Применение регулируемых преобразователей для насосов
Резвый рост цен на энергоэлементы и ресурсы привел к тому, что толика издержек на их в суммарных расходах на создание стала непропорционально большой. В итоге перед многими предприятиями остро встала задачка уменьшения энерго- и ресурсоемкости выпускаемой продукции, т.е. задачка сбережения энергии.
Анализ расхода энергоресурсов на многих предприятиях указывает, что решение этой задачки имеет два направления — организационно-технические мероприятия, направленные на исключение никчемного расходования энергоресурсов, и внедрение энергоэффективных технологий и энергосберегающего оборудования, позволяющих выполнить тот же объем работ при наименьших энергозатратах.
Дальше — о неких способностях экономии энергоресурсов средствами регулируемого электропривода. Электропривод, являясь энергосиловой основой современного производства, потребляет около 60% всей вырабатываемой электроэнергии. В свою очередь, посреди промышленных электроприводов преобладают электроприводы с асинхронными короткозамкнутыми движками, потребляющие до 50% этой энергии. Эти электроприводы благодаря собственной простоте, отлаженности и автоматизированности производства и, благодаря этому, относительно низкой цены, отыскали обширное применение в разных промышленных механизмах. Общеизвестны и их недочеты — тяжкий запуск при прямом подключении к сети, сопровождающийся 6-7 кратными токами, и, как следствие, низкая эксплуатационная надежность, трудность регулирования скорости.
Соответствующим примером использования асинхронных движков являются насосные станции прохладного и жаркого водоснабжения, канализационных насосных станций и систем отопления, компрессорные установки и вентиляторы. Этот тип устройств потребляет более 20-25% всей вырабатываемой электро- энергии.
В подавляющем большинстве случаев электроприводы обозначенных устройств являются нерегулируемыми, что не позволяет обеспечить режим оптимального энергопотребления и расхода воды, пара, воздуха и т.д. при изменении технологических потребностей в широких границах. Избранные, исходя из наибольшей производительности, эти механизмы значительную часть времени работают с наименьшей производительностью, что определяется конфигурацией потребности в различные периоды времени. По неким данным среднесуточная загрузка насосов прохладного водоснабжения составляет всего 50-55% наибольшей.
Имеющиеся системы водоснабжения (с нерегулируемым электроприводом) не обеспечивают приметного понижения потребляемой мощности при уменьшении расхода, также обусловливают значимый рост давления (напора) в системе, что приводит к утечкам воды и неблагоприятно сказывается на работе технологического оборудования и сетей водоснабжения. Спецы считают, что при имеющихся средствах водораспределения лишний (ненадобный на этот момент) напор 10 м (либо давление 0,1 МПа) наращивает утечки воды на 7-9 %.
Намеренное изменение подачи и напора центробежных насосов в согласовании с переменным режимом работы системы водоподачи либо водоотведения может осуществлятся различными методами, основными из которых являются — изменение степени открытия задвижки (затвора) на напорной полосы либо изменение частоты вращения рабочих колес насосов. Не считая того, режим работы центробежных насосов может регулироваться при помощи направляющего аппарата, устанавливаемого на входе воды в насос, впуском воздуха в корпус насоса и некими другими методами. Прикрывая либо открывая затвор, изменяют крутизну свойства Q-H трубопровода, которая находится в зависимости от его гидравлического сопротивления.
Этот метод регулирования считается малоэкономичным, потому что на преодоление дополнительного гидравлического сопротивления в затворе требуются дополнительные энергозатраты. При изменении частоты вращения насоса меняется положение свойства Q-H насоса. Понижая частоту вращения, перемещают характеристику вниз параллельно самой для себя, как следует, подача миниатюризируется так же, как и напор в сети и напор, развиваемый насосом. Повышение частоты вращения вызывает оборотные явления. Этот метод регулирования более экономичен, что наглядно иллюстрирует последующая диаграмма. Но он просит внедрения специального регулируемого электропривода, что усложняет и удорожает насосную установку.
Об эффективности регулирования режимов работы центробежных насосов конфигурацией частоты вращения рабочих колес понятно издавна. Но таковой метод регулирования ранее не получил распространения из-за отсутствия довольно надежных и дешевеньких видов регулируемого электропривода и сравнимо низких цен на электроэнергию. При всем этом необходимо подчеркнуть, что в системах водоснабжения и водоотведения аспект надежности всегда ставился выше экономических выгод.
Положение значительно поменялось в ближайшее время, когда, как было сказано сначала статьи, возросла стоимость энергоресурсов и получила развитие полупроводниковая техника. Возникновение на рынке благодаря выдающимся успехам электрической техники доступных и очень совершенных технических средств для управления АД — преобразователей частоты, «мягеньких» пускателей, станций автоматического управления САУ и др. отдало возможность перехода от нерегулируемого массового асинхронного электропривода к регулируемому.
Сначало из-за отсутствия надежных и дешевеньких преобразователей частоты (ПЧ) для управления скоростью насоса в длительном режиме пробовали использовать преобразователи напряжения (ПН), т.е производить так называемое параметрическое регулирование.
Этот метод привлекателен тем, что тиристорный преобразователь напряжения (ТПН) очень прост и дешев. Но, существует принципное ограничение на внедрение параметрического регулирования в длительном режиме — огромные энергопотери в движке. Для того, чтоб все-же использовать этот метод, энтузиасты идут на завышение установленной мощности электродвигателя в 2-2,5 раза, внедрение специально ухудшенного ротора с завышенным скольжением, принудительную вентиляцию мотора от вентилятора-наездника.
Разумеется, что при всем этом система с дешевеньким преобразователем ТПН оказывается очень дорогой и нерациональной в практической реализации. Система ПЧ-АД, в какой регулируется скорость мотора методом конфигурации частоты питающего его напряжения стопроцентно лишена перечисленных недочетов. В этой системе экономится приблизительно в два раза больше энергии, потому что в системах с ТПН половина экономящейся в насосе энергии рассеивается в движке, непредсказуемо понижая срок службы его подшипников и других деталей.
Из изложенного следует принципиальный вывод: обычный и по существу единственный метод регулирования скорости АД — изменение частоты с одновременным конфигурацией напряжения при использовании ПЧ. При всем этом срок окупаемости инвестиций в оборудование составляет от 6 до 18 месяцев зависимо от механизма, режимов его работы и мощности приводного мотора. Разумеется, что все произнесенное выше о насосных установках стопроцентно относится и к механизмам компрессорно-вентиляторной группы.