Электрическая мощность цеха ТПА

[KsunReh]

Коллеги, доброго дня!

Возник вопрос по подключению нескольких ТПА в цеху. Для упрощения вопроса и чтобы не отвлекаться, считаем, что другого оборудования вообще нет и в розетки ТПА тоже никаких сушилок, контроллеров ГКС, вакуумных загрузчиков и прочих термостатов с конвейерами и роботами не включено. Дано: обычные гидравлические ТПА с сервоприводом (относительно новые, если это важно) паспортная мощность: мотор 30 кВт, нагрев 12 кВт. И дан ввод с ГРЩ в помещение цеха на 100 кВт. Как определить сколько ТПА можно разместить в цеху?

Очевидно, что все 42 кВт ТПА будет потреблять в экзотическом случае работы в цикле с близкими к максимальным параметрами впрыска и работе нагревателей на 100%. Например если прошаренный наладчик решит подкинуть вверх все температуры градусов так на 25-30 не останавливая станок и заранее озаботясь чтобы он не встал в ошибку. Да и то не весь цикл, а только активную его часть. И таким образом утверждать, что в цеху можно разместить 100/42 = 2 ТПА означает занизить реальные возможности. Собственно вопрос: на сколько занизить?

Кто-нибудь сталкивался с методиками примерного расчета?

Думали в этом направлении. Например очевидно, что минимальная граница по запасу общей мощности на один ТПА должна лежать выше чем 100% мощности нагревателей + сервомотор на холостом ходу, что имитирует прогрев всех ТПА одновременно после остановки, например в начале смены. И очевидно, что минимальная граница должна должна позволять уверенно работать в условном цикле. У нас получается что такой вот "модельный" ТПА на наших циклах потребляет не более 5 КВт/ч - это данные по замерам многих месяцев, но пока не можем придти к какому-то выводу. Прозвучало предложение считать минимальным запасом мощности на один ТПА 100% мотора + 30% нагревателей, что в нашем примере позволит установить уже 3 ТПА. Но это без серьезных статистических доказательств.

Просьба поделиться методикой.

P.S. Речь НЕ идет о экономии на кабелях! ТПА в любом случае подключаются кабелями сечением рассчитанным на 100% паспортную мощность.

[Woolfy]

...Как определить сколько ТПА можно разместить в цеху?

Следуя букве документов - на суммарную мощность (по шильдикам) не более 100 кВт.
Следуя здравому смыслу - сколько влезет в цех. При этом одновременно могут быть включены ТПА на суммарную мощность менее 100 кВт. Можно учитывать тот факт, что нагреватели в рабочем (нагретом) режиме потребляют в среднем менее 100 % своей мощности. Асинхронные электродвигатели также нагружены на 100 % не весь рабочий цикл.
Более эффективна установка автоматического компенсатора реактивной мощности на ввод.
Если нет контролирующих амперметров со стороны энергоснабжающей организации, то можно их поставить у себя. А лучше - "умный" счётчик, показывающий потребляемую мощность. "Выравнивание" потребления по фазам - обязательно!

[KsunReh]

(...) Можно учитывать тот факт, что нагреватели в рабочем (нагретом) режиме потребляют в среднем менее 100 % своей мощности. Асинхронные электродвигатели также нагружены на 100 % не весь рабочий цикл. (...)

Спасибо за ответ! Если посмотреть мое сообщение, то видно, что мы это знаем и как раз и просим какой либо статистической/методической информации по реальному % потребления.

"Выравнивание" потребления по фазам - обязательно!

Вы имеете ввиду, что бывают ТПА у которых весь нагрев сидит на 1 фазе? Никогда не думал об этом, по идее не должно такого быть, но кто их китайцев знает... тогда да, если подключить несколько таких станков и совпадет нагрев на одну фазу это будет финиш...

Более эффективна установка автоматического компенсатора реактивной мощности на ввод.

Спасибо, посмотрю. Тем не менее это так же не дает какого-то ответа на мой вопрос в цифрах.

[ПластСтер]

Существует такая цифра, как коэффициент мощности и использования, вам необходим первый. Если не изменяет память, то для гидравлических ТПА он равен 0.55. А так по установленной считать это не правильно. У меня общая установочная более 1.5 мВт, а ввод для этого участка 500 кВт, и по расходу среднемесячное потребление около 370-400 кВт/ч

[Woolfy]

...Тем не менее это так же не дает какого-то ответа на мой вопрос в цифрах.

К сожалению, я не встречал каких-либо методик расчётов для таких довольно распространённых ситуаций. Подсказал то, что сам делал. Например, если установлен питающий трансформатор (или КТП) мощностью 400 кВА, то автоматический компенсатор должен
иметь суммарную мощность 350 кВАр и при этом быть, допустим, 6 - ступенчатым.
Выравнивание потребления по фазам. В цехе могут одновременно работать, допустим, 3 "мелких" ТПА. Нагреватели у них однофазные. И, как правило, потребляемая мощность по одной из фаз в ТПА заметно больше, чем на двух других. Если эти "прожорливые" фазы от 3-х ТПА будут подключены на одну фазу питающей сети, то может получиться, что потребляемый ток превысит номинальный ток входного автоматического выключателя. При этом подсчёт мощности "по шильдикам" покажет, что всё в порядке.

[ПластСтер]

...Тем не менее это так же не дает какого-то ответа на мой вопрос в цифрах.

К сожалению, я не встречал каких-либо методик расчётов для таких довольно распространённых ситуаций. Подсказал то, что сам делал. Например, если установлен питающий трансформатор (или КТП) мощностью 400 кВА, то автоматический компенсатор должен
иметь суммарную мощность 350 кВАр и при этом быть, допустим, 6 - ступенчатым.
Выравнивание потребления по фазам. В цехе могут одновременно работать, допустим, 3 "мелких" ТПА. Нагреватели у них однофазные. И, как правило, потребляемая мощность по одной из фаз в ТПА заметно больше, чем на двух других. Если эти "прожорливые" фазы от 3-х ТПА будут подключены на одну фазу питающей сети, то может получиться, что потребляемый ток превысит номинальный ток входного автоматического выключателя. При этом подсчёт мощности "по шильдикам" покажет, что всё в порядке.

ТПА сбалансированы по фазам в пределах +-10%.
Расчет мощности не только для ТПА, а для всего электрооборудования ведется через коэффициенты мощности и использования. Так же подбирается кабель. А вот автомат защиты подбирается от установочной мощности.

[KsunReh]

Существует такая цифра, как коэффициент мощности и использования, вам необходим первый. Если не изменяет память, то для гидравлических ТПА он равен 0.55. А так по установленной считать это не правильно. У меня общая установочная более 1.5 мВт, а ввод для этого участка 500 кВт, и по расходу среднемесячное потребление около 370-400 кВт/ч

Интересная информация, спасибо! У нас получается при паспортных 160 кВт среднемесячное потребление около 30 кВт/ч на циклах 30-45с на PP на нескольких ТПА до 200 тонн. Это если исключить редко включаемое в наших условиях оборудование типа тельфера, дробилки. Так бы соотношение было еще меньше.

Вопрос - производители ТПА дают этот коэфф. мощности?

[Woolfy]

...Вопрос - производители ТПА дают этот коэфф. мощности?

Нет. Коэффициент мощности ("косинус фи") измеряется соответствующими электроизмерительными приборами на протяжении, как правило, суток или недели на конкретном участке энергопотребляющего оборудования (участка электросети, станка). Разовое измерение (мгновенное) не информативно, поскольку этот коэффициент изменяется во времени.
Например, у ТЭНа это значение равно 1,0, у асинхронного электродвигателя (с номинальной нагрузкой на валу, смотри шильдик) около 0,7, без нагрузки - существенно меньше, у перегруженного - 1,0. У систем управления ТПА с инверторами ("частотниками") - близко к 1,0.
То есть у типового среднего "китайца" примерно половина энергопотребления - это ТЭНы с коэффициентом 1,0, а другая половина (примерно) - асинхронный электродвигатель с переменной нагрузкой на валу и, соответственно, изменяющимся коэффициентом мощности.

[AlexsandrN]

Рассматривается уже действующее производство и возможность расширения? То есть имеется оборудование, имеется какая то статистика по нему, или же всё с нуля?

Например очевидно, что минимальная граница по запасу общей мощности на один ТПА должна лежать выше чем 100% мощности нагревателей + сервомотор на холостом ходу, что имитирует прогрев всех ТПА одновременно после остановки, например в начале смены.

Если сильно критично одновременное включение на прогрев ТПА, но очень надо, то это "лечиться" организационно - техническими мероприятиями. Организационными проще, но требует производственной дисциплины: поочередное включение на нагрев ТПА, с разноской по времени (пауза по времени определяется практическим путем). Техническими методами сложнее и дороже - но принцип тот же - поочередное разрешение на включение следующего ТПА только через определенное время или по контролю параметров (к примеру, по готовности температур).

[KsunReh]

Рассматривается уже действующее производство и возможность расширения? То есть имеется оборудование, имеется какая то статистика по нему, или же всё с нуля?

Если сильно критично одновременное включение на прогрев ТПА, но очень надо, то это "лечиться" организационно - техническими мероприятиями. Организационными проще, но требует производственной дисциплины: поочередное включение на нагрев ТПА, с разноской по времени

Сейчас в цеху стоит несколько ТПА, по суммарной паспортной мощности всего оборудования уперлись в мощность ввода. Как уже писал, появилась задача определить сколько реально ТПА еще поставить без изменения мощностных параметров ввода. Статистика по ТПА имеется только в виде среднего (многомесячного) потребления кВт/ч для каждого ТПА и для всего цеха в целом, писал цифры выше.

Собственно, как уже ответили нужен коэффициент мощности/использования, сейчас занимаюсь поиском информации и буду рад если кто-то поделится методическими данными. Не знаю, может когда-то условный Демаг или Хатьян в методичке по ТПА писали подобное...

[AlexsandrN]

...Вопрос - производители ТПА дают этот коэфф. мощности?

Нет. Коэффициент мощности ("косинус фи") измеряется соответствующими электроизмерительными приборами на протяжении, как правило, суток или недели на конкретном участке энергопотребляющего оборудования (участка электросети, станка). Разовое измерение (мгновенное) не информативно, поскольку этот коэффициент изменяется во времени.
Например, у ТЭНа это значение равно 1,0, у асинхронного электродвигателя (с номинальной нагрузкой на валу, смотри шильдик) около 0,7, без нагрузки - существенно меньше, у перегруженного - 1,0. У систем управления ТПА с инверторами ("частотниками") - близко к 1,0.

Предполагаю, что автора больше интересует коэффициент использования мощности, а не косинус фи.

Интересная информация, спасибо! У нас получается при паспортных 160 кВт среднемесячное потребление около 30 кВт/ч на циклах 30-45с на PP на нескольких ТПА до 200 тонн. Это если исключить редко включаемое в наших условиях оборудование типа тельфера, дробилки. Так бы соотношение было еще меньше.

Ниже написанное - это моё видение, не методика НИИ, или энергетиков (возможно, такая и имеется, но искать не стал).
Среднемесячного потребления для принятия решения мало. Хотя по цифрам видно, что запас имеется. И если исходить из этих, то коэффициент использования мощности равен 30/160 = 0,18. Но нужна более точная статистика.
На потребление еще влияет график работы предприятия. Если он 24/7, то можно считать потребеление равномерным. При условии, что все машины работают на постоянной основе. Если же он другой, к примеру 24/5, или по 8 часов по пятидневке, то график нагрузки будет уже иным.
Собираем информацию по суточному потреблению. Снимать показания в одно и тоже время. Энергетики как правило это делают в полночь (или по местному, или по МСК). Длительность - исходя из графика работы предприятия: иногда достаточно недели, иногда на это уходит месяц.
По суточным выделяется день максимального потребления. Выделить - мало. Нужно еще понять, в связи с чем это было связано, причина повышенного потребления. И была ли это случайная величина, или же имеется реально влияющий фактор, на постоянной основе.
Следующий этап - почасовой график потребления. Если есть какой то день с максиальной нагрузкой, и есть понимание, что это будет на постоянной основе, то проводим почасовые замеры в этот день. Если нет, то можно вразбежку взять трое суток. И каждый час, в ровно, +- несколько минут снимаем показания потребления. Тем самым получаем суточный профиль потребления. Со своими максимумами и минимумами. Опять же анализ - а почему так?
В идеале, если имеются часы с ярко выраженными максимумами, то нужно провести детальный анализ этого времени, снять показания через 10 или 15 минут уже за три часа: час с пиком посередине (то есть начинать за час до возможной максимальной нагрузки, и еще час после её появления). Если выраженного пика нет, то уже исходя из ситуации по предприятию, рандомно выбираются несколько периодов для проведения описанных выше замеров (через 10 или 15 минут). Этим подтвержается, или опровергается равномерность нагрузки в течении времени, то есть находяться пики.
По итогу получиться понимание максимальной пиковой мощности потребления при работе оборудования.
Возможно, для сглаживания нагрузки можно по иному распределить техпроцесс. Вариантов множество, все ситуации не предвидеть.
Вот такое моё видение.
А коэффициент использования производители скорее всего не дадут. Уж много влияющих факторов.

[KsunReh]

Ниже написанное - это моё видение, не методика НИИ, или энергетиков (возможно, такая и имеется, но искать не стал

Александр, спасибо! В принципе все описанное вами не является каким-то откровением для нас, но (понятно) требует человеко-часов главного энергетика/механика/электрика которого у нас нет. В общем если не найдем методические материалы (сейчас смотрю литературу по проектированию производств по переработке пластика), то будем пробовать замерять по факту.