Bài giảng Quản lý và sử dụng hiệu quả năng lượng - Chương 6: Tiết kiệm năng lượng dùng kỹ thuật biến tần cho hệ thống bơm, quạt

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng ThS. Trần Công Binh ĐH Bách Khoa TP.HCM 1 0 Bài giảng: QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM Giảng viên: ThS. Trần Công Binh 5/2013 Chương 6: Tiết kiệm năng lượng dùng kỹ thuật biến tần cho hệ thống bơm, quạt Quản lý và Sử dụng Năng lượng 1 Chương 6: Tiết kiệm năng lượng dùng kỹ thuật biến tần cho hệ thống bơm, quạt Động cơ Bơm Van Quản lý và Sử dụng Năng lượng 2 Chương 6: Tiết kiệm năng lượng dùng kỹ thuật biến tần cho hệ thống bơm, quạt 1. Năng lượng tiệu thụ của hệ thống bơm, quạt 2. Kỹ thuật điều khiển thay đổi lưu lượng 3. Điều khiển thay đổi lưu lượng dùng van 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng Năng lượng 3 70% năng lượng dùng cho động cơ điện 33% cho bơm, quạt 1. Năng lượng tiệu thụ của hệ thống bơm, quạt Quản lý và Sử dụng Năng lượng 4 95% chi phí cho năng lượng trong chu kỳ sống 1. Năng lượng tiệu thụ của hệ thống bơm, quạt Quản lý và Sử dụng Năng lượng 5 Tiềm năng tiết kiệm năng lượng? 1. Năng lượng tiệu thụ của hệ thống bơm, quạt Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng ThS. Trần Công Binh ĐH Bách Khoa TP.HCM 2 Quản lý và Sử dụng Năng lượng 6 1. Quạt điều khiển bằng bánh răng 2. Quạt ly tâm kết hợp van hoặc damper ngõ vào/ra 2. Các kỹ thuật điều khiển thay đổi lưu lượng Quản lý và Sử dụng Năng lượng 7 3. Ghép song song quạt, bơm 2. Các kỹ thuật điều khiển thay đổi lưu lượng Nước cấp Bể chứa Bơm Sử dụng Xả tràn Bể chứa Quản lý và Sử dụng Năng lượng 8 4. Điều khiển ON/OFF quạt/bơm 2. Các kỹ thuật điều khiển thay đổi lưu lượng Biểu đồ phụ tải hệ thống điều hòa không khí 0 5 10 15 20 25 30 35 40 12 :0 3 12 :1 9 12 :3 5 12 :5 1 13 :0 7 13 :2 3 13 :3 9 13 :5 5 14 :1 1 14 :2 7 14 :4 3 14 :5 9 15 :1 5 15 :3 1 15 :4 7 16 :0 3 16 :1 9 16 :3 5 16 :5 1 17 :0 7 17 :2 3 Thời gian C ô n g s u ấ t (k W ) Máy nén lạnh 2 Bơm nước giải nhiệt Quản lý và Sử dụng Năng lượng 9 5. Bơm bypass 6. Điều khiển bơm bằng van ngõ ra 2. Các kỹ thuật điều khiển thay đổi lưu lượng Quản lý và Sử dụng Năng lượng 10 1. Đặc tính của đường ống: lưu lượng càng thấp thì công suất càng nhỏ (hàm lũy thừa 3). 3. Điều khiển thay đổi lưu lượng dùng van Tuần hoàn Cửa gió Lưu lượng thay đổi Biến tần Lý tưởng C ô n g s u ấ t (% ) Lưu lượng (%) 25 75 50 100% 100% 75 50 25 Quản lý và Sử dụng Năng lượng 11 1. Đặc tính của đường ống: lưu lượng càng cao thì áp suất càng cao, độ cao càng lớn. 3. Điều khiển thay đổi lưu lượng dùng van Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng ThS. Trần Công Binh ĐH Bách Khoa TP.HCM 3 Quản lý và Sử dụng Năng lượng 12 2. Đặc tính của bơm, quạt: với công suất không đổi, lưu lượng càng nhỏ thì độ cao càng lớn. 3. Điều khiển thay đổi lưu lượng dùng van Quản lý và Sử dụng Năng lượng 13 3. Đặc tính của bơm, quạt và đường ống: giảm lưu lượng bằng cách giảm công suất, khi đó độ cao và áp suất cũng giảm theo. Nhưng giảm công suất động cơ bằng cách nào? 3. Điều khiển thay đổi lưu lượng dùng van Quản lý và Sử dụng Năng lượng 14 4. Điều khiển thay đổi lưu lượng bơm, quạt bằng cách đóng bớt van ngõ ra, khi đó áp suất đường ống tăng cao không cần thiết. 3. Điều khiển thay đổi lưu lượng dùng van Quản lý và Sử dụng Năng lượng 15 5. Lưu lượng được điều chỉnh giảm bớt, nhưng công suất tiêu thụ không thay đổi! 3. Điều khiển thay đổi lưu lượng dùng van Quản lý và Sử dụng Năng lượng 16 1. Điều khiển thay đổi lưu lượng bơm, quạt dùng biến tần điều khiển giảm tốc độ động cơ. Lưu lượng và áp suất đường ống đều giảm. 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng Năng lượng 17 2. Lưu lượng được điều chỉnh giảm bớt, và công suất tiêu thụ cũng được tiết giảm! 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng ThS. Trần Công Binh ĐH Bách Khoa TP.HCM 4 Quản lý và Sử dụng Năng lượng 18 3. Khi nhu cầu lưu lượng giảm, thì công suất tiêu thụ cũng được tiết giảm để tiết kiệm năng lượng 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng Năng lượng 19 3. Khi nhu cầu lưu lượng giảm, thì công suất tiêu thụ cũng được tiết giảm để tiết kiệm năng lượng 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng Năng lượng 20 4. So sánh với điều khiển dùng van, thì dùng biến tần tiết giảm đáng kể năng lượng cho các hệ thống thường xuyên vận hành ở lưu lượng thấp 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng Năng lượng 21 4. Tiết kiệm đến 65% công suất khi giảm 30% lưu lượng! 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng Năng lượng 22 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Hệ thống bơm nước: Quản lý và Sử dụng Năng lượng 23 5. Một động cơ 1-hp, lưu lượng 3m3/ giờ dùng để bơm nước lên bồn chứa 30m3. Nhu cầu sử dụng 30m3/ngày. Tính chi phí tiền điện trong 1 năm? Biểu giá điện là 2000đ/kWh. 6. Nếu gắn biến tần để điều khiển bơm nước trên. Chi phí mua biến tần cho động cơ 1-hp là 2 triệu đồng. Hiệu suất biến tần là 90%. Tính SPP và BCR cho phương án dùng biến tần? 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng ThS. Trần Công Binh ĐH Bách Khoa TP.HCM 5 Quản lý và Sử dụng Năng lượng 24 7. Một động cơ 1-hp, lưu lượng 3m3/ giờ dùng để bơm nước cho hệ thống làm mát. Mỗi ngày cần 4 giờ bơm lưu lượng 3m3/ giờ và 4 giờ bơm với lưu lượng 2 m3/ giờ. Tính chi phí tiền điện trong 1 năm? Biểu giá điện là 2000đ/kWh. 8. Nếu gắn biến tần để điều khiển bơm nước trên. Chi phí mua biến tần cho động cơ 1-hp là 2 triệu đồng. Hiệu suất biến tần là 90%. Tính SPP và BCR cho phương án dùng biến tần? 4. Tiết kiệm năng lượng dùng biến tần Quản lý và Sử dụng Năng lượng 25 Tài liệu tham khảo: [1] Barney L. Capehart,Wayne C. Turner, William J. Kennedy, Guide to Energy Management, The Fairmont Press, 2003 [2] Wayne C. Turner, Steve Doty, Energy Management Handbook, The Fairmont Press and Taylor & Francis Ltd., 2006 [3] Richard A. Panke, Energy Management Systems and Direct Digital Control, The Fairmont Press, Inc, Marcel Dekker, Inc, 2002 [4] Gilbert A. McCoy, Todd Litman, John G. Douglass, Energy-Efficient Electric Motor Selection Handbook, Washington State Energy Office Olympia, 1993. [5] Gilbert A. McCoy, John G. Douglass, Energy Management for Motor Driven Systems, Washington State University, 2000. [6] Energy Efficiency, Schneider Electric, 2012. [7] Dự án nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các doanh nghiệp nhỏ và vừa Việt Nam – PECSME. Tài liệu tham khảo 26 TB Trần Công Binh GV ĐH Bách Khoa TP.HCM Phone: 0908 468 100 Email: tcbinh@hcmut.edu.vn binhtc@yahoo.com Website: www4.hcmut.edu.vn/~tcbinh