Використання частотного регулювання електроприводів механізмів

На даний час регульованому електроприводу постійного струму серйозну конкуренцію становлять системи частотного керування швидкістю обертання трифазних асинхронних електродвигунів, що дають змогу створити електропривід, що відповідає будь-яким вимогам технологічного процесу і одночасно забезпечити енергозбереження.

Ще недавно твердження про те, що звичайний загальнопромисловий асинхронний двигун може з успіхом використовуватися в регульованому по швидкості електроприводі, викликало здивування чи недовіру у багатьох конструкторів і інженерів. Сьогодні вже можна сказати, що спостерігається загальносвітовий бум по використанню регульованого по швидкості асинхронного електроприводу у всіх областях промисловості і господарства.

Розвиток асинхронного електроприводу і витіснення ним інших типів керованих електроприводів пов'язано з неперевершеними експлуатаційними властивостями асинхронного електродвигуна. Ця «робоча конячка» не має аналогів по простоті і надійності.

• Саме він витрачає більшу частину вироблюваної на Землі електроенергії до 70%.
• Саме він є наймасовішим, дешевим і надійним.
• Саме він, однаково успішно може видаляти гній з корівника або керувати графітовими стрижнями ядерного реактора.
• Саме він подає воду і тепло в наші будинки і доставляє нас на ліфті до порогу квартири.
• Саме він може працювати там, де інші двигуни працювати не можуть, — в запиленому, вибухонебезпечному і агресивному середовищі, у вакуумі та під водою.

Асинхронний двигун дешевий. Він не має рухомих контактів, що визначає його високу надійність, але управління ним до недавнього часу викликало великі проблеми.

Давно відомі теоретичні принципи частотного керування асинхронним двигуном або частотно-регульований привід (ЧРП) вдалося реалізувати, коли з'явилися мікропроцесорні системи і потужні транзистори.

Сучасний етап розвитку ЧРП характеризується створенням сучасних програмно - апаратних комплексів, які ефективно вирішують завдання частотного керування асинхронними двигунами.

ЧРП можна рекомендувати для всіх механізмів, що працюють з приводом від електродвигунів змінного струму і при заміні електроприводів постійного струму. При цьому між асинхронним двигуном і мережею ставлять перетворювач частоти (ПЧ).

Економічна ефективність

Основним недоліком асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є постійна частота обертання ротора електродвигуна, котра практично не залежить від навантаження. Однак переважна більшість механізмів, працюють в режимах зі змінним навантаженням.

Розглянемо характерний приклад:

В даний час для регулювання продуктивності насосів і вентиляторів найбільш поширеним «методом регулювання продуктивності» є знищення надлишкової потужності при дроселюванні витрат за допомогою клапанів і заслінок. Економічна ефективність подібних рішень абсолютно незадовільна.

Використання ЧРП дозволяє точно керувати швидкістю і моментом електродвигуна за заданими параметрами в точній відповідності з характером навантаження. Це, в свою чергу, дозволяє здійснювати точне регулювання практично будь-якого процесу в найбільш економічному режимі, без важких перехідних процесів в технологічних системах та електричних мережах.

Обладнання частотного регулювання забезпечує підтримку такої швидкості обертання ротора насоса, яка достатня для створення необхідного напору при даній величині водорозбору, шляхом зміни продуктивності насосного агрегату.

Слід зазначити, що для точного регулювання потрібне завдання одного параметра: тиску.

На практиці цілком достатньо утримувати тиск на обраному рівні.

Енергія, яка споживається електродвигуном приводу від мережі, витрачається:

1. При дросельному регулюванні - як на водопостачання споживачів, так і на подолання гідравлічного опору створюваного регулюючою засувкою.
2. При частотному регулюванні - тільки на водопостачання споживачів.
3. Різниця між 1 і 2 становить економію електроенергії за рахунок впровадження частотного регулювання електроприводу.

Частотне регулювання електроприводу можливо рекомендувати для всіх механізмів, що працюють з приводом від електродвигунів змінного струму.

1. Водопостачання комунальне і промислове:

• надійне гаряче і холодне водопостачання з можливістю управління від одного перетворювача до шести електронасосів;
• значна економія газу в системах теплопостачання житлових і виробничих будівель у залежності від погодних умов;

2. Ліфтове і кранове господарство - значна економія електроенергії, підвищення якості (плавність розгону - гальмування) і точності роботи механізмів.
3. Енергетика – регулювання подачі повітря в камеру спалювання палива в залежності від необхідного навантаження станції з одночасною мінімізацією шкідливих викидів у атмосферу та зниження екологічного навантаження на навколишнє середовище. Точна автоматична хімічна підготовка води для відводу тепла від енергогенеруючих агрегатів зі збільшенням ресурсу роботи магістралей охолодження і термінів між їх регламентним обслуговуванням.
4. Цукрове виробництво – приводи головних двигунів потужних центрифуг. Енергозберігаючий плавний частотний пуск і гальмування центрифуг, підвищення ресурсу роботи електродвигунів.
5. Установки промислового і побутового холоду - значна економія споживаної компресором електроенергії з одночасним підвищенням якості роботи установок.
6. Підприємства харчової та м'ясомолочної промисловості, фермерські господарства – міксери, кутери, транспортери, лінії автоматичної переробки та ін.
7. Машинобудівні, верстатобудівні підприємства – модернізація продукції з метою поліпшення експлуатаційних характеристик. Екструдери, дизольвери (перемішувачі), перемотуючі пристрої.
8. Деревообробна промисловість, каменеобробка – регулювання і оптимізація швидкості приводу верстатів, підвищення їх продуктивності і якості продукції.
9.  Елеватори - автоматичне енергозберігаюче регулювання умов зберігання зернових культур, вентиляція птахофабрик, і т. п.

Які вигоди слід очікувати від впровадження ЧРП:

• Економія електроенергії 20-60 %;
• Знижуються пускові струми двигуна;
• Економія ресурсів (наприклад, води) до 15 %;
• Виключаються гідравлічні удари в системі і як наслідок:
  • мінімізуються витрати на обслуговування;
  • продовжується термін служби обладнання;
  • знижується ймовірність аварійних ситуацій;
• Економія тепла ~ 5 %;
• Економія палива до 10 %;
• Є можливість точного налаштування режиму роботи технологічної системи;
• Підвищується виробнича безпека;
• Екологічність.

Електротехнічна компанія “Кабель-Інвест” є авторизованим Дистриб'ютором компанії “General Electric” на Україні і пропонує замовникам широкий спектр електротехнічної продукції, електропроводу, а також виконання проєктів по автоматизації виробничих процесів, проведення розрахунків з визначення економічного ефекту від встановлення перетворювачів частоти та строку їх окупності. Ми поставляємо зі складу в Києві перетворювачі частоти серій VAT20, VAT200 і VAT2000, VAT300 і новітню серію AF-6 (AF-60LP, AF-600FP, AF-560GP) виробництва "General Electric" для плавного регулювання частоти обертання асинхронних двигунів. Наша Компанія має більше десяти років досвіду роботи з цими пристроями, поставила, ввела в експлуатацію і здійснювала технічне обслуговування понад 2000 перетворювачів частоти в різних галузях промисловості України.

Ми виконуємо поставки обладнання і, у разі необхідності, проводимо пусконалагоджувальні роботи по введенню в експлуатацію частотно-регульованих приводів потужних насосних систем на станціях промислового водопостачання, газо-нафтопроводи з встановленими потужностями насосних електроагрегатів до 6 МВт.

Нижче наведені фото однієї з типових насосних станцій водопостачання житлового району п.м.т. Вишневе, Київської області з використанням автоматичного регулювання продуктивності насосних агрегатів.

Аналогічні станції введені в експлуатацію в м. Горлівка, Донецької обл. та ряді інших об'єктів.

З повагою,
Директор ТОВ "Кабель-Інвест", кандидат технічних наук Цвілій С. Л.
Заст. директора, Лауреат Держ. Премії СРСР в галузі науки і техніки Працюк В. В.
Головний спеціаліст, кандидат технічних наук Войтех В. А.

 

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

Рис.1. Апаратна. Пульт керування.	Рис.2. Апаратна. Щитова силового обладнання.
Рис.3. Агрегатна.

 

Автор
Цвілій Сергій Леонтійович - директор ТОВ «Кабель-Інвест»