Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Виробництво електроенергії за 8 місяців збільшилося на 2.1%
21.09.2018р.

Виробництво електроенергії в об'єднаній...

Нацкомісія з 1 жовтня підвищує тариф «Енергоатому»
21.09.2018р.

Національна комісія, що здійснює державне...

Ринок електроенергії вимагає підвищення тарифів…
20.09.2018р.

В Україні тариф для населення на сьогодні покриває...

«Volvo» представила електровантажівку із запасом ходу 300 км
18.09.2018р.

«Volvo Trucks» презентувала нову електричну вантажівку...

На горі Хом'як у Карпатах встановили сонячні панелі
18.09.2018р.

На вершині карпатської гори Хом’як змонтували...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

2233
12.06.2009р. |
Ефективність впровадження систем з регульованими приводами

Можливість керувати частотою обертання короткозамкнених асинхронних електродвигунів було доведено відразу після їхнього винаходу. Реалізувати таку можливість вдалося лише з появою силових напівпровідникових приладів - спочатку тиристорів, а пізніше транзисторів IGBT. Нині в усьому світі широко реалізується частотний спосіб керування асинхронною машиною, який є зручним не тільки з погляду економії споживаної енергії, а й вдосконалення керування технологічним процесом.

Вступ

У промислово розвинених країнах техніка застосування частотно-регульованих приводів використовується понад 30 років. Протягом цього часу були закладені наукові й методичні основи, розроблені й удосконалені технічні засоби керування електроприводом, удосконалені технологічні процеси й устаткування, відкореговані навчальні курси для підготовки фахівців. Накопичено досить великий досвід у прийнятті технічних рішень при створенні систем, що використовують цей тип приводів, деякі рішень стандартизовано. Однак, на жаль, це стосується лише закордоння.

 

Рис. 1. Приклад спрощеної технологічної схеми з насосним агрегатом.

У нас склалася трохи інша ситуація. Частотнорегульовані приводи, що відповідають вимогам надійності й електромагнітної сумісності з електричними мережами, з'явилися на вітчизняному ринку доволі пізно, та й ціна їх в умовах ринкової економіки досить висока. Наявний не завжди позитивний досвід застосування визначив обережне ставлення до тиристорних приводів, а щодо отримання економічного ефекту від їхнього впровадження багато хто з експлуатаційників висловлює сумнів. Справді, з огляду на порівняно високу вартість напівпровідникових перетворювачів, застосовуваних для регулювання частоти обертання асинхронних приводів, нині найважливішим є питання повернення коштів, вкладених у їхнє впровадження. Тому особливу увагу приділяють порівнянню енергетичних втрат у приводах з різними видами керування.

 

Рис. 2. Характеристики насосного агрегату й мережі без регулювання тиску.

Енергетичні втрати та вид регулювання

За рахунок чого й коли з'являється можливість економити споживану енергію приводами насосів і вентиляторів і що необхідно робити для того, щоб цю економію одержати, не порушуючи технологічний процес? Розглянемо узагальнену технологічну схему системи, що забезпечує подачу води в мережу споживачів з постійним заданим тиском (рис. 1). Аналогічний підхід можна застосувати й в інших технологічних схемах, де транспортованою речовиною може бути рідина чи газ.

Основними елементами схеми є запірні технологічні засувки З1 і З2, насосний агрегат Р, зворотний клапан К1, фільтр води Ф і регулювальний клапан К2. У цій схемі можна виділити й основні технологічні параметри, серед яких H1 - напір, створюваний джерелом подачі води, HР - напір, одержуваний після насосного агрегату, HК - напір перед регулювальним клапаном, HС - напір у мережі споживачів і Q1-Q3 - витрати води у мережі споживачів. Крім того, можна виділити напір HН, що розвивається насосним агрегатом, а також втрати напору на елементах системи, розташованих між насосним агрегатом Р і мережею споживачів: ΔH1 - втрати напору на засувці З2 і водяному фільтрі й ΔH2 - втрати напору на регулювальному клапані.

 

Рис. 3. Характеристики насосного агрегату й мережі із дросельним регулюванням.

Розглядаючи енергетичні характеристики технологічного процесу, можна стверджувати, що необхідна (корисна) енергія для подачі води споживачам може бути розрахована як WС = HС(Q1+Q2+Q3). Для нормальної роботи мережі найчастіше необхідно створити постійний напір HС. Величини витрат Q1-Q3 визначаються споживачами і протягом часу можуть змінюватися. Гідравлічна енергія, створювана насосним агрегатом, може бути одержана як WН = HН (Q1+Q2+Q3), де сума витрат - це загальні мережеві витрати води QС. В ідеалі бажано, щоб зберігалася рівність WС і WН. Насправді між насосним агрегатом і мережею встановлені елементи із своїми гідравлічними опорами, на яких втрачається частина напору, створюваного насосним агрегатом, ΔHП = ΔH1 + ΔH2. Таким чином, втрати енергії на технологічне забезпечення параметрів перекачуваної рідини можна визначити як ΔWП = ΔHП · QС. Отже, для підтримання заданих технологічних параметрів мережі насос повинен розвивати гідравлічну потужність, що дорівнює WН = HС · (Q1+Q2+Q3) + ΔHП · (Q1+Q2+Q3).

З останнього виразу бачимо, що втрати енергії в технологічному процесі залежать від витрат мережі (технологічного навантаження), зумовлених споживачем, і втрат напору на устаткуванні насосної станції ΔHП, які визначаються гідравлічним опором елементів схеми. У загальному випадку оцінити ці втрати напору можна, порівнявши покази манометра перед напірною засувкою З2 і манометра у мережевому трубопроводі. Що більша різниця в цих показах, то більше втрат енергії має система. Для налагодження технологічного процесу з мінімальними енергетичними втратами необхідно, передусім, знизити втрати напору між трубопроводом насосного агрегату й мережею споживачів - ΔHП.

Тепер розглянемо технологічний процес з погляду зміни параметрів навантаження мережі - QС. Для цього скористаємося відомими Q-H характеристиками для насосних агрегатів і мережі (рис. 2). Крива 1 відповідає напірній характеристиці насосного агрегату, а крива 2 - гідравлічній характеристиці мережі, де H0 - необхідний статичний напір мережі. Точка перетину цих характеристик є ідеальною розрахунковою точкою спільної роботи насосного агрегату і мережі (QНОМ). При зміні витрат в мережі змінюється і її гідравлічна характеристика - лінії 3-5. Відповідно, будуть зміщуватися точки перетину характеристик. Як видно з рисунка, зі зменшенням витрат зростає тиск у мережі.

 

Рис. 4. Характеристики насосного агрегату й мережі із частотним регулюванням.

Крім того, залежно від режимів роботи системи може змінюватися тиск перед насосом, створюваний джерелом водопостачання. Зміни цього тиску також позначаться на величині тиску в мережі споживачів. Такий взаємозв'язок параметрів потребує встановлення в системі дросельних регулювальних елементів - регулювальних клапанів (іноді їх роль виконують напірні засувки агрегатів). Ці елементи створюють додатковий гідравлічний опір і забезпечують стабільний тиск у мережевому трубопроводі. При використанні дросельних елементів напір розподіляється елементами системи, див. рис. 3, де ΔHД - спадання напору на дросельному елементі.

Для підтримування заданого тиску в мережевому трубопроводі при зміні витрат рідини доводиться змінювати гідравлічний опір регулювального елемента. При цьому загальна гідравлічна характеристика буде мати більше крутий вигляд. Величина ΔHД з таким регулюванням неухильно зростає. Таким чином, що глибше дроселювання регулювальним елементом, то більше енергетичних втрат під час технологічного процесу. На величину втрат при дросельному регулюванні впливає не тільки регулювальний елемент: найчастіше на етапі проектування вибирають насосний агрегат з певним запасом напору, а при заміні насосних агрегатів нове обладнання може мати трохи завищені напірні характеристики. Крім того, діапазон зміни вхідних тисків (перед всмоктувальним патрубком насосного агрегату) впливає на величину тиску за насосним агрегатом. Всі ці обставини призводять до того, що втрати енергії під час технологічного процесу стають досить великими – до 45% і більше номінальної потужності агрегату.

 

Рис. 5. Зміна ККД насосного агрегату із частотним регулюванням при зміні продуктивності.

Для вирішення завдання мінімізації втрат, пов'язаних з регулюванням тиску в мережі, необхідно уникати додаткових гідравлічних опорів на ділянці від насосного агрегату до мережевого трубопроводу, тобто необхідно повністю відкрити всю запірно-регулювальну арматуру. Це можна зробити, якщо процес регулювання тиску передати насосному агрегату. Теорія роботи нагнітачів (насосів і вентиляторів) доводить, що зміна частоти обертання привода нагнітача змінює його напірні характеристики. Крім того, напір, створюваний нагнітачем, пропорційний квадрату частоти обертання агрегату. Зміну напірних характеристик насосного агрегату при зміні частоти обертання ілюструє рис. 4, на якому крива 1 відповідає номінальній (при номінальній частоті обертання привода) напірній характеристиці, а криві 2-4 - напірним характеристикам при зниженій частоті обертання. Якщо організувати роботу привода насосного агрегату таким чином, щоб він при зміні параметрів технологічного процесу (витрати в мережі й тиск на вході агрегату) змінював частоту обертання, то в підсумку можна без істотних втрат енергії стабілізувати тиск у мережі споживачів. При такому способі регулювання усувають втрати напору (немає дросельних елементів), а отже, і втрати гідравлічної енергії.

Спосіб регулювання тиску в мережі шляхом зміни частоти обертання привода насосного агрегату знижує енергоспоживання ще й з іншої причини. Властиво, насос як пристрій перетворення енергії має свій коефіцієнт корисної дії - відношення , прикладеної до вала механічної енергії до гідравлічної енергії, одержаної в напірному трубопроводі насосного агрегату. Характер зміни коефіцієнта корисної дії насоса ηН залежно від витрат рідини Q при різних частотах обертання зображений на рис. 5. Відповідно до теорії подібності максимум коефіцієнта корисної дії зі зменшенням частоти обертання трохи знижується й зміщується вліво. Аналізуючи необхідну зміну частоти насосного агрегату при зміні витрат в мережі, можна дійти висновку, що зі зменшенням витрат потрібно знизити частоту обертання. Якщо розглянути роботу агрегату для витрат, менших від номінальних (вертикальні лінії А і В), то для цих режимів раціонально працювати на зниженій частоті обертання. У цьому випадку ККД насоса вищий, ніж при роботі на номінальній частоті обертання. Таким чином, зниження частоти обертання відповідно до технологічного навантаження не тільки заощаджує споживану енергію завдяки уникненню гідравлічних втрат, а й дає економічний ефект за рахунок підвищення коефіцієнта корисної дії самого насоса - перетворення механічної енергії в гідравлічну.

Застосування частотного регулювання приводів істотно зменшує й експлуатаційні витрати, пов'язані з обслуговуванням агрегатів і систем. Наприклад, зниження перепаду тиску між всмоктувальними й напірними патрубками насосного агрегату збільшує термін служби сальникових ущільнень, практично вдається уникнути гідроударів й забезпечити стабільність тисків у трубопроводах мереж, а також мінімізувати витрати на їхнє обслуговування. Представлені результати теоретичних і практичних досліджень визначили необхідність широкого впровадження частотно-частотно регульованих приводів у технологічних системах. Однак слід зазначити, що встановлення лише перетворювача частоти забезпечує лише незначну частину можливого ефекту від впровадження.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

http://www.eltema.com.ua/

 

 

Теги та ключові фрази
теоретичні аспекти ефективності впровадження систем з частотно-регульованими приводами, Експлуатация жывыльных та мережевых насосив, жесткии секс с берковой скачать бесплатно, втрати q3, "пристрій-перетворення енергії", гідравліка нагнітачі, спільна робота нагнітачів, нагнітачі способи зміни їх частоти обертання, способи зміни частоти обертання вала нагнітача, характеристики насосного агрегату й мережі без


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
Пропозиції, що можуть Вас зацікавити
 19/09/2018
24
Більше пропозицій за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.