Tính toán, phân tích và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng cho nhà máy sợi số 2 công ty cổ phần dệt may nha trang

Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong công ty không những tiết kiệm được chi phí sản xuất, giúp tăng năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm, tăng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN CÔNG QUỐC

TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO NHÀ MÁY SỢI SỐ 2

CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY NHA TRANG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số: 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Trần Công Quốc

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH

TÍNH TOÁN, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO NHÀ MÁY SỢI SỐ 2 CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY NHA TRANG

Học viên: Trần Công Quốc - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202 - Khóa: 2016-2018 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Ngày nay, tiết kiệm năng lượng đang là vấn đề rất cần thiết, nhất là đối

với các doanh nghiệp Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong công ty không những tiết kiệm được chi phí sản xuất, giúp tăng năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh, tăng lợi nhuận mà còn giảm bớt chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp năng lượng, đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một cao hơn của nền kinh tế quốc dân, đồng thời giảm

sự phát sinh chất thải, bảo vệ tài nguyên môi trường, khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, thực hiện phát triển kinh tế - xã hội bền vững Hiện trạng, nhà máy sợi số 2 Công ty cổ phần dệt may Nha Trang đã hoạt động nhiều năm, các động

cơ, thiết bị, đèn, đã cũ, dẫn đến tiêu hao nhiều năng lượng Nghiên cứu này đề xuất các phương pháp để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Qua tìm hiểu, khảo sát và tính toán, tác giả đề xuất các giải pháp thay mới các bóng đèn LED, thay các động cơ có hiệu suất thấp bằng động cơ có hiệu suất cao HEMs và lắp đặt thiết

bị biến tần cho các động cơ Tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt được và đề xuất một số công tác về quản lý hoạt động tiết kiệm năng lượng và cải thiện môi trường làm việc

Từ khóa - Tiết kiệm năng lượng; đèn LED, biến tần, động cơ

CALCULATING ANG GIVING PROPOSALS TO SAVE ENERGY FOR NO.2 TETXILE FACTORY OF NHA TRANG TEXTILE – GARMENT

JOINT STOCK COMPANY Abstract: Today, energy saving is a very necessary issue, especially for businesses

The use of energy saving and efficiency in the company not only save production costs, help increase productivity, improve product quality, reduce product costs, increase competitiveness, increase profitability but also reduce the investment costs in energy supply facilities, meet the higher energy demands of national economy Besides, it also reduces the generation of waste, protects environmental resources as well as exploits energy resources reasonably in order to implement the sustainable social- economic development The current status, No.2 Textile Factory of Nha Trang Textile- Garment Joint Stock Company has been operating for many years, the engines, equipment, lights and so on are old and leads to loss energy This study proposes methods for energy saving and efficiency Through investigations, surveys and calculations, the author proposes solutions for replacing LEDs, the engines with low efficiency by HEMs engines with higher efficiency as well as installing inverter equipment for motors The author has summarized the achieved results and proposed some tasks on managing energy saving activities and improving the working environment

Key words - Energy saving; LEDs, inverter, motors

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG 1

DANH MỤC CÁC HÌNH 3

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2

5 Cấu trúc luận văn 2

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY VÀ KIỂM TOÁN

NĂNG LƯỢNG 3

1.1 Tình hình sử dụng năng lượng hiện nay: 3

1.2 Chính sách về tiết kiệm năng lượng 3

1.3 Đánh giá tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trong nước 4

1.3.1 Tiềm năng năng lượng Việt Nam 4

1.3.2 Tình hình sử dụng năng lượng 5

1.4 Nhận xét 5

1.5 Khái niệm về DSM 6

1.6 Tổng quan và phạm vi công việc 6

1.6.1 Phương pháp kiểm toán năng lượng 6

1.6.2 Mục đích của KTNL 7

1.6.3 Phân loại kiểm toán năng lượng 8

1.7 Kết luận: 10

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ SỞ SẢN XUẤT 11

2.1 Các ràng buộc về tài chính 11

2.2 Tổng quan về công suất tiêu thụ, hiệu suất của động cơ 12

2.3 Giải pháp giảm thiểu hao phí năng lượng 13

2.3.1 Giảm non tải và quá tải cho các động cơ 13

2.3.2 Thay thế động cơ có hiệu suất cao HEMs (High Efficiency Motors) 14

2.4 Giải pháp dùng biến tần 17

2.4.1 Nguyên lý làm việc của biến tần 17

2.4.2 Ứng dụng của biến tần 18

2.4.3 Đặc điểm chính của biến tần 19

2.4.4 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số 20

2.4.5 Sự thay đổi công suất khi thay đổi tốc độ động cơ 21

2.5 Thay thế các đèn huỳnh quang hiệu suất thấp bằng đèn led 25

2.5.1 Cấu tạo 25

2.5.2 Nguyên lý hoạt động 26

2.6 Kết luận 28

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ KÉO SỢI VÀ KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG TẠI NHÀ MÁY SỢI SỐ 2 – CÔNG TY CPDM NHA TRANG 29

3.1 Giới thiệu tổng quan về nhà máy sợi 2 – Công ty Cổ phần dệt may Nha Trang 29 3.1.1 Thông tin chung 29

3.1.2 Cơ cấu hoạt động 29

3.2 Quy trình sản xuất 30

3.2.1 Công nghệ kéo sợi 30

3.2.2 Máy bông 31

3.2.3 Máy Chải 31

3.2.4 Máy Ghép 31

3.2.5 Máy Cuộn cúi, Chải kỹ 32

3.2.6 Máy Thô 33

3.2.7 Máy Sợi con 34

3.2.8 Máy Đánh ống 35

3.2.9 Hệ thống phụ trợ trong công nghệ kéo sợi 36

3.2.10 Hệ thống hút bụi (Trung tâm hút bụi) 36

3.3 Tình trạng sử dụng điện của các hệ thống trong nhà máy sợi số 2 37

3.3.1 Nhóm máy kéo sợi : 37

3.3.2 Hệ thống điều không 42

3.3.3 Hệ thống chiếu sáng 43

3.3.4 Máy nén khí 44

3.4 Kết luận: 45

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SỢI SỐ 2 CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY NHA TRANG 46

4.1 Đặt vấn đề 46

4.2 Cơ hội 1: Thay đèn chiếu sáng hiện tại bằng đèn Led tuýp 46

4.3 Cơ hôi 2: Lắp biến tần cho động cơ M10 máy ghép DZ2C 50

4.4 Cơ hội 3: Lắp biến tần cho động cơ M1 Máy Thô FL6 53

4.5 Cơ hội 4: Lắp biến tần cho động cơ M1 Máy Sợi con RY 55

4.6 Cơ hội 5: Lắp biến tần động cơ M20 – DZ2C, M4 – FL6, M2 – RY 57

4.7 Cơ hôi 6: Lắp biến tần động cơ máy bơm Pump hệ thống điều không số 8 59

4.8 Cơ hội 7: Lắp biến tần cho động cơ máy nén BOGE S75 62

4.9 Cơ hội 8: Thay thế động cơ có hiệu suất cao.[7] 64

4.10 Cơ hội 9: Thay động cơ M101, M162–SCFO máy bông Trutzschler bằng động cơ có hiệu suất cao 65

4.11 Cơ hội 10: Tăng cường bảo trì, bảo dưỡng 67

4.12 Kết luận 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TKNL: Tiết kiệm năng lượng

CTCPDMNT: Công ty cổ phần dệt may

NMSS2: Nhà máy sợi số 2

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

2.1 Biểu giá điện áp dụng trong tính tính toán, áp dụng cho ngành sản

2.3 Công suất điện cung cấp vào động cơ với yêu cầu phụ tải biến đổi 25

3.3 Nhóm mặt hàng sản xuất và tốc độ cọc sợi máy con RY 35

3.5 Thông số chi tiết dây chuyền máy bông RIETER 38 3.6 Thông số chi tiết dây chuyền máy bông TRUTZSCHLER 39

4.1 So sánh đặc tính kỹ thuật và hiệu quả của đèn Led với đèn huỳnh

4.2 Tổng hợp hiệu quả đầu tư khi thay mới toàn bộ đèn trong nhà máy 48 4.3 Tổng hợp hiệu quả đầu tư khi thay mới toàn bộ đèn trong nhà máy 49 4.4 Bảng tổng hợp độ sáng từng khu vực sau khi thay thế hệ thống đèn

4.5 Vốn và thời gian thu hồi vốn khi lắp biến tần động cơ M10-DZ2C 53

4.6 Vốn và thời gian thu hồi vốn khi lắp biến tần động cơ M1 Máy Thô

Số

4.9 Vốn và thời gian thu hồi vốn khi lắp biến tần cho động cơ

4.10 Vốn và thời gian thu hồi vốn khi lắp biến tần cho động cơ máy nén

4.11 Vốn và thời gian thu hồi vốn khi thay thế động cơ M1 - TVD, M121

4.12 Vốn và thời gian thu hồi vốn khi thay thế động cơ M101, M162–

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

2.1 Biểu đồ quan hệ giữa hiệu suất và mức tải của động cơ 14

2.3 Sơ đồ so sánh hiêu suất Động cơ hiệu suất cao HEMs và

2.4 Điện năng cấp cho động cơ khi chưa có Biến tần và khi có

2.9 Giản đồ thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng 24

3.1 Sơ đồ tổ chức Công ty cổ phần dệt may Nha Trang 29 3.2 Sơ đồ mặt bằng Công ty cổ phần dệt may Nha Trang 30

3.5 Mô hình hệ thống phụ trợ trong dây chuyền kéo sợi 36

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Sử dụng năng lượng hiệu quả có tầm quan trọng ngày càng lớn trong bối cảnh nền kinh tế thị trường cạnh tranh như hiện nay Tiết kiệm năng lượng đang được nhà nước ta quan tâm và khuyến khích các Công ty, cơ sở sản xuất, người dân thực hiện nhằm đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia khi các nguồn năng lượng ngày càng khan hiếm, nhu cầu sử dụng ngày càng cao Ở nước ta cơ hội tiết kiệm năng lượng ở các Công ty, Xí nghiệp còn rất lớn do hầu hết các hệ thống thiết bị đã quá cũ và công nghệ còn lạc hậu, trong một doanh nghiệp sản xuất, chi phí đầu vào ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả sản xuất kinh doanh, một trong những biện pháp làm giảm chi phí đầu vào của quá trình sản xuất là tiết kiệm năng lượng, việc làm này vẫn đảm bảo năng suất và còn nâng cao chất lượng môi trường sản xuất cũng như giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho những vùng lân cận

Sử dụng năng lượng một cách hợp lý, tiết kiệm và hiệu quả còn gọi là tiết kiệm năng lượng (TKNL), thực chất là tìm cách sử dụng năng lượng theo yêu cầu của sản xuất một cách hợp lý, nhờ các biện pháp bố trí lại sản xuất, nghiên cứu quy trình công nghệ, sử dụng tối đa nguồn năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời, chiếu sáng, thông gió tự nhiên, lợi dụng chất lỏng, chất khí thải còn chứa nhiệt năng v.v Trong trường hợp cần thiết, tính toán đầu tư đổi mới và kết hợp công nghệ hiện đại với các thành tựu của thiết bị mới để đảm bảo tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu suất

Công ty Cổ phần dệt may Nha Trang được thành lập năm 1979 Do ra đời đã lâu nên dây chuyền sản xuất còn nhiều lạc hậu, không đồng bộ, chưa áp dụng kỹ thuật tân tiến vào công nghệ sản xuất nên đã ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả lao động, tổn hao năng lượng tiêu thụ, lượng khí thải nhiều gây ảnh hưởng đến môi trường

Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhà máy không những tiết kiệm được chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh, tăng tính lợi nhuận đồng thời đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một cao hơn của nền kinh tế quốc dân, giảm nguồn phát sinh chất thải, bảo vệ tài nguyên môi trường, khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, thực hiện phát triển – kinh tế xã hội bền vững Chính vì lý do đó, tôi thực hiện đề tài “Tính toán, phân tích và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng cho nhà máy sợi số 2 Công ty Cổ phần dệt may Nha Trang”

2 Mục đích nghiên cứu

Khảo sát và nghiên cứu thực trạng sử dụng năng lượng nhằm chỉ ra các điểm có thể áp dụng giải pháp tiết kiệm năng lượng góp phần giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng cho Nhà máy sợi số 2 Công ty cổ phần dệt may Nha Trang

Mục đích nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, cải thiện môi trường, thực hiện phát triển kinh tế xã hội bền vững, qua đó góp phần đảm bảo an ninh năng lượng của đất nước

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài đi sâu vào việc nghiên cứu các giải pháp tiết kệm năng lượng cho nhà máy sợi số 2 Công ty cổ phần dệt may Nha Trang

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Tính toán, đề xuất giải pháp hiệu quả để tiết kiệm năng lượng cho dây chuyền công nghệ sợi, hệ thống chiếu sáng của nhà máy sợi số 2 Công ty cổ phần dệt may Nha Trang

4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu và áp dụng các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho nhà máy sợi số 2 Công ty cổ phần dệt may Nha Trang, có thể nhân rộng cho các

cơ sở sản xuất khác nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, làm giảm chi phí sản xuất của doanh nghiệp, đảm bảo môi trường, tiết kiệm nguồn năng lượng cho đất nước

5 Cấu trúc luận văn

Nội dung của luận văn ngoài phần mở đầu, các nội dung còn lại được bố trí bao gồm các chương sau:

Chương 1: Tình hình năng lượng hiện nay và kiểm toán năng lượng

Chương 2: Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng trong cơ sở sản xuất

Chương 3: Công nghệ kéo sợi và kiểm toán năng lượng tại nhà máy sợi số 2 Công ty cổ phần dệt may Nha Trang

Chương 4: Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện cho nhà máy sợi số 2 Công ty cổ phần dệt may Nha Trang

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY VÀ KIỂM TOÁN

NĂNG LƯỢNG 1.1 Tình hình sử dụng năng lượng hiện nay:

Năng lượng là một trong những vấn đề mang tính toàn cầu Loài người hiện đang phải đối mặt với hàng loạt các vấn đề như điều kiện sống khó khăn, thiếu dinh dưỡng, thất nghiệp và khan hiếm vốn để đầu tư phát triển, suy thoái môi trường, những nguy cơ biến đổi khí hậu nghiêm trọng do lượng khí thải CO2 tích tụ vào khí quyển, gia tăng vũ khí hạt nhân và tình hình bất an toàn cầu, những vấn đề này đều có thể làm gia tăng nguy cơ chiến tranhhạt nhân

Vì vậy, vấn đề cấp thiết đặt ra hiện nay là chúng ta phải sử dụng nguồn năng lượng một cách hiệu quả và tiết kiệm vì những lợi ích của chính chúng ta trong hiện tại

và trong tương lai Các chương trình tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam chưa được triển khai rộng rãi, kết quả mang lại chưa nhiều, các doanh nghiệp chỉ thực hiện tiết kiệm năng lượng khi cảm thấy nó mang lại hiệu quả kinh tế cho công ty chứ không phải vì cảm thấy nó là điều bức thiết và thực hiện tiết kiệm không phải vì lợi ích của toàn xã hội Một phần cũng do các quy định pháp luật chỉ bàn đến người sử dụng năng lượng thông thường mà chưa có các chế tài cũng như biện pháp khuyến khích các doanh nghiệp tham gia công cuộc tiết kiệm năng lượng chung của cả nước, đặc biệt là việc nhận thức mối liên hệ gắn kết giữa năng lượng với chúng ta

1.2 Chính sách về tiết kiệm năng lượng

Chính sách năng lượng là cách thức mà các Quốc gia đã quyết định để giải quyết các vấn đề của phát triển năng lượng bao gồm cả sản xuất năng lượng, phân phối

và tiêu thụ Các thuộc tính của chính sách năng lượng có thể bao gồm pháp luật, điều ước quốc tế, ưu đãi để đầu tư, hướng dẫn bảo tồn năng lượng, thuế và chính sách kỹ thuật khác

Chính sách năng lượng của một quốc gia bao gồm một hoặc nhiều biện pháp sau:

- Pháp luật về kinh doanh năng lượng

- Pháp luật tác động đến sử dụng năng lượng, chẳng hạn như ban hành các tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng, tiêu chuẩn khí thải,

- Tuyên bố chính sách quốc gia về vấn đề quy hoạch năng lượng, phát điện, truyền tải và tiêu thụ

- Khuyến khích và ưu đãi các nghiên cứu và phát triển việc thăm dò nguồn năng lượng, về năng lượng mới

- Chính sách tài chính liên quan đến sản xuất và dịch vụ năng lượng (thuế, miễn giảm thuế, trợ cấp, )

1.3 Đánh giá tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trong nước

1.3.1 Tiềm năng năng lượng Việt Nam

Trong những năm vừa qua, cùng với tốc độ tăng trưởng GDP trung bình hàng năm đạt khoảng 7,5%, nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng với tốc độ tương ứng là 10,5%

và 15% Theo dự báo của các chuyên gia kinh tế và năng lượng, tốc độ tăng GDP, nhu cầu năng lượng sẽ tiếp tục duy trì ở mức độ cao (17%)

Nguồn năng lượng chính hiện nay của nước ta chủ yếu là thủy điện, nhiệt điện than và nhiệt điện khí Các nguồn năng lượng mới và tái tạo như: Năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng thủy triều, địa nhiệt có giá thành sản xuất điện cao, tính phân tán và không ổn định, chỉ có thể tạo ra những nguồn năng lượng nhỏ, chưa thể chiếm tỷ lệ đáng kể trong cân bằng năng lượng Nguồn tài nguyên của nước ta đa dạng nhưng không phải dồi dào Do đó việc khai thác và sử dụng có hiệu quả, bảo vệ nguồn tài nguyên năng lượng, gìn giữ cho các thế hệ mai sau là một trong những phương hướng quan trọng của chính sách năng lượng trong thời gian tới

Ở Việt nam, nguồn năng lượng hóa thạch còn lại và được phân bố trên một số vùng tiêu biểu như sau:

- Than: Còn khoảng 3,5 tỷ tấn Antraxit tập trung 95% ở Quảng Ninh Trong

đó: 17 triệu tấn than mỡ, 1 tỷ tấn than bùn, Ở độ sâu 150-2.300 mét than nâu có khoảng 37 tỷ tấn, Ở độ sâu ≤ 500 mét than nâu có khoảng 3÷5 tỷ tấn Than nâu nằm ở đồng bằng sông hồng nhưng khó khai thác do khu vực này hàng năm đất luôn được

là điều bức thiết và thực hiện tiết kiệm không phải vì lợi ích của toàn xã hội Một phần cũng do các quy định pháp luật chỉ bàn đến người sử dụng năng lượng thông thường

mà chưa có các chế tài cũng như biện pháp khuyến khích các doanh nghiệp tham gia công cuộc tiết kiệm năng lượng chung của cả nước

Do đó, yêu cầu cấp thiết lúc này là ngoài việc nghiên cứu các chương trình và đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các lĩnh vực thì đòi hỏi Chính phủ phải nhanh chóng có hướng dẫn thi hành luật về sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả với các điều khoản qui định rõ ràng, các biện pháp chế tài nghiêm khắc cũng như các biện

pháp hỗ trợ và khuyến khích để đẩy nhanh chương trình triển khai sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả

1.3.2 Tình hình sử dụng năng lượng

Theo dự báo, nhu cầu điện sản xuất theo phương án cơ sở, trong giai đoạn 2010 – 2020 tăng trưởng trung bình GDP 7,1 – 7,2%, thì chúng ta cần tới 201 tỷ kWh và

327 tỷ kWh vào năm 2030 Trong khi đó, khả năng huy động tối đa các nguồn năng lượng nội địa của nước ta tương ứng 165 tỷ kWh vào năm 2020 và 208 tỷ kWh vào năm 2030, thiếu gần 119 tỷ kWh Xu hướng gia tăng sự thiếu hụt nguồn điện trong nước sẽ ngày càng gay gắt và sẽ tiếp tục kéo dài trong những năm tới Dự đoán nước

ta có thể xuất hiện sự mất cân đối giữa khả năng cung cấp và nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng nội địa, và Việt Nam chuyển từ nước xuất khẩu thành nước nhập khẩu năng lượng, mức độ phụ thuộc vào năng lượng nhập khẩu ngày một tăng

Tuy nhiên, ngành năng lượng Việt Nam vẫn còn nhiều bất cập, chủ yếu là các vấn đề sau:

Hiệu suất chung của ngành năng lượng còn thấp Nhiều cơ sở sản xuất năng lượng vẫn phải duy trì công nghệ cũ, lạc hậu, dẫn đến ô nhiễm môi trường lớn… Để tạo ra 1.000 USD GDP, Việt Nam phải tiêu tốn khoảng 600 kg dầu quy đổi, cao gấp 1,5 lần so với Thái Lan và gấp 2 lần mức bình quân của thế giới

Nguyên nhân gây lãng phí và sử dụng năng lượng không hiệu quả là do công nghệ lạc hậu, hệ thống thiết bị, đường dây truyền tải ở một số khu vực đã quá cũ chưa được thay thế, mục tiêu sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả chưa đặt đúng tầm quan trọng của nó, công tác quản lý sử dụng năng lượng còn nhiều bất hợp lý

Hiệu quả hoạt động kinh doanh còn chưa cao, năng suất lao động của các ngành (nhất là than và điện) còn thấp

Việc định giá năng lượng còn nhiều bất cập (còn bù lỗ, bù giá chéo lớn giữa các nhóm khách hàng…)

Đầu tư phát triển năng lượng còn thấp so với nhu cầu, thủ tục đầu tư phức tạp, tiến độ thực hiện nhiều công trình còn chậm…

1.4 Nhận xét

Việt Nam chưa được triển khai rộng rãi các chương trình tiết kiệm năng lượng,

vì vậy kết quả mang lại chưa cao, do các doanh nghiệp chỉ chú trọng về lợi ích kinh tế trước mắt mà không chú ý đến lợi ích lâu dài của toàn xã hội

Do vậy, ngoài việc nghiên cứu các chương trình và đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng thì Chính phủ phải nhanh chóng có hướng dẫn thi hành luật về sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả với các điều khoản qui định rõ ràng, các biện pháp

chế tài nghiêm khắc cũng như các biện pháp hỗ trợ và khuyến khích để đẩy nhanh chương trình triển khai sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả hơn

1.5 Khái niệm về DSM

Chương trình quản lý nhu cầu gọi tắt là DSM

DSM là một hợp tác giải pháp kỹ thuật - Công nghệ - Kinh tế - Xã hội- nhằm sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tiết kiệm DSM nằm trong chương trình tổng thể quản lý nguồn cung cấp (SSM- Supply Side Management) [11]

Trong những năm trước đây, để thỏa mãn nhu cầu sử dụng ngày càng tăng của phụ tải người ta quan tâm đến đầu tư khai thác và xây dựng các nhà máy điện mới Giờ đây, do sự phát triển quá nhanh của nhu cầu dùng điện, lượng vốn đầu tư cho ngành điện trở thành gánh nặng cho các quốc gia Lượng than, dầu, khí đốt dùng trong các nhà máy nhiệt điện ngày một lớn kèm theo sự ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng và những nhà máy năng lượng tái tạo như năng lượng gió, mặt trời chưa phát triển mạnh dẫn đến DSM được xem như một nguồn cung cấp điện rẻ và sạch nhất, bởi

vì DSM giúp chúng ta giảm nhẹ vốn đầu tư xây dựng các nhà máy điện mới, tiết kiệm tài nguyên, giảm bớt sự ô nhiễm môi trường Không chỉ vậy, nhờ DSM người tiêu dùng có thể được cung cấp điện năng với giá rẻ và chất lượng cao hơn Thực tế, kết quả thực hiện DSM tại các nước trên thế giới đã đưa ra kết luận là DSM có thể giảm trên 10% nhu cầu dùng điện với mức chi phí vào khoảng (0,3 ÷ 0,5) chi phí cần thiết

để xây dựng nguồn và lưới để đáp ứng lượng điện năng tương ứng Nhờ đó, DSM mang lại lợi ích về mặt kinh tế cũng như môi trường cho quốc gia, ngành điện và cho khách hàng

DSM được xây dựng dựa vào hai chiến lược chủ yếu là: nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện để giảm điện năng tiêu thụ và điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất

1.6 Tổng quan và phạm vi công việc

1.6.1 Phương pháp kiểm toán năng lượng

a Giới thiệu hoạt động kiểm toán năng lượng :

Kiểm toán năng lượng là hoạt động khảo sát, đo đạc, trao đổi với cán bộ công

ty, thu thập số liệu thực tế và phân tích dữ liệu tiêu thụ năng lượng của đối tượng cần kiểm toán năng lượng

Mục đích chung của hoạt động là đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng của Doanh nghiệp, phân tích ưu và nhược điếm của dây chuyền sản xuất và tìm kiếm các

cơ hội tiết kiệm năng lượng Trên cơ sở đó, nhóm kiểm toán đề xuất các giải pháp và định hướng thực hiện các giải pháp nhằm đạt hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao nhất cho Doanh nghiệp

b Trình tự và thủ tục thực hiện kiểm toán năng lượng:

Trình tự và thủ tục thực hiện kiểm toán năng lượng được trình bày sơ lược trong Hình 1-1

Hình 1.1 Quy trình kiểm toán năng lượng

1.6.2 Mục đích của KTNL

Thông qua kiểm toán năng lượng, người ta có thể đánh giá được tình hình sử dụng năng lượng của đơn vị hiện tại Sau đó, từ các phân tích về thực trạng sử dụng năng lượng, có thể nhận biết được các cơ hội bảo tồn năng lượng và tiềm năng tiết kiệm chi phí trong hệ thống sử dụng năng lượng dựa trên thực trạng hoạt động tiêu thụ năng lượng của đơn vị Kiểm toán viên phải kiểm tra tổng thể đơn vị, đồng thời kiểm tra chi tiết các hệ thống

Sau khi phân tích số liệu về khía cạnh tiêu thụ năng lượng của đơn vị, kiểm toán viên sẽ đánh giá về cả mặt kỹ thuật và kinh tế của các cơ hội bảo tồn năng lượng

và tiềm năng tiết kiệm chi phí trong hệ thống sử dụng năng lượng thông qua các chỉ

tiêu kinh tế, kỹ thuật Từ đó kiểm toán viên đưa ra các giải pháp nhằm mang lại tiết kiệm chi phí sử dụng năng lượng cho đơn vị kiểm toán.

Kiểm toán năng lượng mang lại lợi ích: sử dụng các công nghệ lạc hậu, thiết kế chưa tối ưu, vận hành chưa phù hợp, hành vi sử dụng chưa hiệu quả là những nguyên nhân gây thất thoát năng lượng Xác định được tiềm năng tiết kiệm năng lượng và mức

độ ưu tiên với từng giải pháp Đánh giá được ảnh hường của giải pháp tiết kiệm năng lượng tới các hoạt động sản xuất, kinh doanh củadoanh nghiệp Hiệu quả của những kiểm toán năng lượng cho thấy tiềm năng áp dụng các giải pháp đối với các doanh nghiệp của Việt Nam thường mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng từ 5%-40% tổng điện năng tiêu thụ

1.6.3 Phân loại kiểm toán năng lượng

a) Kiểm toán năng lượng sơ bộ

Kiêm 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 nhận diện và đánh giá các cơ hội và tiềm năng tiết kiệm năng lượng của thiết bị tiêu thụ năng lượng chính trong hệ thống hoạt động này có thể phát hiện ra ít nhất 70% các cơ hội tiết kiệm năng lượng trong hệ thống

Nhận dạng định tính các cơ hội tiết kiệm năng lượng

Nhận dạng các thiết bị, điểm cần đo, các vị trí đặt thiết bị đo lường

Báo cáo tiết kiệm năng lượng sơ bộ:

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

b) Kiểm toán năng lượng chi tiết

Kiểm toán năng lượng chi tiết là hoạt động khảo sát, thu thập, phân tích sâu hơn

về kỹ thuật, lợi ích kinh tế, tài chính, Cho một vài giải pháp tiết kiệm năng lượng của

hệ thống tiêu thụ năng lượng

Các bước thực hiện:

Thu thập số liệu quá khứ của đối tượng (thiết bị, dây chuyền, phương án ) trong nhiều mặt: vận hành, năng suất, tiêu thụ năng lượng

Khảo sát, đo lường, thử nghiệm, theo dõi hoạt động của thiết bị, đối tượng về tập quán vận hành, đo lường tại chỗ

Xây dựng giải pháp từ đó 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 bao gồm: tập quán vận hành, đo lường tại chỗ, xử lý số liệu

Khảo sát thị trường

Phân tích phương án để tìm ra, lựa chọn giải pháp tốt nhất cả 3 mặt: kỹ thuật, đầu tư, thi công

Tính toán chi phí đầu tư

+ Phân tích lợi ích tài chính

+ Nhận dạng và phân tích các nguồn vốn

Báo cáo tiết kiệm năng lượng chi tiết:

Thông tin chi tiết các giải pháp tiết kiệm năng lượng được sử dụng; Giải pháp quản lý, giải pháp công nghệ, thiết bị sử dụng giá thành

Thông tin chi tiết các giải pháp tài chính: mức đầu tư, thời gian thu hồi vốn, nguồn tài chính, lợi ích/chi phí sử dụng vốn

c) Kiểm toán năng lượng tổng thể

Là hoạt động kháo sát, thu thập, phân tích số liệu tiêu thụ năng lượng trong quá khứ và hiện tại Phát hiện các cơ hội TKNL chi tiết hơn (nhờ thu thập và phân tích các

số liệu quá khứ và hiện tại, nhận diện cơ hội và phân tích tính khả thi về kinh tế, kỹ thuật) Đây cũng là một khâu, mắt xích quan trọng trong quá trình kiểm toán năng lượng vì nhờ đó các Nhà máy kiểm toán năng lượng, dịch vụ năng lượng có thể biết được chi tiết quá trình sử dụng năng lượng của doanh nghiệp khảo sát dạng ở mức độ nào

* Các hước thực hiện:

Thu thập và phân tích sô liệu quá khứ

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

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 các thiết bị 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)

* Nội dung kết quả thông tin thể hiện:

Danh mục các cơ hội, giải pháp TKNL

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 của doanh nghiệp)

1.7 Kết luận:

Trong chương 1 đã trình bày những khái niêm cơ bản về DSM đó là điều khiển nhu cầu dùng điện phù hợp với khả năng cung cấp điện một cách kinh tế nhất và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng để giảm điện năng tiêu thụ

DSM là một chương trình mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng rất cao đã được thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới Ở nước ta chương trình DSM thực hiện tuy có phần chậm hơn so với các nước khác nhưng tiềm năng thực hiện DSM rất lớn DSM thực sự là một công cụ rất hữu ích không chỉ cho các hộ dùng điện mà còn đem lại hiệu quả cho Tập đoàn điện lực Việt Nam, chủ động quản lý và điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với cung cấp một cách hợp lý nhất DMS được xem là một trong những giải pháp “cung cấp năng lượng” hiệu quả nhất và yêu cầu nghiên cứu ứng dụng trở nên cấp thiết nhất

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG

CƠ SỞ SẢN XUẤT 2.1 Các ràng buộc về tài chính

Về cơ bản các giá trị sau đây được xác định để đánh giá các biện pháp tiết kiệm năng lượng:

Tiết kiệm năng lượng theo đơn vị nhiệt (kJ hoặc kWh)

Tiết kiệm chi phí năng lượng hàng năm

Chi phí vốn để thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng

Thời gian hoàn vốn

- Thời gian hoàn vốn giản đơn (năm) = Chi phí đầu tư ban đầu [103

đồng]

Tiền tiết kiệm [103 đồng/năm]

Các thông tin lựa chọn để tính các chỉ số tài chính dựa trên cơ sở:

- Chi phí tiết kiệm năng lượng hàng năm (103 đồng/năm) được tính dựa trên đơn giá trung bình của năng lượng được sử dụng tại Công ty

- Chi phí đầu tư thực hiện giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, gồm chi phí thiết bị, chi phí nhân công

- Chi phí thiết bị được tính trên chi phí được ước tính giá trung bình từ các Công

ty cung cấp thiết bị, giá thiết bị được tính tại thời điểm làm kiểm toán năng lượng

- Các chi phí được tính bằng tiền Việt Nam

Biểu giá điện áp dụng tính toán hiệu quả giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm

và hiệu theo biểu giá điện từ ngày 16/3/2015, áp dụng cho loại hình sản xuất cấp điện áp dưới 6kV Do Công ty sản xuất tất cả thời gian trong ngày, nên giá điện được áp dụng tính toán dựa trên giá trung bình thực tế từ cơ cấu điện 3 giá Cụ thể như bảng sau:

Bảng 2-1 Biểu giá điện áp dụng trong tính tính toán, áp dụng cho ngành sản xuất,

4 Đơn giá điện trung bình 1.621

Ghi chú: biểu giá trên không bao gồm 10% VAT

Trong đó:

1 Giờ bình thường:

a Gồm các ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy:

- Từ 04 giờ 00 đến 9 giờ 30 (05 giờ 30 phút);

- Từ 11 giờ 30 đến 17 giờ 00 (05 giờ 30 phút);

- Từ 20 giờ 00 đến 22 giờ 00 (02 giờ)

b Ngày Chủ nhật:

Từ 04 giờ 00 đến 22 giờ 00 (18 giờ)

2 Giờ cao điểm:

a Gồm các ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy:

- Từ 09 giờ 30 đến 11 giờ 30 (02 giờ);

- Từ 17 giờ 00 đến 20 giờ 00 (03 giờ)

b Ngày Chủ nhật: không có giờ cao điểm

3 Giờ thấp điểm: Tất cả các ngày trong tuần: từ 22 giờ 00 đến 04 giờ 00 (06 giờ) sáng ngày hôm sau

2.2 Tổng quan về công suất tiêu thụ, hiệu suất của động cơ

Trong thực tế, động cơ xoay chiều là thiết bị tiêu thụ nhiều điện năng nhất trong các nhà máy Thông thường các nhà thiết kế luôn trang bị công suất động cơ cho máy móc lớn hơn mức độ cần thiết để tăng độ an toàn của máy Nhưng trong quá trình làm việc rất ít khi động cơ hoạt động ở chế độ đầy tải, thông thường dao động từ 20% tới 80% tải định mức, 70% động cơ trang bị trong máy móc hoạt động với tải thay đổi từ 20% tới 80%

Vấn đề tồn tại là động cơ điện không tự điều chỉnh được điện năng tiêu thụ theo mức độ tải hoạt động thay đổi Ví dụ, một động cơ hoạt động ở chế độ 50% tải vẫn tiêu thụ lượng điện năng khoảng bằng 90% khi hoạt động ở chế độ đầy tải hoặc động

cơ hoạt động ở chế độ không tải vẫn tiêu thụ lượng điện năng bằng 50% tới 75% so với khi hoạt động đầy tải [1] Mức tiêu thụ vượt quá này không chỉ tăng chi phí tiền điện mà còn góp phần gây hỏng thiết bị vì năng lượng dư thừa thông qua vòng quay động cơ được chuyển hóa thành nhiệt độ, độ rung và tiếng ồn

Hiệu suất của động cơ suy giảm nhanh khi động cơ chạy non tải hoặc không tải [7]

Đối với động cơ điện, công suất ra P2 (Pra) chính là công suất cơ hay công suất ở trục rôto, còn công suất P1(Pvao) là công suất mà lưới điện cung cấp cho động cơ Hiệu suất động cơ là ηdongco

ra 100%

vao

P x

Trong đó:

-Pra= Công suất động cơ

-Pvào= 3.I.U.cosφ.1000: Giá trị dòng điện vào động cơ

Các hiệu suất và tổn thất thông thường của động cơ như sau:

- Hiệu suất động cơ: 90%

Qua nhiều lần đo đạc, ta có % tải thực tế hoạt động so với tải thiết kế

2.3 Giải pháp giảm thiểu hao phí năng lượng

2.3.1 Giảm non tải và quá tải cho các động cơ

Động cơ làm việc non tải sẽ làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất và hệ số công suất của động cơ Non tải có thể là nguyên nhân phổ biến nhất khiến động cơ hoạt động không hiệu quả

Thực tế, động cơ của máy công cụ rất ít khi hoạt động với công suất định mức,

mà thường là non tải Các động cơ 1HP-5HP chạy dưới 45% tải thì hiệu suất bắt đầu giảm, sẽ làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất và cosφ (hình 2-1) Nếu động cơ thường xuyên làm việc với tải dưới 45% định mức thì nên thay bằng loại có công suất nhỏ hơn Trường hợp động cơ luôn làm việc dưới 40% công suất định mức mà không

muốn thay thế, thì có thể giảm điện áp cung cấp cho động cơ bằng cách đổi tổ đấu dây stato từ Δ sang Y, sẽ giảm được công suất phản kháng 3 lần (Q~U2), nhưng lúc này phải kiểm tra lại điều kiện mở máy vì mômen cũng sẽ giảm 3 lần (M~U2)

Trong một số trường hợp tải của thiết bị như băng tải, gầu tải, máy nghiền, máy nén khí thay đổi liên tục, lúc non tải lúc đầy tải, thì có thể sử dụng thiết bị điều chỉnh công suất (PowerBoss) mà không cần phải thay thế động cơ Nguyên lý làm việc của PowerBoss là cấp vừa đủ điện năng cần thiết thông qua thay đổi điện áp cấp cho động

cơ PowerBoss ứng dụng giải pháp khởi động mềm, các thyristor được bật ở điểm mà điện áp nguồn gần với zêro trong từng bán chu kỳ, nhờ đó sẽ giảm dòng điện cấp cho động cơ, nên giảm các tổn hao đồng và sắt bên trong động cơ Ngược lại, khi động cơ làm việc trên 100% tải định mức, sẽ bị quá tải, gây phát nóng và giảm hiệu suất Trong trường hợp làm việc với tải thay đổi, thì nên sử dụng động cơ có hệ số an toàn là 1,15

và có công suất thấp hơn tải cực đại khoảng 15%, để cho phép động cơ làm việc quá tải trong thời gian ngắn hạn Không có nguyên tắc cứng nhắc nào trong việc lựa chọn công suất động cơ, nên người sử dụng cần đánh giá tiềm năng tiết kiệm cho từng trường hợp

Hình 2.1 Biểu đồ quan hệ giữa hiệu suất và mức tải của động cơ

2.3.2 Thay thế động cơ có hiệu suất cao HEMs (High Efficiency Motors)

Theo thống kê của Hiệp hội năng lượng Hoa Kỳ thi năng lượng tiêu hao vô ích

và tổn thất cho động cơ điện xoay chiều khoảng 30% - 40% và lượng điện năng tiêu thụ cho động cơ điện xoay chiều chiếm 60% tổng lượng điện năng tiêu thụ cho toàn cầu Như vậv động cơ điện xoay chiều là tải tiêu thụ điện nhiều nhất Vì vậy tiết kiệm năng lượng cho động cơ là rất cần thiết

Ưu điểm:

Động cơ hiệu suất cao được thiết kế chuyên dụng để tăng hiệu suất hoạt động

sovới động cơ tiêu chuấn Các cải tiến thiết kế tập trung vào việc làm giảm tổn thất bên trong động cơ, bao gồm việc sử dụng thép silic có tổn thất sắt từ thấp hơn, lõi dài hơn (để tăng chất kích hoạt), dây dày hơn (để giảm trở kháng)

Hình 2.2 Động cơ hiệu suất cao HEMs

* Đặc tính động cơ hiệu suất cao HEMs

- Hiệu suất cao: Công suất tiêu thụ thấp, vì động cơ hiệu suất cao được so sánh với các động cơ thông thường khác

- Kinh tế: Giá mua thông thường sẽ đắt hơn loại động cơ thông dụng xong sự chênh lệch giá sẽ được thu hồi thông qua một thời gian ngắn do vì giá chi phí trong

tiền điện thấp hơn nhiều

- Tiếng ồn giảm thiểu: Quạt làm mát có thể chế tạo bé hơn loại động cơ thông dụng vì rằng sự phát nhiệt ít hơn Do vậy tổn thất thấp hơn nên sự phát ra tiếng ồn cũng nhỏ hơn

- Tuổi thọ động cơ HEMs cao hơn: Dầu mỡ bôi trơn có tác dụng lâu hơn vì sự tăng nhiệt ở các ổ trục ít hơn, dẫn đến kết quả là chu kỳ duy tu bảo dưỡng ít hơn Kết quả tổng hợp đưa đến tuổi thọ của HEMs cao hơn

- Kích thước đặt cùng cỡ với động cơ thông dụng, song khả năng công suất của động cơ HEMs có thể cao hơn Do việc thay thế động cơ có yêu cầu công suất lớn hơn song kích thước bị hạn chế có thể dễ dàng thực hiện khi thay động cơ thông dụng bằng động cơ HEMs

Giải pháp này đặc biệt hiệu quả trong các trường hợp sau:

- Thay thế các động cơ chuyên dụng có công suất nhỏ hơn 15kW

- Thay thế các động cơ đã sử dụng hơn 15 năm, bị hư hỏng, quấn đi quấn lại nhiều lần có công suất nhỏ hơn 40kW

- Nếu chi phí quấn lại vượt quá 50% - 65% so với giá của một động cơ hiệu suất cao mới, nên mua động cơ mới Độ tin cậy và hiệu suất cao hơn sẽ nhanh chóng bù lại phần giá chênh hơn

Cách tính năng lượng tiết kiệm được khi sử dụng động cơ HEMs có cùng công suất với động cơ thông thường

: Động cơ hiệu suất cao HEMs

- : Động cơ tiêu chuẩn

Hình 2.3 Sơ đồ so sánh hiêu suất Động cơ hiệu suất cao HEMs và Động cơ tiêu

s HEMs s HEMs

Trong đó:

ηs : Hiệu suất động cơ tiêu chuẩn

ηHEMs: Hiệu suất động cơ HEMs

Ptai : Công suất tải thực tế của động cơ

ΔPtietkiem: Công suất tiết kiệm được khi thay thế động cơ

Điện năng tiết kiệm hàng năm với t là số thời gian vận hành trong năm sẽ là:

Qua sơ đồ ta thấy động cơ có công suất càng nhỏ hiệu suất càng cao so với động cơ tiêu chuẩn Do vậy thay thế các động cơ HEMs có công suất nhỏ hơn 15kW mang lại hiệu quả kinh tế cao

2.4 Giải pháp dùng biến tần

2.4.1 Nguyên lý làm việc của biến tần

Biến tần là thiết bị biến đổi tần số dòng điện xoay chiều với nguyên lý làm việc khá đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosφ của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96 Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 1 pha hay 3 pha đối xứng Công đoạn này được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dãi tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ [8]

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần

số tuỳ theo bộ điều khiển Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại Vì vậy, cấp vừa đủ điện năng cần thiết cho động cơ thông qua thay đổi tần số

Hình 2.4 Điện năng cấp cho động cơ khi chưa có Biến tần và khi có Biến tần

- Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi;

- Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác động cơ trên hệ thống băng tải;

- Biến tần công suất nhỏ từ 0,18- 14 kW có thể sử dụng để điều khiển những máy công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ

* Hiệu quả khi 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 công phục 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 điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động của hệ thống và các thông

số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay ), trạng thái làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chẩn đoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra

* Những lưu ý khi sử dụng biến tần điều khiển động cơ không đồng bộ:

Như đã nêu ở trên, ở đầu ra của biến tần chỉ có dòng điện là hình sin nhưng điện áp không phải là hình sin mà có dạng chuỗi xung vuông điều biên nối tiếp nhau Nếu khoảng cách nối dây cáp điện giữa động cơ và biến tần lớn sẽ xảy ra hiện tượng quá điện áp (do hiện tượng phản xạ sóng điện áp), có thể dẫn đến lão hóa cách điện cuộn dây stato, giảm tuổi thọ thậm chí làm hỏng động cơ.Vì vậy, khi lắp ráp phải chú

ý sao cho dây cáp càng ngắn càng tốt, đặc biệt đối với động cơ công suất vừa và nhỏ (thường có trở kháng đáp ứng xung lớn hơn so với trở kháng đáp ứng xung của cáp nối)

2.4.2 Ứng dụng của biến tần

Máy biến tần được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ như: Trong các hệ thống thông gió cho tòa nhà lớn, động cơ biến tần số có thể cho phép lượng không khí di chuyển để phù hợp với nhu cầu của hệ thống, do đó tiết kiệm năng lượng Máy biến tần còn được sử dụng trong bơm, lĩnh vực vận tải hàng hoá, máy móc Biến tần điện bình thường được áp dụng trong các lĩnh vực: Phát điện, quạt thông gió, quạt thông gió áp lực, bơm ngưng tụ, bơm nước nồi hơi, bơm tuần hoàn, quạt, máy nén, nghiền, cán, cắt, băng tải

2.4.3 Đặc điểm chính của biến tần

Ở trạng thái khởi động nhẹ, biến tần sẽ bắt đầu và tăng tốc vào tần số của lưới

điện không phụ thuộc vào tần số đã định

Khi tần số đầu ra của biến tần đạt đến tần số của lưới điện (thiết lập trong giao diện chính), sau đó đầu ra của biến tần sẽ trở thành 0, đồng thời biến tần gửi lệnh

“chuyển giao cho lưới điện” Lệnh này có thể làm cho mạch điều khiển chuyển giao các nguồn cung cấp năng lượng của các động cơ từ biến tần vào lưới điện

Hình 2.5 Biến tần ABB ACS 550 Bảng 2-2 Thông số kỹ thuật biến tần ABB ACS 550

Thời gian tăng tốc/thời gian giảm tốc 0.1~3000s

2.4.4 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số

Trước đây, nếu có yêu cầu điều chỉnh tốc độ cao thường dùng động cơ điện một chiều, nhưng ngày nay nhờ kỹ thuật điện tử phát triển nên việc điều chỉnh tốc độ động

cơ không đồng bộ không gặp khó khăn mấy với yêu cầu phạm vi điều chỉnh, độ bằng phẳng khi điều chỉnh tốc độ [7]

Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu có thể thực hiện:

+ Trên stator: Thay đổi điện áp U đưa vào dây quấn stator, thay đổi số đôi cực

từ P của dây quấn stator và thay đổi tần số f của nguồn điện

+ Trên rotor: Thay đổi điện trở rotor, nối cấp hoặc đưa sức điện động phụ vào rotor

Ta nghiên cứu điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số, từ biểu thức:

1 1

Với điều kiện năng lực quá tải không đổi, có thể tìm ra được quan hệ giữa điện

áp U1, tần số f1 và mô men M [10]

Khi bỏ qua r1 của dây quấn stator thì biểu thức của mô men cực đại có thể viết dưới dạng:

2 1

Tóm lại: khi thay đổi tần số điều chỉnh tốc độ ta phải đồng thời điều chỉnh điện

áp đưa vào động cơ điện

2.4.5 Sự thay đổi công suất khi thay đổi tốc độ động cơ

Với động cơ tương thích ( quạt, bơm ly tâm), khi sử dụng biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ dẫn đến thay đổi lưu lượng và thay đổi công suất, tiết kiệm được năng lượng và nâng cao độ tin cậy của hệ thống Theo lý thuyết về thủy lực [2], công suất trên trục động cơ, lưu lượng dòng chảy Q, áp suất chất lỏng H có quan hệ theo phương trình:

.Q

Trong đó: K là hằng số, P là công suất của động cơ, H là áp suất, Q là lưu lượng

và η là hiệu suất Quan hệ giữa: Q, H, P với tốc độ N của động cơ như sau:

Lưu lượng tỷ lệ bậc nhất với tốc độ của động cơ ( hình 2.6)

Hình 2.6 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và lưu lượng

Áp suất tỷ lệ bậc 2 với tốc độ động cơ (hình 2-7)

Khi điều chỉnh lưu lượng bằng biến tần thì áp suất là hàm phi tuyến bậc 2 đối với tốc độ động cơ

Hình 2.7 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và áp suất

Khi điều chỉnh lưu lượng bằng van tiết lưu: Áp suất là hàm phi tuyến tỉ lệ nghịch với tốc độ động cơ, ví dụ khi cần giảm lưu lượng ta đóng bớt van, thì lúc này sức cản đường ống tăng lên, dẫn đến áp suất tăng lên và ngược lại

- Công suất tỷ lệ bậc ba với tốc độ của động cơ ( hình 2.8)

Công suất là hàm phi tuyến bậc ba đối với tốc độ động cơ

Khi ta cần điều chỉnh lưu lượng thì công suất cũng thay đổi theo sự điều chỉnh,

sự thay đổi này rất rõ rệt Ví dụ ứng với 100% tốc độ thì công suất tương ứng là 100%, khi yêu cầu cần giảm lưu lượng (tốc độ) xuống còn 70% thì công suất chỉ xấp xỉ 34,4% (0,73= 0,343)

Hình 2.8 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và công suất Trong các công thức (2.12), (2.13), (2.14): N1 là tốc độ của động

cơ tương ứng với lưu lượng Q1, áp suất Q1, áp suất H1 và công suất P1 N2 là tốc độ động cơ ứng với lưu lượng Q2, áp suất H2 và công suất P2

Sự thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng trong Hình 2-9:

- C1 là đường cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất H và lưu lượng Q khi tốc

độ của cánh quạt lắp trên trục động cơ là không đổi

- C2 là đường cong thể hiện đặc tính cản của đường ống khi van mở hoàn toàn

- C3 là đường cong thể hiện đặc tính cản của đường ống khi có sự điều chỉnh van tiết lưu ( đóng bớt van lại)

- C4 là đường cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất H và lưu lượng Q khi sử dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ

Giả sử là động cơ được thiết kế để hoạt động hiệu quả nhất tại điểm A, khi đó lưu lượng đầu ra Q là Q1 là 100%, công suất trên trục động cơ sẽ là

1

Hình 2.9 Giản đồ thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng

Công suất trên trục động cơ là P1=Q1.H1 (giả sử các hệ số đều bằng 1) tương ứng với diện tích hình A-H1-O-Q1

Khi yêu cầu đầu ra giảm, giả sử giảm xuống Q2 theo yêu cầu công nghệ, sức cản đường ống tăng lên do giảm van tiết lưu

Khi điều chỉnh đóng bớt van, đặc tính đường ống chuyển sang đường cong C3

và hệ thống chuyển sang điểm làm việc mới là C thay vì điểm A ban đầu

Lúc này ta thấy áp suất tăng lên và công suất trên trục động công suất trên trục động cơ tính bằng diện tích C-H2-O-Q2, ta thấy công suất giảm rất ít so với ban đầu, lượng công suất giảm được là phần diện tích chênh lệch giữa 2 hình A-H1-O-Q1 và C-

H2-O-Q2

Nếu giả sử dùng biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ Điều chỉnh tần số đưa vào động cơ sao cho lưu lượng Q ra bằng với Q2 do hệ thống yêu cầu, tốc độ quạt có thể giảm xuống đường cong C4 Khi đó điểm làm việc là điểm B, có cùng lưu lượng đầu ra

Q2 nhưng áp suất trong đường ống được giảm đáng kể xuống H3 và công suất trên trục cũng giảm rõ rệt đó là phần diện tích hình B-H3-O-Q2 Như vậy dùng biến tần sẽ tiết kiệm được điện năng và mang lại hiệu quả kinh tế rõ ràng, cụ thể như sau:

Nếu ta gọi k = const thì:

+ Tỉ lệ lưu lượng dòng chảy = k (tốc độ v)

+ Mômen quay = k.(tốc độ v)2

+ Công suất = k.(tốc độ v)3

Do đó, công suất yêu cầu, cần thiết sẽ giảm khi tỉ lệ lưu lượng dòng chảy giảm

Ta có thể thấy rõ thông qua Bảng 2-3

Bảng 2-3 Công suất điện cung cấp vào động cơ với yêu cầu phụ tải biến đổi

Cấu tạo của đèn LED gồm các thành phần như sau:

Hình 2.10 Cấu tạo đèn LED TUBE

- Phần tử phát sáng LED:

Bản chất của LED là một đi-ốt, nó chứa một chíp bán dẫn có pha các tạp chất

để tạo ra một lớp tiếp giáp P-N, khối bán dẫn P chứa lỗ trống, khối bán dẫn N chứa điện tử LED phân thành ba loại chính theo dải công suất: cỡ nhỏ, cỡ trung bình, cỡ lớn

- Mạch in của bóng đèn:

Chất lượng mạch in, chất lượng mối hàn giữa LED với mạch in ảnh hưởng đến lớn đến độ bền của đèn, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt nam, nếu chất lượng của mạch in và mối hàn không tốt dễ gây oxy hóa làm đứt mạch in, làm cho đèn không thể phát sáng sau một thời gian sử dụng Trong thực tế người ta có thể sử dụng mạch in thường, hoặc bằng nhôm, gốm cho phép tản nhiệt nhanh cho loại LED công suất trung bình và lớn

- Bộ nguồn:

Bộ nguồn cấp điện cho đèn LED phải đảm bảo cung cấp dòng điện và điện áp

ổn định phù hợp lới loại LED đang sử dụng các linh kiện chế tạo bộ nguồn phải có tuổi thọ sử dụng tương đương với tuổi thọ của LED

- Bộ phận tản nhiệt

Phần tản nhiệt cho đèn LED được thiết kế nhằm đưa phần tinh thể phát sáng xuống nhiệt độ thấp nhanh nhất, bộ phận này đặc biệt quan trọng khi thiết kế đèn LED công suất lớn, nếu bộ phận tản nhiệt này có kết cấu không phù hợp thì phần tử LED sẽ nhanh bị già, hiệu suất phát sáng giảm đi đáng kể

lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuyếch tán sang khối N Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống) Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hường kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng Tương tự như bóng đèn tròn dùng sợi đốt nhưng không phải chiếu sáng bằng sợi đốt, đèn LED được coi là loại đèn tiết kiệm điện năng nhất, tạo ra hiệu suất ánh sáng tốt nhất, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng thông thường

* Một số ưu điểm của đèn Led so với đèn huỳnh quang

Nguyên lý hoạt động của đèn huỳnh quang: Đèn huỳnh quang được tạo thành từ một ống thủy tinh dài với các phụ kiện kim loại trên 2 đầu nơi dòng điện đi qua Bên trong ống kính là một lượng nhỏ magiê và một khí trơ (khí mà thường không phản ứng với các kích thích như nhiệt hoặc điện), thường là argon Bên trong của kính được phủ một lớp bột phốt pho Khi điện được thông qua vào nắp kim loại ở mỗi đầu, nó kích thích các magie bên trong ống Các nguyên tử magiê sau đó giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng tia cực tím, không nhìn thấy được bằng mắt thường Khi ánh sáng tia cực tím chạm vào lớp phủ phốt pho, phốt pho bắt đầu phát sáng, tạo ra ánh sáng

Từ đó, đèn LED có các ưu điểm sau :

+ Tuổi thọ: Theo thống kê, đèn huỳnh quang có tuổi thọ khoảng 10.000 giờ thì đèn LED có thể kéo dài đến 50.000 giờ Ngoài ra, giá trị tuổi thọ 50.000 giờ của đèn LED không phải là tính đến thời điểm bóng đèn bị hư hỏng như đèn huỳnh quang

mà là tính đến thời điểm độ sáng của đèn giảm còn 50% Do đó, nếu xét đến thời điểm bóng đèn bị hư thì tuổi thọ của đèn LED còn có thể kéo dài hơn

+ Tiếng ồn: Đèn huỳnh quang khi sử dụng thường phát ra tiếng ồn, đặc biệt là khi sử dụng sau thời gian dài Khi đèn huỳnh quang được sử dụng trong các văn phòng

và môi trường làm việc, điều này có thể mất tập trung Đèn LED hoạt động mà không gây ra tiếng ồn, tránh làm mất tập trung trong công việc

+ Sáng ngay lập tức: đèn LED sáng lên ngay sau khi có dòng điện đi qua chúng Đèn huỳnh quang sử dụng chấn lưu không làm được điều này và cần thời gian để nhấp nháy trước khi sáng Không chỉ vậy, đèn huỳnh quang không đạt được mức độ chiếu sáng tối ưu trong một vài phút khởi động Đèn LED cung cấp ánh sáng ngay lập tức, đáp ứng yêu cầu của người sử dụng

+ Có thể bật tắt thường xuyên: Đèn LED có thể bật tắt một các liên tục mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ của đèn

+ Tác động tới môi trường: Cấu tạo của bóng đèn huỳnh quang luôn phải chứa một lượng nhỏ thủy ngân Kim loại này cực kỳ nguy hiểm cho con người và môi trường Nếu nuốt hoặc hít phải nó có thể gây ra biến chứng nghiêm trọng Đèn tube LED thì hoàn toàn không chứa các vật liệu độc hại như vậy, khiến mọi người cảm thấy

an tâm khi sử dụng

+ Năng lượng tiêu thụ: đèn LED tiêu thụ ít điện năng hơn đèn huỳnh quang So sánh 2 bóng đèn có cùng độ rọi thì đèn LED thường tiêu thụ công suất thấp hơn đèn huỳnh quang

+ Độ bền: Bởi vì đèn LED có vỏ nhôm và nhựa khác với đèn huỳnh quang làm bằng thủy tinh và rỗng bên trong Điều này làm cho nó bền hơn và khó bị vỡ khi bị rơi hoặc va chạm trong quá trình vận chuyển hoặc lắp đặt

+ Lượng nhiệt tỏa ra: Đèn LED tỏa ra ngoài môi trường với lượng nhiệt thấp hơn rất nhiều so với đèn ống huỳnh quang

Tóm lại, có 3 lý do chính mà người dân nên đầu tư đèn LED để thắp sáng là đèn LED tiết kiệm đến 70% điện năng so với bóng đèn thông thường; đèn LED có tuổi thọ

sử dụng trên 50.000 giờ, gấp 20 lần so với bóng đèn dây tóc và 5 lần so với bóng đèn huỳnh quang; sử dụng đèn LED không thải ra CO2 làm ô nhiễm mỗi trường [12]

Hình 2.11 Đèn LED TUBE

2.6 Kết luận

Để thực hiện các giải pháp tiết kiệm năng lượng (TKNL) cho một cơ sở sản xuất nào đó thì giải pháp đầu tiên là tiến hành KTNL nhằm giúp chúng ta đánh giá, nhận diện các cơ hội TKNL như:

- Xác định được tiềm năng TKNL và mức độ ưu tiên của từng giải pháp

- Đánh giá được ảnh hưởng của giải pháp TKNL tới các hoạt động sản xuất, kinh doanh của doanh nghiệp trong tương lai

- Khâu kỹ thuật: Các cơ hội TKNL được phát hiện trong tất cả các hệ thống cung cấp năng lượng chính của doanh nghiệp bao gồm tất cả các hệ thống điện, hệ thống nhiệt – lạnh, hệ thống nước

- Tăng cường nhận thức về sử dụng năng lượng của lãnh đạo và nhân viên trong doanh nghiệp

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ KÉO SỢI VÀ KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG TẠI

NHÀ MÁY SỢI SỐ 2 – CÔNG TY CPDM NHA TRANG 3.1 Giới thiệu tổng quan về nhà máy sợi 2 – Công ty Cổ phần dệt may Nha Trang

3.1.1 Thông tin chung

Công ty Cổ phần Dệt May Nha Trang được thành lập ngày 27 tháng 4 năm 1979 với tên gọi ban đầu là Nhà Máy Sợi Nha Trang, có dây chuyền kéo sợi đồng bộ hiện đại của Hãng TOYODA (Nhật Bản) gồm 99.864 cọc sợi và 800 rotor

Từ năm 1989 đến nay, Công ty liên tục đầu tư thay thế mới các thiết bị kéo sợi để nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời đầu tư mở rộng để tăng năng suất kéo sợi,

mở rộng đầu tư sang sản xuất các mặt hàng vải dệt kim,nhuộm và may mặc Sau thời gian liên tục phát triển và mở rộng, ngày 14 tháng 5 năm 1992 , Nhà Máy Sợi Nha Trang đổi tên thành Công ty Dệt Nha Trang

3.1.2 Cơ cấu hoạt động

Trong công ty cổ phần dệt may Nha Trang, đứng đầu công ty là đại hội đồng cổ đông; thông qua hội đồng quản trị để điều hành công ty Công ty chia các khu vực sản xuất của mình thành các nhà máy; mỗi nhà máy có một giám đốc nhà máy chịu trách nhiệm về công tác vận hành cũng như sản lượng nhà máy của mình Ngoài ra công ty còn có thêm các phòng, ban có nhiệm vụ hỗ trợ cho các nhà máy.Dưới đây là sơ đồ tổ chức của Công ty cổ phần Dệt may Nha Trang

Hình 3.1 Sơ đồ tổ chức Công ty cổ phần dệt may Nha Trang

Hình 3.2 Sơ đồ mặt bằng Công ty cổ phần dệt may Nha Trang

3.2 Quy trình sản xuất

3.2.1 Công nghệ kéo sợi

Nhà máy sợi số 2 có dây chuyền sản xuất từ bông xơ đến sản phẩm thành phẩm

là sợi được sử dụng nội bộ trong công ty, bán trong nước và xuất khẩu Các công đoạn kéo sợi của nhà máy được mô tả ở Hình 3-3

Hình 3.3 Các công đoạn trong dây chuyền kéo sợi