Xây dựng các bước thực hiện kiểm toán năng lượng hệ thống động cơ và tổng hợp và phân tích cấu tạo, ưu nhược điểm của các thiết bị tiết kiệm năng lượng cho động cơ

Tiết kiệm năng lượng và sử dụng hiệu quả có thểgiúp doanh nghiệp giảm giá thành và nâng cao hiệu quả hoạt động, tăng tính cạnhtranh cho các sản phẩm.. Với những hiểu biết của nhóm và đượ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG 4

I KHÁI NIỆM VÀ VAI TRÒ CỦA KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG 4

1 Khái Niệm: 4

2 Vai Trò: 4

II PHÂN LOẠI VÀ QUY TRÌNH THỰC HIỆN KIỂM TOÁN 4

1 Kiểm toán năng lượng sơ bộ 4

2 Kiểm toán năng lượng chi tiết 5

3 Phân tích kiểm toán 6

4 Lập báo cáo kiểm toán năng lượng 7

5 Lập kế hoạch hoạt động trong sử dụng năng lượng 7

CHƯƠNG II: CÁC BƯỚC THỰC HIỆN KTNL CHO ĐỘNG CƠ 8

I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ 8

1 Khái niệm và phân loại: 8

2 Nguyên lý hoạt động của động cơ .9

II CÁC BƯƠC THỰC HIỆN KIỂM TOÁN ĐỘNG CƠ 9

1 Cơ sơ lý thực tiễn xây dựng cho kiểm toán cho hệ thống động cơ 9

2 Các Bước thực hiện: 10

2.1: Chuẩn bị: 10

2.2: Khảo sát và Đo đạc chi tiết 15

2.3 Nhận diện vị trí lãng phí và sử dụng không hiệu quả 16

2.4: Phân tích: 17

CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO ĐỘNG CƠ 18

I BIẾN TẦN 18

1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 18

2 Hiệu quả sử dụng: 18

3 Ưu - nhược điểm của biến tần 19

4 Ứng dụng 19

II POWER BOSS 20

1 Khái niệm và nguyên lý hoạt động 20

2 : Các lợi ích của power boss mang lại 21

4: Các ứng dụng của power boss: 22

III TỤ BÙ: 23

1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 23

2: Lợi ích khi lắp tụ bù: 24

3- Ưu - nhược điểm 24

4: Ứng dụng 25

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 26

PHỤ LỤC Phụ lục 1: Ví dụ thực tế về giải pháp lắp biến tần cho máy nén khí và máy ống tại Tổng công ty dệt Nam Định………27

Phụ Lục 2: Đánh giá hiệu quả sử dụng phương pháp khởi động mềm………28

.Phụ lục 3: Ví dụ về công ty áp dụng lắp tụ bù……….29

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiên đại hóa đất nước vì thếnăng lượng là yếu tố có tầm quan trọng đặc biệt Nó đảm bảo cho các hoạt động sảnxuất diễn ra bình thường, là nhu cầu thiết yếu để nâng cao đời sống vật chất và tinhthần của con người và là nguồn động lực cho phát triển kinh tế và xã hội

Nhưng nguồn năng lượng có thể khai thác để cung cấp cho nhu cầu của xã hộikhông phải là vô tận Vì vậy sử dụng hợp lý và bảo tồn năng lượng càng trở nên cấpbách và phải được đặt lên hàng đầu Tiết kiệm năng lượng và sử dụng hiệu quả có thểgiúp doanh nghiệp giảm giá thành và nâng cao hiệu quả hoạt động, tăng tính cạnhtranh cho các sản phẩm Đồng thời góp phần bảo vệ môi trường, đem lại lợi ích cho xãhội

Với những hiểu biết của nhóm và được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáoDương Trung Kiên, nhóm xin lập báo cáo về xây dựng các bước thực hiện kiểm toánnăng lượng hệ thống động cơ Và tổng hợp, phân tích cấu tạo, ưu nhược điểm các thiết

bị tiết kiệm năng lượng cho động cơ

Do thời gian và kiến thức có hạn, báo cáo không thể tránh khỏi những sai sótmong thầy và các bạn cho ý kiến đóng góp

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2012 Nhóm Sinh viên

Nhóm 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG

I KHÁI NIỆM VÀ VAI TRÒ CỦA KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG.

Với vai trò hết sức quan trọng trên kiểm toán năng lượng thực sự là cầnthiết đối với tất cả các doanh nghiệp tiêu thụ năng lượng lớn và tất cả các hoạtđộng liên quan tới sử dụng năng lượng Chính vì vậy hiện nay các hoạt động

về kiểm toán năng lượng ở các quốc gia trên thế giới đang nhận được sự quantâm lớn từ chính phủ và các doanh nghiệp

II PHÂN LOẠI VÀ QUY TRÌNH THỰC HIỆN KIỂM TOÁN.

1 Kiểm toán năng lượng sơ bộ

Là hoạt động khảo sát thoáng qua quá trình sử dụng năng lượng của hệ thống.Kiểm toán sơ bộ giúp nhận diện và đánh giá các cơ hội và tiềm năng tiết kiệm nănglượng của thiết bị tiêu thụ năng lượng chính trong hệ thống hoạt động này có thể pháthiện ra ít nhất 70% các cơ hội tiết kiệm năng lượng trong hệ thống

1.1: Các bước thực hiện:

• Khảo sát lướt qua toàn bộ tất các dây chuyền công nghệ, các thiết bị cung cấp

• Nhận dạng dòng năng lượng.

• Nhận dạng định tính các cơ hội tiết kiệm năng lượng

• Nhận dạng các thiết bị, điểm cần đo lường sâu hơn sau này, các vị trí đặt thiết

bị đo lường

1.2: Nội dung kết quả thông tin thể hiện:

• Danh mục

• Tên cơ hội tiết kiệm năng lượng

• Khả năng tiết kiệm có thể (ước lượng)

• Chi phí thực hiện khảo sát định lượng sâu hơn

2 Kiểm toán năng lượng chi tiết

Là hoạt động khảo sát, thu thập, phân tích số liệu tiêu thụ năng lượng trong quákhứ và hiện tại Phát hiện các cơ hội tiết kiệm năng lượng chi tiết hơn (nhờ thu thập vàphân tích các số liệu quá khứ và hiện tại, nhận diện cơ hội và phân tích tính khả thi vềkinh tế, kỹ thuật)

2.1 Các bước thực hiện:

• Thu thập và phân tích số liệu quá khứ

• Khảo sát và kiểm tra các vị trí cần đo lường,thu thập số liệu, lấy mẫu (nếu cần)

• Nhận dạng giải pháp

• Lập bảng kế hoạch thu thập số liệu tại chỗ

• Tiến hành thu thập số liệu tại chỗ

• Khảo sát thị trường để xác định mức độ sẵn có về công nghệ và giá thiết bị(nếu có)

• Phân tích tính khả thi về kỹ thuật của các giải pháp

• Phân tích tính khả thi về kinh tế, chi phí/lợi ích đầu tư của các giải pháp

• Phân loại mức độ ưu tiên của các giải pháp (theo yêu cầu của doanh nghiệp)

2.2: Nội dung kết quả thông tin thể hiện:

• Danh mục các cơ hội, giải pháp tiết kiệm năng lượng

• Mức tiết kiệm tính toán của từng giải pháp

• Mức đầu tư của từng giải pháp

• Thời gian thu hồi vốn của từng giải pháp

• Kiến nghị thứ tự ưu tiên của các giải pháp (nếu cần, tuỳ theo yêu cầu củadoanh nghiệp)

- Thu thập số liệu quá khứ của đối tượng đề án (thiết bị, dây chuyền, phương

án, v.v.)

+ Vận hành

+ Năng suất

+ Tiêu thụ năng lượng…

- Khảo sát, đo lường, thử nghiệm, theo dõi hoạt động của thiết bị đối tượng

+ Tập quán vận hành

+ Đo lường tại chỗ …

+ Xây dựng giải pháp

+ Lập danh sách các phương án chi tiết có thể áp dụng

- Khảo sát, đo lường, thử nghiệm, theo dõi hoạt động của thiết bị đối tượng

- Tính toán chi phí đầu tư

+ Phân tích lợi ích tài chính

+ Nhận dạng và phân tích các nguồn vốn…

Nội dung kết quả thông tin thể hiện:

- Thông tin chi tiết các giải pháp tiết kiệm năng lượng được sử dụng

+ Thời gian thu hồi vốn,

+Nguồn tài chính, lợi ích/chi phí sử dụng vốn

3 Phân tích kiểm toán

Sau khi đã thu thập được các số liệu liên quan, kiểm toán viên phải kiểm traxem xét lại toàn bộ, nếu thông tin nào còn thiếu thì cần phải hỏi lại người phụ tráchhoặc kiểm tra lại trực tiếp thiết bị

Với các cơ hội bảo tồn năng lượng đã được nhận biết trong lúc kiểm toán chitiết, kiểm toán viên cần phải phân tích về mặt kỹ thuật và kinh tế để xác định tính khảthi về mặt kỹ thuật, chi phí để thực hiện cũng như lợi ích tiền năng của từng cơ hội bảotồn năng lượng

Với những cơ hội khả thi về mặt kỹ thuật, kiểm toán viên lần lượt sắp xếpchúng theo hiệu quả kinh tế Ở đây người ta thường quan tâm nhiều đến chỉ tiêu thờigian hoàn vốn giản đơn để đánh giá hiệu quả kinh tế của các cơ hội tiết kiệm nănglượng

lượng khả thi nhất, báo cáo cần nêu được cách thức thực hiện các giải pháp tiết kiệmnăng lượng và hiệu quả sau khi thực hiện.

4 Lập báo cáo kiểm toán năng lượng

Bước tiếp theo trong quy trình kiểm toán năng lượng là lập một báo cáo chi tiếtkết quả kiểm toán và gọi ý cuối cùng về cơ hội bảo tồn năng lượng Mức độ chi tiếtcủa báo cáo phụ thuộc vào từng loại kiểm toán năng lượng, từng lĩnh vực và từng lĩnhvực và từng loại năng lượng

Mở đầu báo cáo phải đưa ra 1 bản tóm tắt về toàn bộ khả năng tiết kiệm có thểđạt được và nêu ra những đặc điểm nổi bật của từng cơ hội bảo tồn năng lượng Vớimỗi cơ hội bảo tồn và tiết kiệm năng lượng cần nêu bật được các chỉ tiêu kinh tế - kỹthuật, tính khả thi của từng cơ hội

Phần tiếp theo trong báo, kiểm toán viên phải mô tả đơn vị thực hiện kiểm toán

và đưa các thông tin liên quan đến tiêu thụ năng lượng Sau đó kiểm toán viên đưa racác bảng biểu và đồ thị biểu diễn mức độ tiêu thụ năng lượng và chi phí cho nănglượng, đồng thời phân tích chi phí năng lượng Cuối cùng đưa ra một danh sách các cơhội tiết kiệm năng lượng tiềm năng và hiệu quả kinh tế của từng cơ hội

Báo cáo kiểm toán năng lượng phải được kiểm toán viên viết một cách trungthực, ngắn gọn, dễ hiểu và đúng văn phong Trong báo cáo hạn chế sử dụng thuật ngữchuyên ngành sao cho khách hàng hiểu báo cáo một cách chính xác để họ thực hiện tốtcác cơ hội bảo tồn năng lượng

5 Lập kế hoạch hoạt động trong sử dụng năng lượng

Bước cuối cùng trong quy trình kiểm toán năng lượng là lập kế hoạch hoạt động trong

sử dụng năng lượng Các đơn vị sẽ được hướng dẫn lập kế hoạch hoạt động theo kết luận củabáo cáo kiểm toán năng lượng Kế hoạch hoạt động sẽ đưa ra các định hướng, các bước thựchiện trong quản lý sử dụng năng lượng nhằm duy trì việc sử dụng năng lượng hiệu quả

Một số đơn vị chỉ lập kế hoạch thực hiện các cơ hội bảo tồn năng lượng và tiết kiệmchi phí năng lượng mà các kiểm toán vien đưa ra Ngoài ra họ không thực hiện thêm một cốgắng nào nhằm kiểm soát chi phí năng lượng đến khi thực hiện kiểm toán năng lượng lần tiếptheo Một số đơn vị khác áp dụng chương trình kiểm soát chi phí năng lượng bằng cách chỉđịnh một người (hoặc một nhóm người) để giám sát, cải thiện hiệu quả năng lượng và hiệusuất sử dụng năng lượng một cách liên tục Ngoài các cơ hội bảo tồn năng lượng được đưa rasau khi thực hiện kiể toán, họ còn có thể tìm được một số biện pháp khác để đơn vị có thể tiếtkiệm chi phí sử dụng năng lượng Tiết kiệm mang lại từ một số cơ hội có thời gian hoàn vốnngắn có thể tạo ra vốn để thanh toán chi phí khi thực hiện các cơ hội bảo tồn năng lượng khác

CHƯƠNG II: CÁC BƯỚC THỰC HIỆN KTNL CHO ĐỘNG CƠ

“sức ngựa” của ngành công nghiệp vì ước tính, động cơ sử dụng khoảng 70% của toàn

bộ tải điện trong ngành công nghiệp

b) Phân loại:

 Phân biệt động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ

+ Động cơ không đồng bộ là động cơ điện hoạt động với tốc độ quay

của Rotor chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường Stator

+ Động cơ đồng bộ là động cơ mà có tốc độ quay của rotor bằng tốc độ quay của từ trường

2 Nguyên lý hoạt động của động cơ.

 Cơ chế hoạt động chung ở tất cả các động cơ đều giống nhau

Khi cuộn dây trên rotor và stator được nối với nguồn điện, xung quanh

nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo rachuyển động quay của rotor quanh trục hay 1 mômen

II. CÁC BƯƠC THỰC HIỆN KIỂM TOÁN ĐỘNG CƠ

1 Cơ sơ lý thực tiễn xây dựng cho kiểm toán cho hệ thống động cơ.

Động cơ chuyển đổi điện năng thành cơ năng để phục vụ tải nhất định Trongquy trình này, năng lượng mất đi được minh hoạ trong hình sau:

Hiệu suất của động cơ được xác định bởi tổn thất bên trong chỉ có thểgiảm bằng cách thay đổi thiết kế động cơ và điều kiện vận hành Tổn thất có thểthay đổi từ 2%-20% Bảng 1 cho thấy các loại tổn thất ở một động cơ cảm ứng

Bảng 1 Các loại tổn thất ở động cơ không đồng bộ (BEE India, 2004)

Loại tổn thất Phần trăm tổn thất toàn phần

(100%)

Tổn thất cố định hoặc tổn thất do lõi thép 25

Tổn thất biến đổi: tổn thất stato I2R 34

Tổn thất biến đổi: tổn thất rôto I2R 21

Hiện nay, các doanh nghiệp, công ty thường ít khi để ý tới việc vận hànhmáy, hoặc nhân viên vận hành chưa quan tâm nhiều về việc tiết kiệm điện chocông ty nên thường có quy trình vận hành sai, thói quen không tốt ( quên tắtmáy sau khi sử dụng, thường cho vận hành non tải, không có thời kỳ bảo trì chođộng cơ… ) vì vậy , hiệu suất của động cơ không đảm bảo yêu cầu, ngoài ratiêu tốn 1 phần năng lượng vô ích

Để giải quyết việc này, nhóm em xin đưa ra các bước kiểm toán cho hệthống động cơ Với mục đích đưa ra cái nhìn tổng quát nhất về quy trình kiểmtoán, đồng thời đưa ra các giải pháp thường được áp dụng hiện nay để giúp cho

hệ thống động cơ hoạt động được hiệu quả và tiết kiệm năng lượng cho công ty,doanh nghiệp

2 Các Bước thực hiện:

2.1: Chuẩn bị:

2.1.1.Thu thập các số liệu cần thiết cho kiểm toán:

 Số liệu cần thiết:

 Hệ thống cho động cơ.

o Tìm và nhận dạng các thiết bị trong hệ thống động cơ:

o Tổng hợp các thông số trong từng thiết bị.

 Các thông số thường được ghi trên nhãn của từng động cơ.

 Tốc độ định mức: 1450

 Dòng điện định mức động cơ: 75Amp

 Số cực của động cơ: 4, có 4 cực nghĩa là động cơ này trên roto có

4 cuộn dây

 Nhà sản xuất: Japan

 Hệ số công suất: cos ᵠ

2.1.2 Liệt kê các thiết bị cần thiết cho việc kiểm toán.

 Thiết bị đo nhiệt độ



Thiết bị đo điện năng

Kìm đo điện

 Thiết bị Datalog đo và phân tích điện năng

 Thiết bị thiết bị đo độ rung động cơ

• Khảo sát lướt qua toàn bộ tất các dây chuyền công nghệ, các thiết bị cung cấp

và tiêu thụ năng lượng, các phân xưởng…

• Nhận dạng nguyên lý, quy trình công nghệ

• Nhận dạng dòng năng lượng

• Nhận dạng định tính các cơ hội tiết kiệm năng lượng

• Nhận dạng các thiết bị, điểm cần đo lường sâu hơn sau này, các vị trí đặt thiết

bị đo lường

2.2.2: Đo đạc chi tiết.

a) Tiến hành các đo đạc và tính toán:

o Cho hệ thống cung cấp điện.

o Cho hệ thống động cơ.

o Cho tải hoạt động.

Vì sao phải đánh giá tải động cơ:

 Bởi vì rất khó đánh giá hiệu suất của động cơ trong điều kiện vận hành bìnhthường, có thể đo tải của động cơ như là một chỉ số đánh giá hiệu suất của động

cơ Khi tải tăng, hệ số công suất và hiệu suất của động cơ tăng lên tới giá trị tối

ưu ở quanh mức đầy tải

- Thông số đo kiểm động cơ.

2.3 Nhận diện vị trí lãng phí và sử dụng không hiệu quả

 Đề ra giải pháp:

 Giải pháp về mặt quản lý:

 Quản lý về năng lượng.

 Quản lý về tiêu thụ năng lượng.

 Quản lý về cường độ năng lượng.

 Giải pháp về mặt kỹ thuật:

 Sử dụng động cơ hiệu suất cao

 Hạn chế động cơ làm việc non tải hoặc quá tải

 Điều chỉnh tốc độ bằng biến tần

 Thay các động cơ hỏng, quá tải hoặc non tải bằng các động cơ hiệusuất cao

 Quấn lại các động cơ bị cháy tại các dịch vụ kỹ thuật đảm bảo

 Các biện pháp nâng cao chất lượng nguồn cung cấp

- Duy trì điện áp ổn định cho động cơ, giữ ở mức dao động tối đa là5% Nếu điện áp dưới 95%Uđm thì hiệu suất động cơ sẽ giảm 2%-4% Khi làm việc với điện áp cao hơn định mức thì hiệu suất động cơcũng suy giảm và ảnh hưởng đến tuổi thọ

- Duy trì hệ số cos cao (~ 0,92) cho lưới điện bằng cách giảm thiếu hụtcông suất phản kháng (hạn chế động cơ không đồng bộ chạy non tải,thay thế động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ) hoặc bùcông suất phản kháng Bù công suất phản kháng còn có tác dụng điềuchỉnh và ổn định điện áp cho lưới điện

- Giảm thiểu sự mất cân bằng pha vì sẽ gây tăng tổn thất và giảm hiệusuất động cơ

- Nhận dạng và loại trừ các nguy cơ sự cố trên lưới điện như: mất pha,

2.4: Phân tích:

2.4.1 Đánh giá, tính toán kinh tế, hiệu quả của các giải pháp

Sau khi đưa ra các giải pháp , đánh giá tính hiệu quả của giải pháp đó:

 Chỉ tiêu về kỹ thuật

 Chỉ tiêu về kinh tế

o Vốn đầu tư

o Chi phí vận hành bảo dưỡng

o Tổng tiền khi tiết kiệm được

o Thời gian hoàn vốn, NPV, IRR

2.4.2 Lập báo cáo chi tiết

2.4.3 Lập kế hoạch hoạt động trong sử dụng năng lượng

CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO ĐỘNG CƠ

I BIẾN TẦN

1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

a Sơ đồ cấu tạo

b Nguyên lý hoạt động:

Biến tần là thiết bị biến đổi tần số dòng điện xoay chiều với nguyên lý làm việckhá đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọcthành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầudiode và tụ điện Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoaychiều 3 pha đối xứng Công đoạn này được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistorlưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần sốtuỳ theo bộ điều khiển Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sửdụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại Nhờvậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống

2 Hiệu quả sử dụng:

Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đã đem lại những lợi ích sau:

- Hiệu suất làm việc của máy cao;

- Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ của động

cơ và các cơ cấu cơ khí dài hơn;

- An toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân côngphục vụ và vận hành máy

- Tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành

Ngoài ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tính ở trung tâm Từ trung tâm điềukhiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động của hệ thống và các thông số vậnhành (áp suất, lưu lượng, vòng quay ), trạng thái làm việc cũng như cho phép điềuchỉnh, chẩn đoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra