где Uф – фазное напряжение, В;
Zп – полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;
Zт – полное сопротивление трансформатора, Ом.
Сравним действительные (вычисленные) значения токов однофазного короткого замыкания (Iк2) с наименьшим, допустимым по условиям срабатывания защиты током (Iк1):
131.6 А > 112 А, то есть Iк2³Iк1,
следовательно отключающая способность системы зануления обеспечена и нулевой защитный проводник выбран правильно.
13. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
13.1 Общие сведения
Расчет технико-экономических показателей осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных двух альтернативных систем электропривода. Экономическая оценка базируется на принципе минимальных расходов: минимальных начальных затрат, эксплуатационных затрат, затрат электроэнергии. Наиболее целесообразным по техническим соображениям принять электропривод переменного (ПЧ-АД) тока. В качестве альтернативной системы можно выбрать электропривод постоянного тока. Технические данные двигателей сравниваемых систем приведены в таблице 13.1
Таблица 13.1.
Технические данные двигателей сравниваемых систем.
| Номер варианта | Первый вариант Привод переменного тока | Второй вариантПривод постоянного тока |
| Тип двигателя | АИР80В4 | 4ПФ80М |
| Мощность, кВт | 1.5 | 1.5 |
| КПД, % | 77 | 74 |
| Частота вращения, об/мин | 1492 | 1500 |
13.2 Расчет начальных затрат
Начальные затраты определяются путем расчета капитальных вложений, которые состоят из сметной стоимости электропривода, стоимости пускорегулирующей аппаратуры, стоимости монтажных работ, транспортно-заготовительных расходов и плановых накоплений монтажной организации. Поскольку целью экономического расчета является сравнение альтернативных вариантов, при расчете можно пренебречь наличием резервного электропривода, что никак не повлияет на результат. Наиболее дорогостоящими составляющими электропривода являются двигатель и преобразователь. Таким образом, сметная стоимость электропривода:
для первого варианта
kэп1 = kдв1+kп1 = 142,5+545 = 687,5 млн. бел. руб.,
где kдв1 – стоимость электродвигателя (АД КЗ), млн.бел.руб.;
kп1 – стоимость преобразователя, млн.бел.руб.;
для второго варианта
kэп2 = kдв2+kп2 = 445+240 = 685 млн. бел. руб.,
где kдв2 – стоимость электродвигателя (ДПТ), млн. бел. руб;
kп2 – стоимость выпрямителя, млн. бел. руб.
Стоимость пускорегулирующей аппаратуры определяется как определенная часть (12%) стоимости преобразователя. Тогда:
для первого варианта
kпр1 = 0,12×kп1 = 0,12× 687,5 = 82,5 млн. бел. руб,
для второго варианта
kпр2 = 0,12×kп2 = 0,12×685 = 82,2 млн. бел. руб.
Стоимость монтажных работ вычисляется отдельно для электропривода и рабочего механизма. Для электропривода эту величину можно принять равной 6% от стоимости электропривода kэп, для рабочего механизма – 5% стоимости электропривода. Таким образом стоимость монтажных работ:
для первого варианта
kмр1 = (0,06+0,05)×kэп1 = (0,06+0,05)×687,5 = 75,625 млн. бел. руб.,
для второго варианта
kмр2 = (0,06+0,05)×kэп2 = (0,06+0,05)×685 = 75,35 млн. бел. руб.
Транспортно-заготовительные расходы составляют 2% от суммы стоимости электропривода и стоимости монтажных работ:
для первого варианта
kтзр1 = 0,02×(kэп1+kмр1) = 0,02×(687,5+75,625) = 15,3 млн. бел. руб.,
для второго варианта
kтзр2 = 0,02×(kэп2+kмр2) = 0,02×(685+75,35) = 15,207 млн. бел. руб..
Плановые накопления монтажной организации составляют 10% от стоимости монтажных работ:
для первого варианта
kпн1 = 0,1×kмр1 = 0,1×75,625 = 7,5625 млн. бел. руб.,
для второго варианта
kпн2 = 0,1×kмр2 = 0,1×75,35 = 7,535 млн. бел. руб.
Для наглядности выполненный расчет капитальных вложений для обоих вариантов сведен в таблицу 13.2.
Таблица 13.2.
Расчет капитальных вложений.
| Источники затрат | Привод переменного тока. Ст-ть, млн. бел. руб. | Привод постоянного тока. Ст-ть, млн. бел. руб. |
| электродвигатель | 142,5 | 445 |
| преобразователь | 545 | 240 |
| п-рег. аппаратура | 82,5 | 82,2 |
| монтажные работы | 75,625 | 75,35 |
| Транспортно-заготовительные расходы | 15,3 | 15,207 |
| плановые накопления монтажной организации | 7,5625 | 7,535 |
| суммарные кап. вложения | 868,5 | 865,292 |
13.3 Определение эксплуатационных затрат
При расчете эксплуатационных затрат важное значение имеет величина периода, за который производится расчет. При сравнении приводов постоянного и переменного тока ограничимся периодом 1 год.
Годовые эксплуатационные расходы – это суммарные затраты на электропривод и рабочий механизм, необходимые для эксплуатации механизма в течении года и выпуска годового объема продукции, т.е. себестоимость эксплуатации механизма. Годовые эксплуатационные расходы в общем случае включают в себя стоимость потребленной электроэнергии, амортизационные отчисления и годовые затраты по эксплуатации электрической части установки.
Затраты на электроэнергию определяются количеством энергии, потребляемой за год, номинальной мощностью двигателя, а также тарифной ставкой на электроэнергию. Для расчета энергии, потребляемой за год, нужно знать суммарное время работы электропривода за год, которое определяется коэффициентом использования:
kисп=(ПВ×tраб.см )/tсм = (100×8)/8 = 1,
где: ПВ - продолжительность включения установки, %;
tраб.см - продолжительность работы установки за смену, ч.;
tсм – число рабочих часов за смену.
Зная коэффициент tисп можно определить число рабочих часов установки в году:
Тг=Траб.дн×nсм× tсм× kисп=253×1×8×1=2024 ч.,
где : Траб.дн - число рабочих дней в году;
nсм - число рабочих смен в сутки (так работает сборочный цех).
Энергия, потребляемая за год, определяется по формулам:
для первого варианта
Эг1=Pдв.н1×Тг / hн1=11×2024 / 0,875=25444,6 кВт×ч,
где: Pдв.н1, hн1 – номинальные параметры двигателя переменного тока (АД КЗ);
для второго варианта
Эг2=Pдв.н2×Тг / hн2=22×2024 / 0,8=27830 кВт×ч,
где Pдв.н2, hн2 – номинальные параметры двигателя постоянного тока (ДПТ).
Таким образом, затраты на электроэнергию:
для первого варианта
Cз1=Pдв.н1×Cосн×12+ Эг1×Сдоп
Cз1=11×1164,992×12+25444,6×9,17=387106 тыс. бел. руб ,
где : Сосн – тарифная ставка, руб/кВт×ч (основная плата за 1 месяц);
Cдоп – тарифная ставка, руб/кВт×ч (дополнительная плата).
для второго варианта
Cз2=Pдв.н2×Cосн×12+ Эг2×Сдоп
Cз2=11×1164992 .12+27830×9,17=408980 тыс. бел. руб.
Амортизационные отчисления составляют 9,5 % от сметной стоимости электропривода. Тогда
для первого варианта
Cа1 =0,095×kэп1 =0,095×687,5=65,3125 млн. бел. руб.,
где: kэп1 – сметная стоимость электропривода постоянного тока;
для второго варианта
Cа2 =0,095×kэп2 =0,095×685=65,075 млн. бел. руб.,
где: kэп2 – сметная стоимость асинхронного электропривода.
Издержки на эксплуатацию оборудования включают в себя множество составляющих. Оборудование электроприводов обоих вариантов является ремонтируемым, оно проходит планово-предупредительные ремонты, периодичность и объем проведения которых регламентируется сметой планово-предупредительных ремонтов. Кроме того оборудование нуждается в регулярном техническом обслуживании, требующем также определенных затрат. Таким образом, затраты на ремонтно-эксплутационное обслуживание оборудования можно определить как сумму затрат на заработную плату ремонтных рабочих, стоимости материалов для ремонта и обслуживания, общецеховых и общезаводских расходов.
Заработная плата ремонтных рабочих определяется количеством времени, необходимым для проведения ремонтно-эксплутационного обслуживания электрической части оборудования, которая в свою очередь зависит от норм трудоемкости ремонта и технического обслуживания оборудования. Всю систему электропривода можно разделить на 4 основные части: двигатель, преобразователь, трансформатор и пускорегулирующая аппаратура. Для каждой из этих частей отдельно находится трудоемкость ремонта и технического обслуживания. Затем эти величины суммируются. Для расчета трудоемкости требуется определить плановую продолжительность ремонтного цикла и межремонтного периода, число ремонтов в год и т.д.
Плановая продолжительность ремонтного цикла (ремонтный цикл – наработка энергетического оборудования, выраженная в годах календарного времени между двумя капитальными плановыми ремонтами):
для асинхронного электродвигателя
Тпл.2дв=Ттабл.двbрbо=9×2×0,85=15,3 года,
для электродвигателя постоянного тока
Тпл.1дв=Ттабл.двbкbрbо=9×0,75×2×0,85=11,5 лет,
где: Ттабл.дв - продолжительность ремонтного цикла для электродвигателей;
bк – коэффициент, учитывающий уменьшение срока службы коллекторных машин;
bр – коэффициент, определяемый сменностью работы оборудования;
bо – коэффициент, учитывающий уменьшение ремонтного цикла машин, отнесенных к категории основного оборудования;
для трансформатора
Тпл.тр=Ттабл.трbо=9×0,85=6,8 года,
где: Ттабл.тр - продолжительность ремонтного цикла для трансформаторов;