Использование частотного регулирования электроприводов механизмов

В настоящее время регулируемому электроприводу постоянного тока серьезную конкуренцию составляют системы частотного управления скоростью вращения трехфазных асинхронных электродвигателей, позволяющие создать электропривод, отвечающий любым требованиям технологического процесса и одновременно обеспечить энергосбережение.

Еще недавно утверждение о том, что обычный общепромышленный асинхронный двигатель может с успехом использоваться в регулируемом по скорости электроприводе, вызывало удивление или недоверие у многих конструкторов и инженеров. Сегодня уже можно сказать, что наблюдается общемировой бум по использованию регулируемого по скорости асинхронного электропривода во всех областях промышленности и хозяйства.

Развитие асинхронного электропривода и вытеснение им других типов управляемых электроприводов связано с непревзойденными эксплуатационными свойствами асинхронного электродвигателя. Эта «рабочая лошадка» не имеет аналогов по простоте и надежности.

• Именно он расходует большую часть вырабатываемой на Земле электроэнергии до 70%.
• Именно он является самым массовым, дешевым и надежным.
• Именно он, одинаково успешно, может удалять навоз из коровника или управлять графитовыми стержнями ядерного реактора.
• Именно он подает воду и тепло в наши дома и доставляет нас на лифте к порогу квартиры.
• Именно он может работать там, где другие двигатели работать не могут, - в запыленной, взрывоопасной и агрессивной среде, в вакууме и под водой.

Асинхронный двигатель дешев. Он не имеет подвижных контактов, что определяет его высокую надежность, но управление им до недавнего времени вызывало большие проблемы.

Давно известные теоретические принципы частотного управления асинхронным двигателем или частотно-регулируемый привод (ЧРП) удалось реализовать, когда появились микропроцессорные системы и мощные транзисторы.

Современный этап развития ЧРП характеризуется созданием современных программно - аппаратных комплексов, эффективно решающих задачи частотного управления асинхронными двигателями.

ЧРП можно рекомендовать для всех механизмов, работающих с приводом от электродвигателей переменного тока и при замене электроприводов постоянного тока. При этом между асинхронным двигателем и сетью ставят преобразователь частоты (ПЧ).

Экономическая эффективность

Основным недостатком асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором является постоянная частота вращения ротора электродвигателя, практически не зависящая от нагрузки. Однако подавляющее большинство механизмов, работают в режимах с переменной нагрузкой.

Рассмотрим характерный пример:

В настоящее время для регулирования производительности насосов и вентиляторов наиболее распространенным «методом регулирования производительности» является уничтожение избыточной мощности при дросселировании расхода посредством клапанов и заслонок. Экономическая эффективность подобных решений совершенно неудовлетворительна.

Использование ЧРП позволяет точно управлять скоростью и моментом электродвигателя по заданным параметрам в точном соответствии с характером нагрузки. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять точное регулирование практически любого процесса в наиболее экономичном режиме, без тяжёлых переходных процессов в технологических системах и электрических сетях.

Устройство частотного регулирования обеспечивает поддержание такой скорости вращения ротора насоса, которая достаточна для создания необходимого напора при данной величине водоразбора, путем изменения производительности насосного агрегата.

Следует отметить, что для точного регулирования требуется задание одного параметра: давления.

На практике вполне достаточно удерживать давление на выбранном уровне.

Энергия, потребляемая электродвигателем привода от сети, расходуется:

1. При дроссельном регулировании - как на водоснабжение потребителей, так и на преодоление гидравлического сопротивления создаваемого регулирующей задвижкой.
2. При частотном регулировании - только на водоснабжение потребителей.
3. Разница между 1 и 2 составляет экономию электроэнергии за счет внедрения частотного регулирования электропривода.

Частотное регулирование электропривода возможно рекомендовать для всех механизмов, работающих с приводом от электродвигателей переменного тока.

1. Водоснабжение коммунальное и промышленное:

• надежное горячее и холодное водоснабжение с возможностью управления от одного преобразователя до шести электронасосов;
• значительная экономия газа в системах теплоснабжения жилых и производственных зданий в зависимости от погодных условий;

2. Лифтовое и крановое хозяйство - значительная экономия электроэнергии, повышение качества (плавность разгона - торможения) и точности работы механизмов.
3. Энергетика – регулирование подачи воздуха в камеру сжигания топлива в зависимости от требуемой нагрузки станции с одновременной минимизацией вредных выбросов в атмосферу и снижением экологической нагрузки на окружающую среду. Точная автоматическая химическая подготовка воды для отвода тепла от энергогенерирующих агрегатов с увеличением ресурса работы магистралей охлаждения и сроков между их регламентным обслуживанием.
4. Сахарное производство – привода главных двигателей мощных центрифуг. Энергосберегающий плавный частотный пуск и торможение центрифуг, повышение ресурса работы электродвигателей.
5. Установки промышленного и бытового холода - значительная экономия потребляемой компрессорами электроэнергии с одновременным повышением качества работы установок.
6. Предприятия пищевой и мясомолочной промышленности, фермерские хозяйства – миксеры, кутеры, транспортёры, линии автоматической переработки и др.
7. Машиностроительные, станкостроительные предприятия – модернизация продукции с целью улучшения эксплуатационных характеристик. Экструдеры, дизольверы (перемешиватели), перематывающие устройства.
8. Деревообрабатывающая промышленность, камнеобработка – регулировка и оптимизация скорости привода станков, повышение их производительности и качества продукции.
9.  Элеваторы - автоматическое энергосберегающее регулирование условий хранения зерновых культур, вентиляция птицефабрик, и т. п.

Какие выгоды следует ожидать от внедрения ЧРП:

• Экономия электроэнергии 20-60 %;
• Снижаются пусковые токи двигателя;
• Экономия ресурсов (например, воды) до 15 %;
• Исключаются гидравлические удары в системе и как следствие:
  • минимизируются затраты на обслуживание;
  • продлевается срок службы оборудования;
  • снижается вероятность аварийных ситуаций;
• Экономия тепла ~ 5 %;
• Экономия топлива до 10 %;
• Имеется возможность точной настройки режима работы технологической системы;
• Повышается производственная безопасность;
• Экологичность.

Электротехническая компания “Кабель-Инвест” является авторизованным Дистрибьютором компании “General Electric” на Украине и предлагает заказчикам широкий спектр электротехнической продукции, электропровода, а также выполнение проектов по автоматизации производственных процессов, проведение расчётов по определению экономического эффекта от установки преобразователей частоты и срока их окупаемости. Мы поставляем со склада в Киеве преобразователи частоты серий VAT20, VAT200 и VAT2000, VAT300 и новейшую серию AF-6 (AF-60LP, AF-600FP, AF-560GP) производства "General Electric" для плавного регулирования частоты вращения асинхронных двигателей. Наша Компания имеет более десяти лет опыта работы с этими устройствами, поставила, ввела в эксплуатацию и осуществляла техническое обслуживание более 2000 преобразователей частоты в различных отраслях промышленности Украины.

Мы выполняем поставки оборудования и, в случае необходимости, проводим пусконаладочные работы по вводу в эксплуатацию частотно-регулируемых приводов мощных насосных систем на станциях промышленного водоснабжения и газо-нефтепроводах с установленными мощностями насосных электроагрегатов до 6 МВт.

Ниже приведены фото одной из типовых насосных станций водоснабжения жилого района п.г.т. Вишневое, Киевской области с использованием автоматического регулирования производительности насосных агрегатов.

Аналогичные станции введены в эксплуатацию в г. Горловка, Донецкой обл. и ряде других объектов.

С уважением,
Директор ООО "Кабель-Инвест", кандидат технических наук Цвилий С.Л.
Зам. директора, Лауреат Гос. Премии СССР в области науки и техники Працюк В.В.
Главный специалист, кандидат технических наук Войтех В.А.

 

Тел.: (044) 401-04-96, Тел./факс: (044) 457-78-15,
Е-mail: eldvig@ukr.net, сайт ООО “Кабель-Инвест”: www.ci.kiev.ua.

Рис.1. Аппаратная. Пульт управления.	Рис.2. Аппаратная. Щитовая силового оборудования.
Рис.3. Агрегатная.