thể tiết kiệm được 44% năng lượng điện.

5.1.2. Giải pháp VSD đối với quạt gió:

Phương pháp điều khiển lưu lượng quạt gió hiện tại:

Cũng như quạt hút khói, hiện nay người vận hành điều khiển lưu lượng gió vào lò bằng cách thao tác đóng mở van đầu hút của quạt. Mức độ mở của van đầu hút được điều chỉnh căn cứ vào áp suất trong buồng đốt. Tốc độ quay của quạt trong suốt thời gian vận hành là không thay đổi.

Giải pháp sử dụng biến tần để điều khiển lưu lượng:

Việc điều khiển lưu lượng theo phương pháp nói trên tuy đáp ứng được yêu cầu vận hành sản xuất của nhà máy nhưng gây lãng phí năng lượng do công suất làm việc của động cơ chỉ được sử dụng một phần nhỏ trong khi phần còn lại là bị triệt tiêu nên gây lãng phí lớn về năng lượng.

5.2. Xây dựng phần mềm tính toán:

Theo yêu cầu của đề cương, dựa trên các nghiên cứu về phương thức vận hành của VSD và phương thức vận hành thông thường, một phần mềm tính toán hiệu quả sử dụng VSD được xây dựng trên EXCEL. Phần mềm này là một công cụ hiệu quả để tính toán với những thông số đầu vào là chế độ làm việc của quạt, giá bán điện của nhà máy, chi phí đầu tư, lắp đặt cho các nhà máy... và tính toán hiệu quả đầu tư vào giải pháp VSD.

Thông số đầu vào ban đầu sẽ bao gồm:- Công nghệ hiện sử dụng- Công suất trên trục của quạt- Số ngày vận hành trong năm- Chế độ vận hành trong ngày- Giá điện của nhà máy- Tổng chi phí đầu tư

Kết quả tính toán sẽ bao gồm:- Điện năng sử dụng (chưa áp dụng VSD)- Điện năng sử dụng (khi áp dụng VSD)


- Tổng điện năng tiết kiệm / năm- Tổng số tiền tiết kiệm / năm- Chi phí đầu tư- Thời gian hoàn vốn

Giao diện của phần mềm tương đối thuận lợi cho việc tính toán hiệu quả tài chỉnh của phương án đầu tư VSD:

TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP VSD ĐỐI VỚI QUẠT

Thiết bị Variable speed drive ( VSD )so sỏnh với Damper Control Nhà mỏy:

Tổ mỏyNhà máy nhiệt điện Ninh Bỡnh

1Giải phỏp Thiết bị:

Cánh bướm (throttling)Quạt KHểI Ngày thực hiện 15/01/2006

SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

Cụng suõt của quạt P (kWh) 185

Giá điện USD/kWh 0.03

Total operating time per year Tk (h) 6480

Thời gian vận hành

Lưu lượng (%) Thời gian (%) Giờ0 0 %= 0

30 0 %= 0đối với các vận tốc, 40 0 %= 0lưu lượng khác nhau 50 0 %= 0

%= 6480%= 0%= 0

tớnh theo % 60 10070 080 090 0 %= 0

Tổng số là = 100 % Sum 100 OK

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN%

Điện năng sử dụng (thông thường) 678,857 kWh/năm 100.0%Điện năng sử dụng (khi áp dụng VSD) 257,560 kWh/năm 37.9%Tổng điện năng tiết kiệm / năm 421,298 kWh/năm 62.1%Tổng sô tiền tiết kiệm / năm 12,639 USD 63.2%Chi phí đầu tư 20,000 USD 100.0%Thời gian hoàn vốn 1.582 Năm -

Ghi chỳKết quả tớnh toỏn là tớnh toỏn theo cụng thức toỏn học. Kết quả cụ thể khụng sai khỏc lớn với kết quả tớnh toỏn.

Nếu muốn kiểm tra kết quả thực tế thỡ cần phải thực hiện bằng cỏc giải phỏp đo đếm thực tế.


5.3. Giải pháp kỹ thuật cho Nhà máy nhiệt điện Phả Lại

Như phần mô tả ở trên, nhà máy nhiệt điện Phả Lại có đặc điểm là nhà máy có 4 lò, 4 máy vận hành riêng biệt. Mỗi máy có công suất danh định là 100 MW.

Giá bán điện nội bộ của Tổng công ty ĐLVN và Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 năm 2005 là 381,01 đ/kWh. Giá này sẽ được sử dụng để tính hiệu quả tài chính của giải pháp VSD.

5.3.1. Quạt khói:

* Đặc điểm:

Hiện tại trong nhà máy Phả Lại 1 có 8 quạt khói có các thông số cụ thể như sau:- Tổng số lượng:- Công suất:- Điện áp làm việc:

8 quạt khói630 kW6,0 kW (ba pha xoay chiều)

* Tính toán hiệu quả kinh tế cho 1 quạt khói:

a. Các số liệu đầu vào:

- Công nghệ hiện sử dụng- Công suất trên trục của quạt- Số ngày vận hành trong năm- Chế độ vận hành trong ngày- Giá điện- Tổng chi phí đầu tư

o Thiết bị

o Vật tư

o Chi phí dụng cụ và nhân công

: Cánh bướm (damper): 630 kW: 250 ngày (6000 giờ/năm): 70% lưu lượng thiết kế trong 24h: 381 đ/kWh (hay 0,024 USD/kWh): 60.000 USD: 50.000 USD

: 6.000 USD

: 4.000 USD

b. Kết quả tính toán:

Điện năng sử dụng (chưa áp dụng VSD) 2.378.594 kWh/nămĐiện năng sử dụng (khi áp dụng VSD) 1.243.567 kWh/nămTổng điện năng tiết kiệm / năm 1.135.027 kWh/nămTổng số tiền tiết kiệm / năm 27.198 USDChi phí đầu tư 60.000 USDThời gian hoàn vốn 2.206 Năm


5.3.2. Quạt gió:

* Đặc điểm:

Hiện tại trong nhà máy Phả Lại 1 có 8 quạt gió có các thông số cụ thể như sau:- Tổng số lượng:- Công suất:- Điện áp làm việc:

8 quạt gió630 kW6,0 kW (ba pha xoay chiều)

* Tính toán hiệu quả kinh tế cho 1 quạt gió:



o Thiết bị

o Vật tư


: Cánh bướm (damper): 630 kW: 250 ngày (6000 giờ/năm): 70% lưu lượng thiết kế trong 24h: 381 đ/kWh (hay 0,024 USD/kWh): 60.000 USD: 50.000 USD

: 6.000 USD

: 4.000 USD


Điện năng sử dụng (chưa áp dụng VSD) 2.378.594 kWh/nămĐiện năng sử dụng (khi áp dụng VSD) 1.243.567 kWh/nămTổng điện năng tiết kiệm / năm 1.135.027 kWh/nămTổng số tiền tiết kiệm / năm 27.198 USDChi phí đầu tư 60.000 USDThời gian hoàn vốn 2.206 Năm

5.3.3. Tổng hợp giải pháp VSD cho nhà máy điện Phả Lại:

Khi áp dụng giải pháp VSD cho các động cơ quạt khói và quạt gió cho nhà máy điện Phả Lại, hiệu quả tổng hợp có thể tính được như sau:

Điện năng:

- Điện năng sử dụng (chưa áp dụng VSD)- Điện năng sử dụng (khi áp dụng VSD)- Tổng điện năng tiết kiệm / năm

38.057.498 kWh/năm19..897.073 kWh/năm18.160.424 kWh/năm


Đầu tư và Tiết kiệm:

- Tổng chi phí đầu tư- Tổng số tiền tiết kiệm / năm- Thời gian hoàn vốn

960.000 USD435.165 USD2.206 Năm

5.4. Giải pháp kỹ thuật cho Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình

Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình có đặc điểm vận hành khá đặc biệt so với các nhà máy nhiệt điện chạy than khác, đó là hệ thống lò có thể làm việc liên thông bù lẫn nhau tao ra thuận lợi cho việc vận hành. Vì thế, trong các chế độ vận hành, nhà máy có thể điều phối lịch lên xuống các lò để sửa chữa và dự phòng.

Giá bán điện nội bộ của Tổng công ty ĐLVN và Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình năm 2005 là 507,32 đ/kWh. Giá này sẽ được sử dụng để tính hiệu quả tài chính của giải pháp VSD.


* Đặc điểm:

Hiện tại mỗi lò có 2 quạt khói có các thông số cụ thể như sau:- Tổng số lượng: 8 quạt khói- Công suất: 185 kW- Điện áp làm việc: 0,4 kW (ba pha xoay chiều)




o Thiết bị

o Vật tư


: Cánh bướm (damper): 185 kW: 270 ngày (6480 giờ/năm): 60% lưu lượng thiết kế trong 24h: 507 đ/kWh (hay 0,0319USD/kWh): 20.000 USD: 16.000 USD

: 2.500 USD

: 1.500 USD



Điện năng sử dụng (chưa áp dụng VSD) 678.857 kWh/nămĐiện năng sử dụng (khi áp dụng VSD) 257.560 kWh/nămTổng điện năng tiết kiệm / năm 421.298 kWh/nămTổng số tiền tiết kiệm / năm 12.639 USDChi phí đầu tư 20.000 USDThời gian hoàn vốn 1,582 Năm

5.4.2. Quạt gió:

* Đặc điểm:

Hiện tại mỗi lò có 2 quạt gió có các thông số cụ thể như sau:Tổng số lượng:Công suất:Điện áp làm việc:

8 quạt gió260 kW6,0 kW (ba pha xoay chiều)

* Tính toán hiệu quả kinh tế cho 1 quạt gió:



o Thiết bị

o Vật tư


: Cánh bướm (damper): 260 kW: 270 ngày (6480 giờ/năm): 65% lưu lượng thiết kế trong 24h: 507 đ/kWh (hay 0,0319USD/kWh): 25.000 USD: 20.000 USD

: 3.000 USD

: 2.000 USD


Điện năng sử dụng (chưa áp dụng VSD) 1.007.121 kWh/nămĐiện năng sử dụng (khi áp dụng VSD) 458.126 kWh/nămTổng điện năng tiết kiệm / năm 548.996 kWh/nămTổng số tiền tiết kiệm / năm 16.470 USDChi phí đầu tư 25.000 USDThời gian hoàn vốn 1,518 Năm


5.4.3. Tổng hợp giải pháp VSD cho nhà máy điện Ninh Bình:

Khi áp dụng giải pháp VSD cho các động cơ quạt khói và quạt gió cho nhà máy điện Ninh Bình, hiệu quả tổng hợp có thể tính được như sau:

Điện năng:

5.5. Giải pháp kỹ thuật cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí

- Điện năng sử dụng (chưa áp dụng VSD) 13.487.830 kWh/năm- Điện năng sử dụng (khi áp dụng VSD) 5.725.484 kWh/năm- Tổng điện năng tiết kiệm / năm 7.762.345 kWh/năm


- Tổng chi phí đầu tư 360.000 USD- Tổng số tiền tiết kiệm / năm 232.870 USD- Thời gian hoàn vốn 1,546 Năm

Nhà máy nhiệt điện Uông Bí có đặc điểm là thiết bị máy móc không đồng bộ, nhiều thiết bị phần lò và máy có xuất sứ từ nhiều nước trên thế giới. Hiện Uông Bí có 2 tổ máy với 4 quat khói và 4 quạt gió. Trong số 4 quạt gió, có 2 quạt gió có công suất 220 kW và 2 quạt còn lại có công suất 250 kW. Vì vậy trong phân tích sau dây sẽ có 2 phần tính toán cho 2 loại quạt gió khác nhau.

Giá bán điện nội bộ của Tổng công ty ĐLVN và Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 năm 2005 là 425,56 đ/kWh. Giá này sẽ được sử dụng để tính hiệu quả tài chính của giải pháp VSD.


* Đặc điểm:

Hiện tại, Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí có 4 quạt khói có các thông số cụ thể như sau:

- Tổng số lượng: 4 quạt khói- Công suất: 260 kW- Điện áp làm việc: 6,0 kW (ba pha xoay chiều)




- Công nghệ hiện sử dụng- Công suất trên trục của quạt- Số ngày vận hành trong năm- Chế độ vận hành trong ngày- Giá điện

0,0268USD/kWh)- Tổng chi phí đầu tư

o Thiết bị

o Vật tư


Cánh bướm (damper)260 kW275 ngày (6480 giờ/năm)70% lưu lượng thiết kế trong 24h

425,56đ/kWh (hay

: 25.000 USD: 20.000 USD

: 3.000 USD

: 2.000 USD



5.5.2. Quạt gió:

* Đặc điểm:

Như đã mô tả ở trên, hiện tại mỗi lò có 2 loại quạt gió.Loại Quạt gió thứ nhất (A) có các thông số cụ thể như sau:- Tổng số lượng: 2 quạt gió- Công suất: 250 kW- Điện áp làm việc: 6,0 kW (ba pha xoay chiều)

Loại Quạt gió thứ hai (B) có các thông số cụ thể như sau:- Tổng số lượng: 2 quạt gió- Công suất: 220 kW- Điện áp làm việc: 6,0 kW (ba pha xoay chiều)

* Tính toán hiệu quả kinh tế cho 1 quạt gió loại A:





o Thiết bị

o Vật tư



425,56đ/kWh (hay

: 25.000 USD: 20.000 USD

: 3.000 USD

: 2.000 USD



* Tính toán hiệu quả kinh tế cho 1 quạt gió loại B:




o Thiết bị

o Vật tư



425,56đ/kWh (hay

: 24.500 USD: 20.000 USD

: 2.500 USD

: 2.000 USD



913.682 kWh/năm477.688 kWh/năm435.994 kWh/năm


- Tổng số tiền tiết kiệm / năm 13.080 USD- Chi phí đầu tư 24.500 USD- Thời gian hoàn vốn 1,873 Năm5.5.3. Tổng hợp giải pháp VSD cho nhà máy điện Uông Bí:

Khi áp dụng giải pháp VSD cho các động cơ quạt khói và quạt gió cho nhà máy điện Ninh Bình, hiệu quả tổng hợp có thể tính được như sau:

Điện năng:




8.223.138 kWh/năm4.299.189 kWh/năm3.923 kWh/năm

199.000 USD117.718 USD1,690 Năm


CHƯƠNG VIKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ6.1 Đầu tư và tiết kiệm:

Đầu tư vào gải pháp tiết kiếm điện VSD vào một số động cơ cho 3 Nhà máy Nhiệt điện chạy than của EVN có đầu tư không cao (1.519.000 USD) nhưng mang lại hiệu quả rất cao (773.059 USD / năm) với thời gian thu hồi vốn nhanh (1,965 năm). Tổng hợp chi phí và thời gian hoàn vốn của giải pháp VSD đối với 3 nhà máy trên như sau:


1.519.000 USD773.059 USD1,965 Năm

Chi tiết các mức đầu tư và tiết kiệm cho các nhà máy được tổng hợp trong bảng sau:

Nội dung Đơn vị Phả LạiNinh Bỡnh Uụng Bớ Tổng

Điện năng sử dụng (thông thường)

kWh/nă m 38,057,498 13,487,830 8,223,138 59,768,465

Điện năng sử dụng (khi áp dụng VSD)

kWh/nă m 19,897,073 5,725,484 4,299,189 29,921,747

Tổng điện năng tiết kiệm / năm

kWh/nă m 18,160,424 7,762,345 3,923,949 29,846,719

Tổng sô tiền tiết kiệm / năm USD 435,165 232,870 105,024 773,059

Chi phớ đầu tư USD 960,000 360,000 199,000 1,519,000Thời gian hoàn vốn Năm 2.206 1.546 1.895 1.965

6.2 Hiệu quả khác của VSD:Ngoài việc tiết kiệm điện năng thì biến tần còn cung cấp một loạt những lợi ích

khác mà có thể được tóm tắt như sau :1. Thiết bị làm việc theo nguyên tắc biến đổi tần số cùng với thay đổi điện

áp (giữ cho tỷ lệ V/f là một hằng số) nên có thể đảm bảo được moment khởi động bằng với moment định mức ngay ở tốc độ thấp (20% tốc độ định mức). Việc phối hợp giữa điện áp và tần số giữ cho từ thông đủ sinh moment trong khi dòng điện đưa vào động cơ không tăng. Vì vậy dòng khởi động của hệ thống truyền động dùng biến tần chỉ bằng dòng định

Chương 3 - Kết luận và Kiến nghị Trang 68

mức và quá trình khởi động sẽ không gây ra hiện tượng sụt áp trên lưới gây ảnh hưởng tới các thiết bị khác.

2. Do quá trình khởi động được mềm hoá nên các chi tiết cơ khí sẽ ít bị va chạm mạnh và qua đó tăng được tuổi thọ của chúng.

3. Biến tần giúp cho hệ số cosO của động cơ luôn được giữ ở 0,96. Điều này đảm bảo cho lưới điện có hiệu suất sử dụng cao và giảm được chi phí cho hệ thống bù công suất phản kháng.

4. Bộ PID tích hợp sẵn bên trong biến tần có thể đảm bảo chế độ điều khiển liên tục phù hợp tuyệt đối với yêu cầu về lưu lượng của công nghệ, qua đó làm tăng chất lượng và hiệu quả của quá trình sản xuất.

5. Cổng giao tiếp theo chuẩn RS485 cho phép biến tần có thể làm việc ở chế độ điều khiển từ xa. Điều này khiến cho việc tự động hoá hệ thống điều khiển hay áp dụng DCS được trở nên dễ dàng hơn.

6.3 Kiến nghị:

Trong xu thế Cổ phần hoá các nhà máy điện (Tự quản lý, giảm chi phí...) và Thị trường điện (phải cạnh tranh với các nhà máy khác để tồn tại và phát triển), các nhà máy rất quan tâm đến vấn đề đầu tư giảm chi phí. Giải pháp VSD cho các nhà máy sẽ là giải pháp tốt để đạt đựoc mục đích trên. Vì vậy kiến nghị :

- Tổng Công ty ĐLVN cho các nhà máy trên nghiên cứu lập đề án thiết kế chi tiết giải pháp lắp đặt và vận hành thiết bị VSD.

- Tổng Công ty ĐLVN cho các nhà máy trên sử dụng nguồn kinh phí để triển khai đầu tư giải pháp VSD.

- Trước mắt, trong khi còn thử nghiệm, đề nghị Tổng Công ty ĐLVN cho phép các nhà máy trên mời các nhà cung cấp thiết bị VSD, đo đếm và lắp đặt thử nghiệm để bá cáo kết quả đầu tư ban đầu làm thí điểm để nhân rộng dự án cho các nhà máy trong TCT.

Chương 3 - Kết luận và Kiến nghị Trang 69

Phu lục 1:

Tính toán hiệu quả tài chính của giải pháp VSD đối với các động cơ trơng các nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Ninh Bình, Uông Bí

*


Thiết bị Variable speed drive (VSD )so sánh với Damper Control Nhà máy: Nhà máy nhiệt điện Phả Lại

Tổ máy 1 -2-3 -4Giải pháp Cánh bướm (throttling)Thiết bị: Quạt KHÓI Ngày thực hiện 15/01/2006

só LIỆU ĐÀU VÀO

Công suât cùa quạt p (kWh) 630




Thời gian vận hành 30 %= 0đối với các vận tốc, lưu lượng 40 %= 0khác nhau tính theo % 50 %= 0

60 %=070 100 %= 600080 %= 090 0 %= 0

Tống sồ là = 100 % Sum 100 OK

KÉT QUÀ TỈNH TOÁN%

Điện nàng sử dụng (thông thường) 2,378,594 kWh/năm 100.0%Điện năng sừ dụng (khi áp dụng VSD) 1,243,567 kWh/năm 52.3%Tổng điện năng tiết kiệm / năm 1,135,027 kWh/nam 47.7%Tổng sô tiên tiết kiệm / năm 27,198 USD 45.3%Chi phí đầu tư 60,000 USD 100.0%Thời gian hoàn vốn 2.206 Năm -

Ghi chúKết quả tinh toán là tinh toán theo cõng thức toán học. Kết quả cụ thể không sai khác lớn với kết quả tính toán.Nếu muốn kiểm tra kết quả thực tế thi cần phải thực hiện bằng các giải pháp đo đém thực tế.

I

TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP VSD ĐỐI VỚI QUẠT _______________________ _____________ ,___——ì -------------------------------------------------------------- u..................Thiết bị Variable speed drive (VSD )so sánh với Damper Control Nhà máy: Nhà máy nhiệt điện Phả Lại

Tổ máy 1-2-3 -4Giải pháp Cảnh bướm (throttling)Thiết bị: Quạt GIÓ Ngày thực hiện I 15/01/2006

số LIỆU ĐÀU VÀO

Công suât của quạt p (kWh) 630


Total operating time per year Tk (h) ' - ' 6000 £ '

Lưu lượng (%) Thời gian (%) Giờò ít %= 0

Thời gian vận hành 30 0 %=0đối với càc vận tốc, lưu lưựng 40 0 . ■ %= 0khác nhau tính theo % 50 0 %= 0

60 0 %=070 100 %= 600080 0 %= 090 0 %=0

Tống số là = 100 % Sum 100 OK


Điện năng sử dụng (thông thường) 2,378,594 kWh/năm 100.0%Điện năng sử dụng (khi áp dụng VSD) 1,243,567 kWh/năm 52.3%Tổng điện năng tiết kiệm / năm 1,135,027 kWh/năm 47.7%Tổng sô tiền tiết kiệm Ị nám 27,198 USD 45.3%Chi phí đâu tư 60,000 USD 100.0%Thời gian hoàn vồn 2.206 Năm -

Ghi chúKết quả tính toán là tính toán theo công thức toán học. Kết quả cụ thể không sai khác lởn với kết quả tính toán. Nếu muốn kiềm tra kết quả thực tế thỉ cần phải thực hiện bằng các giải pháp đo đếm thực té.


Thiết bj Variable speed drive (VSD )so sánh với Damper Control Nhà máy: Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình

Tổ máy 1-2-3 -4Giải pháp Cánh bướm (throttling)Thiết bị: Quạt KHỎI Ngày thực hiện 15/01/2006

SỚ LIỆU ĐÀU VÀO

Công suât của quạt p (kWh) 185


Total operating time per year • Tk (h) 6480

Lưu lượng (%) Thời gian (%) Giờ0 0 %=0

Thời gian vận hành 30 %=0đối với các vận tốc, lưu lượng 40 0 %= 0khác nhau tính theo % 50 0 %= 0

60 100 %= 648070 0 %=080 %=090 0 %= 0


KÉT QUẢ TÍNH TOÁN%

Điện năng sử dụng (thông thường) 678,857 kWh/năm 100.0%Điện năng sừ dụng (khi áp dụng VSD) 257,560 kWh/năm 37.9%Tổng điện năng tiét kiệm / năm 421,298 kWh/năm 62.1%Tồng sô tiền tiết kiệm / nãm 12,639 USD 63.2%Chi phí đáu tư 20,000 USD 100.0%Thời gian hoàn vồn 1.582 Năm -

Ghi chúKết quà tính toán là tính toán theo công thức toán học. Kết quà cụ thể không sai khác lớn với kết quả tinh toán. Nếu muốn kiêm tra kết quả thực tế thì cần phải thực hiện bằng các giải pháp đo đếm thực tế.

TÍNH TOÁN HIỆU QUÀ CỦA GIÀI PHÁP VSD ĐÓI VỚI QUẠT

Thiết bi Variable speed drive (VSD )so sánh với Damper Control Nhà máy: Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình

> Tổ máy 1-2-3 -4Giải pháp Cánh bướm (throttling)Thiết bị: Quạt GIÒ___________ Ngày thực hiện 15/01/2006


Công suât của quạt p (kWh) 260 1



Lưu lượng (%) Thời gian (%) Giờ0 ... 0.. %= 0

Thời gian vận hành 30 0 %=0đổi với các vận tốc, lưu lượng 40 0 %=0khác nhau tính theo % 50 0 %=0

60 50 7o= 324070 J 50 %= 324080 ■■ %=090 ' --0<- %= 0

Tống sổ là = 100 % Sum 100 OK


Điện năng sử dụng (thông thường) 1,007,121 kWh/năm 100.0%Điện năng sừ dụng (khi áp dụng VSD) 458,126 kWh/năm 45.5%Tổng điện năng tiết kiệm / năm 548,996 kWh/năm 54.5%Tổng sô tiền tiết kiệm / năm 16,470 USD 65.9%Chi phí đầu tư 25,000 USD 100.0%Thời gian hoàn vốn 1.518 Năm -

Ghi chúKết quả tính toán là tính toán theo công thức toán học. Kết quả cụ thể không sai khác lớn với kết quà tính toán.Nếu muốn kiểm tra két quả thực tế thì cần phải thực hiện băng các giải pháp đo đếm thực tế.

I

TÍNH TOÁN HIỆU QUÀ CÙA GIÀI PHÁP VSD ĐỔI VỚI QUẠT

Thiết bị Variable speed drive (VSD )so sánh với Damper Control Nhà máy: Nhà máy nhiệt điện Uông Bí

Tổ máy 5-6Giải pháp Cánh bướm (throttling)Thiết bị: Quạt KHÓI Ngày thực hiện 15/01/2006

SỐ LIỆU ĐÀU VÀO

Công suât của quạt p (kWh) . .260

Giá điện USD/kWh ■ 0.0268

Total operating time per year • Tk (h) W 6600

Lưu lưựng (%) Thời gian (%) Giờ0 0 %=0

Thời gian vận hành 30 : i'U'O %=0đổi với các vận tốc, lưu lượng 40 %= 0khác nhau tinh theo % 50 0 %=0

60 0 %= 070 100 ’JK'-K’. %= 660080 .... 0 ........ ■ %=090 0 %=0



Điện năng sử dụng (thông thường) 1,079,806 kWh/năm 100.0%Điện năng sừ dụng (khi áp dụng VSD) 564,540 kWh/năm 52.3%Tống điện năng tiểt kiệm / năm 515,266 kWh/năm 47.7%Tổng sô tiên tiết kiệm / năm 13,791 USD 55.2%Chi phí đầu tư 25,000 USD 100.0%Thời gian hoàn vổn 1.813 Năm -

Ghi chúKết quà tính toán là tính toán theo công thức toán học. Kết quà cụ thể không sai khác lớn với kết quà tính toán.Nểu muôn kiểm tra kểt quà thực tể thi cần phải thực hiện bằng các giải pháp đo đếm thực tế.

TÍNH TOÁN HIỆU QUÀ CỦA GIẢI PHÁP VSD ĐỐI VỚI QUẠT ... -....... — -..... —.... -... -....... - --- - — ..... --- ---- _.l.....


Tổ máy 5-6Giải pháp Thiết b|:

Cánh bướm (throttling)Quạt GIỎ (Loại A) Ngày thực hiện 15/01/2006

SỐ LIỆU ĐÀU VÀO

Công suât của quạt p (kWh) 250 ;


Total operating time per year Tk (h) ,.6600 ■- . . J:

Thời gian vận hành đổi với các vận tốc, lưu lượng khác nhau tính theo %

Lưu lượng (%) Thời gian (%) Giờ0 ■ 0

.soS

so»s

©.so

.so.se

.sc.»

o n H

n H H

H n II

000)

0000

0 0)

o o

30 ■ ' 040 0 :50 060 070 10080 090 0

Tống sồ là = 100 % Sum 100 OK

KÉT QUẢ TỈNH TOÁN%

Điện năng sử dụng (thông thường) Điện năng sừ dụng (khi àp dụng VSD)

1,038,275 kWh/năm 100.0%542,827 kWh/năm 52.3%

Tổng điện năng tiet kiệm / nám Tổng sô tiền tiểt kiệm / năm

495,448 kWh/năm 47.7%13,261 USD 53.0%

Chi phí đâu tư 25,000 USD 100.0%Thời gian hoàn vổn 1.885 Năm -

Ghi chútoán là tinh toán theo công thức toán học. Kết quả cụ thể không sai khác lớn với kết quả tính toán, ễm tra kết quà thực tế thi cần phải thực hiện bằng các giải pháp đo đếm thực tế.

Kết quả tính Nếu muốn ki



Tổ máy 5-6Giải pháp Cánh bướm (throttling)Thiết bị: Quạt GIÓ (Loại B) Ngày thực hiện 15/01/2006


Công suãt của quạt p (kWh) 220

Giá điện USD/kWh . 0.0268

Total operating time per year • Tk (h) 6600


Thời gian vận hành 30 0 ■ %=0đối với các vận tốc, lưu lượng 40 %= 0khác nhau tính theo % 50 0 %= 0

60 %=070 100 %= 660080 %= 090 0 %=0



Điện năng sử dụng (thông thường) 913,682 kWh/năm 100.0%Điện năng sừ dụng (khi áp dụng VSD) 477,688 kWh/năm 52.3%Tổng điện năng tiêt kiệm / năm 435,994 kWh/năm 47.7%

1 ỏng so tlẻH tiết Kiệm 1 nám 11,669 USD 47.6%Chi phí đấu tư 24,500 USD 100.0%Thời gian hoàn vốn 2.100 Năm -

Ghi chúKết quả tính toán là tính toán theo công thức toán học. Kết quả cụ thể không sai khác lớn với kết quà tính toán.Nếu muốn kiểm tra két quà thực tế thì cần phải thực hiện bằng các giải pháp đo đếm thực tế.

Phụ lục 2:

Biểu mẫu thu thập số liệu đối với các động CO’ trong các nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Ninh Bình, Uông Bí

Về các động cơ lớn trong nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình

Người cấp số liệu: ............ . ..........................................Đơn vị: ........................................................I. Tài liệu

■1. Qui trình tổng hợp - Phân xưởng lò2. Qui trình tổng hợp - Phân xưởng máy3. Sơ đồ nguyên lý của toàn nhà máy4. Sơ đồ điện 1 sợi của toàn nhà máy và các thiết bị tự dùngII. Các thông số chung của toàn nhà máy1. Tổng điện năng phát của toàn nhà máy trong:

Năm năm 1996 năm 1997 năm 1998 nảm 1999 năm 2000Điện phát của toàn NMĐ

(KWh)2. Bảng tổng hợp tiêu thụ điện năng của các động cơ lớn trong NMĐ:TT Nội dung

Điện năng nảm 1996

(KWh)

Điện nâng nãm 1997

(KWh)

Điện năng năm 1998

(KWh)


(KWh)


(KWh)

1 Bơm ngưng tụ2 Bơm rửa muối nước

ngưng3 Bơm dầu khởi động4 bơm dầu bôi trơn5 Bơm làm mát khí6 Bơm cấp nước7 Bơm dầu chính nối

với trục bơm8 Bơm dầu khởi động9 Bơm tuần hoàn10 Bơm rửa lưới11 Bơm nước đọng12 Quạt khói13 Quạt gió14 Quạt máy nghiền15 Tự dùng khác

Tổng điện năng tự dùng của NMĐ

-

III. Các thông sô' của các động cơ

1. Bơm ngưng tụ:> a. Các thông số:Mã hiệu động cơ

Hãng, nãm sản xuất

Loại rotor lồng sóc hay dây quấn

Điện áp (V), tần sô' (Hz), dòng điện (A)

Chiều dài cáp

Tổ đấu dây Y hay A

Sô' đôi cực, tốc độ (rpm)

Dải tốc độCông suất (kW): Hiệu suất (%): Hê sô' công suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Costp - Lưu lượng (costp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng

(%)Thời gian vận hành (giờ) Ghi chú

năm 1996 năm 1997 năm 1998 nãm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng /

d. Tình trạng hoạt động hiện nay:- Tốt / xấu?- Số lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ồn?

2. Bơm rửa nước muối:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ

Hãng, năm sản xuất



Chiều dài cáp


Số đôi cực, tốc độ (rpm)

Dải tốc độCông suất (kW): Hiệu suất (%): Hệ số công suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Cosíp - Lưu lượng (coscp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng

(%)'Thời gian vận hành (giờ) Ghi chú

năm 1996 nãm 1997 năm 1998 nảm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng

d. Tình trạng hoạt động hiện nay:- Tốt / xấu?- Sô' lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ổn?

3. Bơm dầu khởi động:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ


Loại rotor lồng sóc hay dây quâh

Điện áp (V), tần số (Hz), dòng điện (A)

Chiều dài cáp

Tổ đấu dây Y hay △


Dải tốc độ

Công suất (kW): Hiệu suất (%): Hệ số công suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Coscp - Lưu lượng (cosọ - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng


năm 1996 năm 1997 năm 1998 năm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng

d. Tình trạng hoạt động hiện nay: - Tốt /xấu?- Số lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ồn?

I

4. Bơm dầu bôi trơn:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ

Hãng, nãm sản xuất

Loại rotor lổng sóc hay dây quấn


Chiều dài cáp



Dải tốc độ


b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Cos(p - Lưu lượng (coscp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng

(%)■Thời gian vận hành (giờ) Ghi chú

năm 1996 năin 1997 năm 1998 nãm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng

d. Tình trạng hoạt động hiện nay: - Tốt / xấu?- Số lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ồn?

5. Bơm làm mát khí:z \a. Các thông số:Mã hiệu đông cơ




Chiều dài cáp



Dải tốc độCông suất (kW): Hiệu suất (%): Hệ sô' công suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Costp - Lưu lượng (cos(p - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng


năm 1996 năm 1997 năm 1998 nảm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng


6. Bơm cấp nước:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ




Chiều dài cáp




b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Costp - Lưu lượng (costp - m3/s).c. Chế độ vân hành của động cơ:Lưu lượng


năm 1996 năm 1997 năm 1998 nãm 1999 nảm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng

d. Tinh trạng hoạt động hiện nay:- Tốt / xấu?- Số lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ổn?

7. Bơm dầu chính nối với trục bơm:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ



Điên áp (V), tần sô' (Hz), dòng điện (A)

Chiều dài cáp



Dải tốc độ

Công suất (kW): Hiệu suất (%): Hệ sô' công suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Cosọ - Lưu lượng (coscp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng



d. Tình trạng hoạt động hiện nay:- Tốt / xấu?- SỐ lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ồn?

8. Bơm dầu khởi động:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ




Chiều dài cáp




b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Costp - Lưu lượng (coscp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng

(%)■Thời gian vận hành (giờ) Ghi chú

năm 1996 năm 1997 nảm 1998 nảm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng


I

9. Bơm dầu tuần hoàn:a. Các thông số: K

Mã hiệu động cơ




Chiều dài cáp



Dải tốc độ


b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Cosọ - Lưu lượng (cosọ - m3/s).c. Chế.độ vận hành của động cơ:Lưu lượng


năm 1996 năm 1997 năm 1998 năm 1999 nãm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng


I

10. Bơm rửa muối:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ



Điên áp (V), tần số (Hz), dòng điện (A)

Chiểu dài cáp



Dải tốc độ

Công suất (kW): Hiệu suất (%): Hệ sô' cóng suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Cosọ - Lưu lượng (costp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng


năm 1996 năm 1997 năm 1998 nãm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng


11. Bơm nước đọng:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ '




Chiều dài cáp




b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lim lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Cosọ - Lưu lượng (cosọ - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng


năm 1996 năm 1997 năm 1998 năm 1999 nãm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng


12. Quạt khói:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ

Hãng, nâm sản xuất



Chiều dài cáp



Dải tốc độ

Công suất (kW): Hiệu suất (%): Hệ sô' công suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cợ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Coscp - Lim lượng (coscp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng

(%)’Thời gian vận hành (giờ) Ghi chú



13. Quạt gió:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ



Điện ấp (V), tần sô' (Hz), dòng điện (A)

Chiều dài cáp




b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Cosọ - Lưu lượng (coscp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng


nãm 1996 năm 1997 năm 1998 năm 1999 năm 20000%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Tổng

d. Tinh trạng hoạt động hiện nay:- Tốt / xấu?- Số lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ồn?

14. Quạt máy nghiền:a. Các thông số:Mã hiệu động cơ



Điên áp (V), tần sô' (Hz), dòng điện (A)

Chiều dài cáp



Dải tốc độCông suất (kW): Hiệu suất (%): Hệ sô' cóng suất: Mô men Break Down

b. Các đường đặc tính vận hành của các loại động cơ:- Công suất - Lưu lượng (W - m3/s).- Dòng điện - Lưu lượng (A - m3/s).- Costp - Lưu lượng (costp - m3/s).c. Chế độ vận hành của động cơ:Lưu lượng



d. Tinh trạng hoạt động hiện nay:- Tốt / xấu?- Số lần sự cố trong năm?- Phát nóng?- Độ ồn?

c0u khoa học - cosodulieu.evn.com.vn

Documents