HIỆU SUẤT SỬ DỤNG ĐIỆN

CNS 05 – năng l ng 2 ượ

HI U SU T S D NG ĐI N Ấ Ử Ụ

Ệ

Electricity Efficiency

Nguy n Kim Thanh

ễ

2010

N I DUNG CH

NG TRÌNH

Ộ

ƯƠ

• T i sao ph i t p trung nghiên c u v ề

ả ậ

ứ

ạ đi nệ

• S d ng đi n trong ngành công nghi p

ệ

ử ụ ấ

ộ • Quan tr c tiêu th đi n

ụ ệ

Gi y và B t Gi y ấ ắ - Các đ nh m c ứ ị - Đo các thông s v s d ng đi n

ố ề ử ụ

ệ

• M t vài ví d

ộ

ụ

Ti m năng ti

t ki m

M (2)

ề

ế

ệ ở ỹ

t ki m năng l

ng cho h th ng

ế

ệ

ệ ố đ ng c trung bình đ i v i m t nhà máy

Chi phí và ti ơ ộ

ượ ố ớ 1.5

ộ 2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

1.0

Tri uệ

$1.7 tri uệ

Nhà máy B tộ

$483,000

2611

$4.6 tri uệ

Nhà máy Gi yấ

$659,000

2621

$3.0 tri uệ

Nhà máy Gi y bìa

ấ

$492,000

2631

chi phí/nhà máy/năm ti

t ki m/nhà máy/năm

ế

ệ

c 16.4% • Các nhà máy B t Gi y ti t ki m đ ượ ệ ế • Các nhà máy s n xu t Gi y ti t ki m đ ệ ế ấ • Các nhà máy s n xu t gi y và bìa dày ti ấ ộ ả ả c 28.4% ượ ế ấ ấ ấ c 14.3% t ki m đ ệ ượ

Ti m năng ti

t ki m

M (3)

ề

ế

ệ ở ỹ

ề

ể

ệ ố ả

ệ

ộ

ỉ

• B m và Qu t: thay th các h th ng đi u khi n ơ ế b ng vi c đi u ch nh t c đ và gi m kích ố ằ c /công su t đ ng c ; ơ ỡ

ạ ề ấ ộ

c 80% năng l

ượ

• Có th ti ể ế ệ ằ

ng s d ng ử ụ ượ b ng vi c c i thi n 20% h th ng đ ng c ơ ộ

t ki m đ ệ ệ ả

ệ ố

ệ

ụ

ệ

Đi n năng tiêu th trong ngành công nghi p Gi y và B t Gi y ấ

ấ

ộ

m t nhà máy s n xu t

ượ

ả

ấ

gi y và b t gi y ch t l

ở ộ ng cao

• Các d ng năng l ạ ấ

ng tiêu ấ ượ

ấ

ộ

Quá trình Bay h i ơ

T yẩ

Máy xeo

ki mề

1.5

N u ấ r aử 1.0

0.4

0.3

Các khâu khác 0.3

Năng ngượ l H iơ

5.9 (95%)

t n/t n ấ ấ gi yấ

Máy xeo

Các khâu khác

N u ấ r aử

140

Tẩ y 150

Nghi n ề tinh 240

600

220

1.130 (84%)

kWh/t n ấ gi yấ

Năng ng l ượ đi nệ

ề ề ả

ả

ộ

ượ

ng ngành công nghi p Gi y và B t Gi y, UNIDO ấ

ệ

ấ

ộ

Ngu n: H i th o chuyên đ v B o toàn năng l ồ 1993

ệ

ấ ề

ể

ề

thành b t (tính cho m t t n

Đi n năng tiêu hao đ nghi n gi y l thành b tộ ấ ề ề

ộ ấ ộ ể

Đ n vơ

ị

H iơ

Đi nệ

Đv: t n/t n b t ộ ấ ấ

Đv: kWh/t n b t ộ

ấ

B tộ

Gi y lấ ề

0.025

230

ấ

Gi y bao bì có g n sóng ợ

B t đã tách ộ xơ

250

Báo cũ, t p chí ạ cũ Báo cũ

0.3

400

ự

B t t y m c ộ ẩ (DIP)

Báo cũ,

0.3

380

Printed wood free

Ngu n: t o chí Tappi Nh t B n

ậ ả

ạ

ồ

Ngu n: H I ngh chuyên đ v B o toàn năng l

ồ

ộ

ị

ượ

ng trong ngành công nghi p Gi y và B t Gi y, UNIDO 1993 ấ

ệ

ấ

ộ

ề ề ả

Đi n năng tiêu hao đ nghi n gi y l ệ b t)ộ

ộ ậ

ụ ệ

Các b ph n tiêu th đi n ch ủ y uế• Máy xeo

* Qu tạ

* B m (b t, n

c s ch)

ộ

ướ

c tr ng, n ắ

ướ ạ

* Các thi

t b truy n đ ng và nén

ế ị

ề

ộ

• Máy nghi n tĩnh

ề

• H th ng b m

ệ ố

ơ

• T yẩ

• N u và r a ử

ấ

ả

ư ế

ậ

ả

Kh o sát kh năng tiêu th ụ ả đi nệ ng pháp ti p c n cũng nh ti p c n ậ ấ ạ ầ

ế ươ đánh giá S n xu t s ch h n ơ ử ụ

ượ

ng theo yêu c u

ụ

• Nh n bi t khi nào c n s d ng năng ậ ế ng đi n l ệ ượ • Nh n bi t đâu s d ng năng l ử ụ ế ở ậ • Đ nh m c tiêu hao đi n ệ ứ ị • C g ng tiêu th năng l ầ ố ắ • T i u hóa hi u su t s d ng đi n trong ố ư

ượ ấ ử ụ

ệ

toàn b h th ng

ệ ộ ệ ố

Các chi phí cho tiêu th đi n năng

ụ ệ

• Bi u giá cho các hình th c s d ng đi n ệ

ứ ử ụ

ể

* Ban ngày; i; * Bu i t * Ban đêm;

• Phí đánh giá vào gi

cao đi m v tiêu th năng

ờ

ụ

ể

ề

• Ph t khi doanh nghi p có h s s d ng công su t ấ

ệ ố ử ụ

ệ

ngượ ạ th pấ

• Làm bi u giá cho các m c đích s d ng đi n phi ụ

ử ụ

ệ

ể ẩ

ế

s n xu t nh Chi u sáng và qu t ạ ả

ổ ố

đâu?

Đi n đ ệ

c s d ng ượ ử ụ ở

• L p đ t các đ ng h và h th ng quan tr c ồ

ệ ố

ặ

ắ

ồ

đi n năng tiêu th cho: ụ c ấ ướ

ắ ệ ệ ố ả

• H th ng cung c p n • Khu s n xu t b t ấ ộ • Quá trình nghi n tinh ề • T ng máy xeo • H th ng chi u sáng và thông gió cho m i ỗ ế

ừ ệ ố b ph n ậ ộ

Đ nh m c tiêu th đi n năng

ụ ệ

ứ

ị

• Đ liên t c ki m soát, các đ nh m c là h t ế

ứ

ể

ị

ụ ể s c c n thi ứ ầ

t ế

v I m c tiêu th ụ

ứ

ụ ự ế ớ

thep k ho ch ế

ể

ắ

i pháp

S n xu t s ch h n đã đ t đ

• So sánh tiêu th th c t ạ ữ ữ ấ ạ

• Tìm ra nh ng b t c p đ kh c ph c ụ ấ ậ • Ch ra nh ng thành công , mà các gi ả ơ

ạ ượ

ỉ ả

Các đ nh m c c n ph i rõ ràng và c th (1) ả

ứ ầ

ụ ể

ị

• Các đ nh m c mang tính t ng h p cho toàn b công

ợ

ổ ng r t khó đánh giá

ứ ấ

ộ → do đó không th t s ậ ự

ị ty th ườ h u ích ữ

• Các đ nh m c h u d ng:

ứ ữ ụ

ị

ấ ấ ả

ộ ệ ố

ế c)

tre (kW đi n năng dùng cho công ấ ướ ệ

ồ ấ ạ ả

- kWh/t n gi y/máy xeo (cho m t ca s n xu t) ấ - kWh/m2/tu n (các qu t và h th ng chi u sáng) ầ ạ c (cho h th ng c p n - kWh/m3 n ệ ố ướ - kWh/t n b t s n xu t t ấ ấ ừ ộ ả đo n ch t, băng t ặ - Kho ng th i gian: ca, ngày, tu n ho c tháng i và n i n u) ầ ả ặ ờ

Các đ nh m c c n ph i rõ ràng và c th (2) ả

ứ ầ

ụ ể

ị

ồ

• Các đ nh m c ch nên bao g m đ nh m c tiêu th ụ

ứ

ỉ

ị

ị i quá trình s n xu t.

ứ ấ

ớ

ệ

đi n năng liên quan t ụ ệ ộ

ạ

ả ế ế

ầ ủ ả ứ ị

ng t

i các đ nh m c nên

• Các thông s khác nh h ố

ả

ưở

ớ

ứ

ị

c xem xét:

* Tiêu th đi n năng cho các qu t và chi u sáng không nên xem là m t ph n c a s n xu t liên quan đ n các đ nh m c ấ khác

ệ

đ ượ • Ch t l ấ ượ • Hi n t ệ ượ • S n l ả ượ

ấ ớ t k ế ế ng nguyên li u thô ng đ t gi y ấ ứ so v i công su t thi ng th c t ự ế

Ti n hành đo đi n năng tiêu th

ế

ệ

ụ

• Đ c trên các đ ng h đã l p đ t; hay

ặ

ắ

ồ

ọ

ố ệ

t b khác

t b đo: dùng đúng d ng c đo nh Ampe kìm,

ế ị ụ

ồ ệ

t b đo

ế ị

• Đo tr c ti p các thông s đi n yêu c u ầ ự ế • Hi u k thu t đi n ể ệ ậ ỹ • Hi u v đ ng c và các thi ơ ề ộ ể • Thi ụ ế ị đ ng h đi n áp ồ • Bi t cách s d ng các thi ử ụ ế • Chú ý tránh đi n gi ệ

t ậ

Thu t ng v đi n

ữ ề ệ

ậ

ụ

ặ ề ề

• DC = Dòng đi n m t chi u (ví d : ác qui) ệ ộ • AC = Dòng đi n xoay chi u (1 pha ho c 3 pha) ệ • I = dòng (Ampe) • U = đi n áp (Von) ệ • Z = đi n tr ( ở Ω) ệ • P = công su tấ tác d ngụ (W, kW) • kWh = đi nệ năng (kilo watt giờ) 1kWh = 3,6 MJ • VA, kVA = công su tấ bi uể ki nế (von*ampe) • PF = Hệ số công su tấ : tỷ số gi aữ công su tấ tác d ngụ và công

su tấ bi uể ki nế (kW/kVA)

• Cos φ = hệ số chuyển công su tấ (thông th ngườ = hệ số công

su tấ PF)

M ch đi n 1 pha - Đi n áp

ệ

ạ

• Đ i v i h th ng đi n 1 pha, đi n áp xoay chi u

ề

ệ

c bi u di n b

ố ớ ệ ố ễ ể ượ

ằng công th c sau đây: ứ

V iớ :

u = Umax.Sin (ωt)

u- đi nệ áp (V) Umax: biên độ điện áp (c cự đ iạ ) T: th iờ gian (s) ω: t cố độ quay của vectơ đi nệ áp Ω = 2πf và f = 50Hz (đ iố v iớ hệ Châu âu); ho cặ f = 60Hz (đ iố v iớ hệ Mỹ)

• Là t s gi a công su t tác d ng và công su t bi u ki n ể ế ấ

H s công su t ấ ụ

(hay đ c g i là cos

ệ ố ấ φ)

• Khi PF = 1: Công su t tác d ng b ng công su t bi u ki n (không có

ụ

ể

ế

ấ

ằ

ấ

công su t ph n kháng)

ấ

ả

ộ

ả

ể

ế

ấ

ụ

ấ ể

ể ấ

ầ

ả

ộ

i: 0.85

ng)

ơ ườ

ộ

• Khi PF trong kho ng 0-1: m t ph n công su t bi u ki n chuy n hành ầ công su t tác d ng và m t ph n khác chuy n thành công su t ph n kháng • Các đ ng c đ y t ộ ơ ầ ả • Các đ ng c non t ả ộ ơ (cho các đ ng c th

ỷ ố ữ ượ ọ

ngườ xu tấ hi nệ

P l

• PF (hay cosφ) th khi các tải có tính cảm làm cho dòng đi nệ ch yạ ch m so v iớ đi nệ áp ậ

Các công th c tính toán (m ch 1 pha)

ứ

ạ

• M t pha ộ

ệ ố

ấ

* P = U * I * PF (W) (von*ampe*h s công su t) = U * I * cosφ (W) * Công su tấ bi uể ki nế = U * I (VA) * Đi nệ năng = P * t (th iờ gian) (kWh)

• Ví dụ

- Đo m t bóng đèn: U = 220 V, I = 0.27 Ampe.PF = 1 (t

i đi n tr nên

ộ

ả

ệ

ở

PF luôn b ng 1)

ằ - P = 220*0.27*1 = 59.4 W - N u th p sáng 5 ti ng liên t c, đi n năng tiêu th s là: 59.4*5=297 ệ

ụ ẽ

ụ

ế

ắ

ế Wh = 0.3 kWh

Ti n hành đo đi n cho pha đ n ơ ệ

ế

c đo gi a dây Pha và dây Trung tính

• Đi n áp đ ệ

ượ

ữ

• Dòng đi n đ

c đo trên d

ệ ượ

ằ

ây Pha (cũng b ng giá tr ị

trên dây trung tính)

H th ng đi n 3 pha

ệ ố

ệ

h p c a 3 h th ng

• H th ng đi n 3 pha là m t t ệ

ệ ố

ộ ổ ợ ủ m t pha mà có góc pha l ch nhau 120 0

ệ ố ộ

ệ

Các công th c tính toán ứ

Công su t t ng c ng c a m t h th ng đi n 3 pha là t ng ộ ệ ố ấ ổ ủ ệ ổ ộ

Uab

công suât c a 3 dây 1 pha (3 pha đ n): ủ ơ

ên pha A P = Pa + Pb +Pc (W) Khi ta có m ch cân b ng 3 pha, thì: ằ ạ P = 3Pa = 3Ua *Ia * cosφ V iớ : Ua = đi nệ áp pha của pha A; Và Ia = dòng đi n trệ

Các công th c tính toán (cho h 3 pha)

ứ

ệ

t b 3 pha n i theo 2 cách: ố

ế ị

Các thi N i sao Y và Tam giác

∆

ố

ạ

ố

Trong m ch n i Sao Y: Dòng đi n trên pha = dòng đi n trên dây (I

a = Iab); và

U =

ệ ệ

AB 3

ằ ệ

a = Uab); và

Đi n áp pha b ng: Trong m ch Tam giác: ạ Đi n áp dây = đi n áp pha (U ệ ệ

I =

AB 3

Dòng đi n trên pha b ng: ệ ằ

Các công th c tính toán (cho h 3 pha)

ứ

ệ

• Công th c tính công su t tác d ng đ u nh nhau trong c hai ụ ư ứ ấ ả

ề cách đ u dây: N i sao Y và Tam giác ∆ ấ ố

P = 3.PA= 3.UA.IA.cosφ P = √3 . UAB.IA.cosφ

V iớ :

cượ trên 1 pha

UA = Đi nệ áp pha- trung tính (dây pha so v iớ dây trung tính) UAB = đi nệ áp pha-pha (dây pha này so v iớ dây pha khác) IA = dòng đo đ

Đo chênh l ch đi n áp ệ

ệ

• Chênh l ch đi n áp chính là nguyên nhân gây nên dòng đi n ệ ệ

ệ t làm nóng đ ng c và ộ ơ ẫ ệ

không cân b ng d n đ n sinh nhi gi m tu i th đ ng c ằ ọ ộ ế ơ ả ổ

Ti n hành đo ế Upha1-pha2 Upha2-pha3 Upha1-pha3

V dolechtoid V

trungbinh

Tính

H s này nên nh h n 1% ệ ố

ỏ ơ

Đo chênh l ch dòng đi n ệ ệ

ệ ệ t và làm cho đ ng c ơ ộ

• Chênh l ch dòng đi n s sinh nhi ọ ộ nóng lên và làm gi m tu i th đ ng c ả ệ ẽ ổ ơ

ế

Ti n hành đo Ipha1,Ipha2, và Ipha3

V dolechtoid V

trungbinh

Tính:

H s này nên nh h n 10% ỏ ơ ệ ố

Ti n hành đo đi n năng tiêu th

ệ

ế

ụ

• Ví d khi đo đi n áp Pha-Pha, có: ệ ụ

Upha1-Upha2 = 386V Ipha1 = 5.7A Upha2-Upha3 = 390V Ipha2 = 5.2A Upha1-Upha3 = 391V Ipha3 = 6.1A

Chênh l ch đi n áp = 0.8% ệ Chênh l ch dòng = 8% ệ ệ

P = Uab/√3 * (Ipha1+Ipha2+Ipha3) = √3 *Uab * Itrungbinh P = √3 * 389 * 5.67 = 3.8 kVA N u cos φ=0.85, v yậ P = 3.2 kW ế

ế

Ti n hành đo đi n năng tiêu th ụ ệ (2)

ệ ụ

• Ví d khi đo đi n áp pha trung tính: Upha1t0N = 223V Ipha1 = 5.7A Upha2t0N = 225V Ipha2 = 5.2A Upha1t0N = 226V Ipha3 = 6.1A

Chênh l ch đi n áp = 0.8% ệ Chênh l ch dòng = 8% ệ ệ

ế

P = Utrungbình* (Ipha1 + Ipha2 + Ipha3) = 3 * Uab *Itrungbình P = 3 *225 *5.67 = 3.8 kVA N u cos φ = 0.85, v yậ P = 3.2 kW

Ti n hành đo h s công su t, 1 ệ ố

ế

ấ

ố ớ

ạ

ộ

ằ ể

ấ

• Đ i v i nh ng đ ng c có m ch cân b ng, n i ố ơ sao Y có n i đ t, h s công su t có th đo ệ ố b ng thi

ữ ố ấ t b đo (Fluke 43)

ế ị

ằ

• Đo đi n áp pha 1 v i đ t và đo dòng đi n ch y qua pha ớ ấ ệ ệ ạ

Ti n hành đo h s công su t 2

ệ ố

ế

ấ

ố ộ

• Đ i v i các đ ng c m ch cân b ng, n i tam giác n i ố đ t, h s công su t có th đo b ng các d ng c đo ể ố ớ ấ ơ ạ ấ ệ ố ằ ằ ụ ụ

ầ ầ

ỏ ỏ

• Ti n hành hai phép đo: 1. Đ t đ u đo màu đ vào pha 1, đ u đen vào pha 3 2. Đ t đ u đo màu đ vào pha 2, đ u đen vào pha 3 ế ặ ầ ặ ầ

Và tính:

w k 1 3

w k 2 kVA

ố ắ

C g ng s d ng đi n theo đúng ệ m c đích

ử ụ ụ

• Hãy th

ng xuyên theo dõi m c tiêu th

ườ

ứ

ụ

• Hãy phát hi n m c tiêu th cao v

t quá đ nh

ứ

ụ

ượ

ị

ệ m c d a trên các phép đo

ứ ự

• T i u hóa quá trình v n hành các thi

ố ư

ậ

t b ế ị

• Hãy t

t các thi

ắ

ậ

t b không v n hành (đào t o ạ và thôngbáo toàn b nhân viên c a nhà máy)

ế ị ộ

ủ

ế ộ ậ

ủ ơ

Nâng cao ch đ v n hành c a b m và qu tạ ộ

c ch t o quá ế ạ ơ ượ ầ

yêu c u t • H u h t các qu t b m và đ ng c đ ạ ơ 1.5-5 l n ầ ế ầ ừ

ng h p đóng ng t b m liên t c • C g ng lo i tr tr ắ ơ ụ ạ ừ ườ ợ

i công su t c a máy b m ấ ủ ấ ề

ộ

ố ắ b ng cách: ằ - X p đ t h p lý bánh công tác ặ ợ ắ - B trí l ạ ố - L p đ t các b truy n đ ng vô c p ặ ắ

ị

ắ ắ

ề

ộ

ộ ườ

ề

• Lo i tr nh ng l n v n hành cánh gió đ u ra c a ầ ạ ừ ở ầ ủ

i kích c c a qu t đ v n hành hi u qu h n

ỉ t k l ế ế ạ

ộ ả ơ

ạ ể ậ

ỡ ủ

ệ

ữ ậ cánh qu t b ng cách: ạ ằ - X p đ t h p lý bánh công tác/đ nh m c ặ ợ ứ - L p đ t các b ph n truy n đ ng vô c p ấ ậ ặ - Đièu ch nh đ ng kính Puli (bánh đai) c a truy n đ ng cua-roa ủ - Thi

Câu h iỏ

ệ

i thích hi u su t? ệ ấ

ng đo các v trí nào đ xác đ nh hi u ườ ể ệ ị ị

qu s d ng đi n? ệ

5. Các bi n pháp c b n nh m nâng hi u su t s d ng 1. Cách m c đi n 3 pha? ắ 2. Cách tính công su t?ấ 3. Hãy gi ả 4. Ng i ta th ườ ả ử ụ ệ ơ ả ấ ử ụ ệ ằ

ả đi n?ệ ạ

6. T i sao ph i có ch 7. Hãy cho 1 ví d v đ u t mô t ươ ụ ề ầ ư ng trình qu n lý s d ng đi n? i ợ ệ ử ụ ả m i và cách tính l ơ ớ

ích?