بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورها (4)
منبع : راسخون
14- مثال از محاسبات صرفه جوئی انرژی در فن
برای روشن شدن تاثیر استفاده از درایو در کاربرد فن به مثال زیر توجه میکنیم. نخست اشاره میکنیم به قوانین حاکم بر فن که موسوم به قوانین افینیتی (Affinity Laws ) میباشد:
Eq. 1: (N1 / N2) = Q1 / Q2
Eq. 2: (N1 / N2)2 = P1 / P2
Eq. 3: (N1 / N2)2 = T1 / T2
Eq. 4: (N1 / N2)3 = HP1 / HP2
در معادلات فوق N معرف سرعت، Q معرف میزان جریان سیال، T معرف گشتاور، HP معرف توان مصرفی و P معرف فشار است.
حال فرض میکنیم یک فن با موتور 250hp با راندمان 95% موجود است. و سیکل کار آن را در هر هفته بصورت زیر در نظر میگیریم:
|
سرعت |
بار |
ساعات کار |
|
100% |
100% |
40 |
|
75% |
42% |
80 |
|
50% |
13% |
40 |
بدون استفاده از درایومیزان انرژی مصرفی در هر هفته برابر است با:
با استفاده از درایومیزان انرژی مصرفی در هر هفته برابر است با:
میزان صرفه جوئی انرژی در سال برابر است با:
و اگر ارزش هر کیلووات ساعت انرژی را 4 سنت در نظر بگیریم ارزش انرژی صرفه جوئی شده برابر خواهد بود با:
15- یک مطالعه موردی در ایران:
گزارشی از وضعیت فعلی فنهای پیش گرمکن خط 2 سیمان آبیک و بررسی امکان صرفه جوئی انرژی در آنها
گزارش زیر توسط مرکز تحقیقات سیمان آبیک آماده شده است:
فنها در صنعت سیمان کاربرد گسترده ای دارند. و برای انتقال گازهای ناشی از فرایند تولید سیمان و یا انتقال مواد از آنها استفاده میشود. از آنجائی که شرائط فرایندی با توجه به تغییرات پارامترهای آن ثابت نمی باشد. در نتیجه میزان تولید گازهای فرایندی با توجه به تغییرات پارامترهای آن ثابت نمی باشد. در نتیجه میزان تولید گازهای فرایندی نیز متغیر بوده و لازم ست این امر با تغییر هوادهی فنها تحت کنترل باشد. از متداول ترین روشهای کنترلی که برای فلوی گاز در فن ها تا بحال مورد استفاده قرار گرفته است، کنترل فلو توسط دریچه در ورودی فن میباشد. اگر چه این روش، طریقه ای موثر در کنترل فلو بوده اما در مصرف انرژی تاثیر قابل ملاحظه ای نداشته است. در صورتی که کنترل فلوی گاز با استفاده از کنترل دور فن، علاوه بر کارائی بهتر بمیزان زیادی در مصرف انرژی الکتریکی فن صرفه جوئی انرژی ایجاد خواهد کرد.
بعنوان مطالعه موردی فن های پیش گرمکن واحد 2 سیمان آبیک مورد بررسی قرار میگیرد. بمنظور آنکه بتوان میزان بالقوه انرژی قابل صرفه جوئی در این فن ها بدست اید از دو روش:
1- محاسبه توان با استفاده از پارامترهای بدست آمده از فرایند
2- اندازه گیری توان موتور درایو
استفاده کرده و یک بررسی مقایسه ای بین ایندو بعمل می آ وریم. برای محاسبه توان از رابطه معمول آن:
استفاده کرده ایم. پارامترهای مورد نیاز برای محاسبه نیز در فرایند و در شرائط نرمال بهره وری اندازه گیری شد.
Q = 327,000 m3/h فلوی گاز
P1= -560 mm WG فشار هوا قبل از دریچه(شرائط فرایند)
Pl1= -1100 mm WG فشار هوا بعد از دریچه و قبل از فن
P2 = - 10 mm WG فشار هوا بعد از دریچه(شرائط فرایند)
وضعیت دریچه 22% و دور موتور برابر با دور نامی 990RPM ، و توان نامی موتور فن 1300KW با راندمان 0.8 بود. در این شرائط میزان توان مصرفی فن با استفاده از P فرایند :?پارامترهای بهره برداری و با توجه به
P فن، یعنی تفاوت فشار ورودی و?و با استفاده از خروجی فن، توان مصرفی عبارت است از :
و مقدار خوانده شده توسط دستگاه واتمتر برای هر دو فن شماره 35 و 36 (فن های پیش گرمکن ) بصورت زیر بود:
P35 = 1260 KW
P36 = 1210 KW
مقایسه دو مقدار توان فن( محاسبه شده و اندازه گیری شده) حداقل دو مسئله را روشن میکند:
1- صحت محاسبات انجام شده( عدد 1213 در مقابل 1260 و یا 1210 )
P فن شده و این امر باعث افزایش توان مصرفی?2- استفاده از دریچه باعث افزایش فن شده است.
مورد فوق بخوبی نشان میدهد که حذف دریچه ورودی و استفاده از کنترل دور میتواند شرائط کار فن را به شرائط فرایند نزدیکتر کرده و در آنصورت در مصرف انرژی فن کاهش قابل ملاحظه ای مشاهده خواهد شد. نهایتا بر روی فن شماره 36 کنترل دور نصب شد و در حالیکه دور فن روی 680RPM تنظیم شده بود شرائط فرایندی مشابه با حالت بدون کنترل دور فراهم شده و تولید نیز به حالت نرمال رسید.
در این حالت شرائط دریچه 100% باز و مقدار توان مصرفی موتور 560KW قرائت گردید. همانگونه که انتظار داشتیم با استفاده از کنترل دور توانستیم توان فن را به شرائط بهره برداری قبل رسانده و توان مصرفی را بمیزان زیاد کاهش دهیم. انتظار میرود با توجه به میزان سرمایه گذاری انجام شده جهت تهیه کنترل دور مورد نیاز، زمان بازگشت سرمایه 3 سال باشد.
16- سیستم های تهویه مطبوع
موضوع صرفه جوئی انرژی در دنیای رقابتی امروز حتی آثار خود را در سیستمهای تهویه مطبوع هتلها نیز خود را مطرح کرده است. در این مکانها امکان صرفه جوئی انرژی تا مرز 50 درصد روی سیستمهای HVAC یا سیستمهای حرارتی و هواسازی و تهویه مطبوع ، وجود دارد. و سرمایه گذاری اولیه در مدت دو سال از محل صرفه جوئی انرژی قابل بازیابی میباشد.
17- ماشین تزریق پلاستیک
در یک ماشین تزریق پلاستیک استفاده از کنترل کننده دور موتور میتواند تا 50 در صد صرفه جوئی در مصرف انرژی بدنبال داشته باشد[2]. برای روشن شدن این مطلب به دیاگرام زیر توجه میکنیم:
شکل (16) مصرف انرژی در یک سیکل کاری ماشین تزریق پلاستیک- بدون استفاده از درایو
در دیاگرام فوق مصرف انرژی در یک سیکل کاری نشان داده شده است. این حالت نرمال کار ماشین بوده و در این وضعیت از درایو استفاده نشده است. با استفاده از کنترل کننده دور موتور میتوان توان تلفاتی ماشین را بمیزان قابل توجهی کاهش داد. مضافا اینکه در این صورت ماشین خیلی نرمتر کار کرده و از شوکهای مکانیکی اجتناب خواهد شد. خود این امر منجر به کاهش هزینه های تعمیر و نگهداشت ماشین میشود . در دیاگرام زیر توان مصرفی ماشین در حالت کار با کنترل کننده دور موتور نمایش داده شده است:
شکل (17) مصرف انرژی در یک سیکل کاری ماشین تزریق پلاستیک- با استفاده از درایو
با مقایسه دو دیاگرام مشاهده میشود که مصرف انرژی از 42 کیلوات ساعت به 27 کیلووات ساعت تقلیل پیدا کرده است.
