Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Энергопотребление 

Использование преобразователей частоты в жилищно

Мушниченко В.В.,

 

заместитель генерального директора ЗАО «Электротекс»

 

Уважаемые коллеги и друзья!

 

В настоящее время в промышленности используются в основном устройства на асинхронных двигателях. Практически, каждый асинхронный двигатель, работающий с переменной нагрузкой, требует регулировки с помощью преобразователей частоты, что, согласно данным по странам ЕС, составит к 2010 году до 50% от общего их числа при нынешних 10%. Следует отметить, что в западных странах преобразователи частоты прочно вошли в практику применения не только в промышленности, но и в бытовой технике. Такой рациональный подход к энергетической проблеме позволяет хозяйствующим субъектам в значительной степени снять с себя бремя расходов, экономить средства. В странах ЕС уже запланирован прирост энергопотребления электроприводами в объёме 150 кВт/ч к 2010 году, из которых 60% этого прироста будет покрыто за счет энергосбережения при переходе к регулируемому электроприводу.

 

Политика нашего предприятия, со времени его создания – энергосберегающие, наукоёмкие технологии. Мы основываем свои разработки на базе современных западных технологий, опыте ведущих мировых производителей преобразователей частоты в сочетании с возможностями нашего родственного предприятия – производителя силовых полупроводниковых приборов.

 

Человечество в своей деятельности применяет множество разнообразных приборов, машин и механизмов, которые за счет подводимой механической энергии и движения их исполнительных органов выполняют различные операции и технологические циклы, т. е. совершают полезную работу.

 

В настоящее время в промышленном производстве, коммунальной сфере и в быту практически 100% механической энергии для работы машин и механизмов получают из электрической энергии за счет применения электроприводов. Велика доля электроприводов также в сельскохозяйственном производстве и на транспорте. Более 65% вырабатываемой электроэнергии потребляется электроприводами во всех сферах промышленности и хозяйства, причём наиболее энергоёмкими потребителями являются насосы, вентиляторы и компрессоры. Современное определение электропривода согласно стандарту гласит:

 

«Электропривод - электромеханическая система, состоящая в общем случае из взаимодействующих электрических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними сопредельными электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического цикла».

 

Базовым элементом любого электропривода является электродвигатель, осуществляющий собственно электромеханическое преобразование энергии. Оснащение электропривода силовыми электронными преобразова­телями электрической энергии и микроциклорными информа­ционно-управляющими устройствами превращает его в мощный интеллектуальный инструмент автоматизации различных произ­водственных и технологических циклов. Такой привод является регулируемым автоматизированным электроприводом.

 

Первые преобразователи постоянного тока массово стали производиться в СССР в 60-х годах. Примерно в это же время они появились и в других промышленно-развитых странах. В них применялись первые советские тиристоры. Уже в 70-х началась активная работа с первыми приводами переменного тока, а к концу 70-х появились и первые быстродействующие приборы. В 80-х появились первые GТО, которые позволили сделать существенный шаг вперёд. В конце 80-х появились первые IGBT, но из-за известных событий, появиться собственному произ­водству IGBT в СССР было не суждено.

 

Применение IGBT позволяло сократить размеры обо­рудования в десятки раз, значительно повысить надёж­ность оборудования и понизить цены. Это привело к рас­ширению областей применения преобразователей. Ещё 10 лет назад преобразователь просто бы не поместился ни в ЦТП, ни в котельную, ни, тем более, на станок!

 

Этой ситуацией естественно воспользовались, иностранные производите­ли, внедрившиеся на рынок России, завышая це­ны на оборудование, диктуя условия и используя другие способы. Кроме того, они действовали не напрямую, а че­рез посредников (т.н. дилеров). Такого рода организации не могут обеспечивать долгосрочное, эффективное взаимодействие, поскольку, по своей сути стремятся к получе­нию сиюминутной прибыли. Фактически, такие организации инвестируют зарубежные предприятия. Есть множество примеров, где потребители уже имели принцип. возможность убедиться в зыбкости такого сотрудничества.

 

Однако, мощный научно-производственный потенци­ал в области электронной промышленности, заложенный ещё при СССР, воплощается нами в области электротехнической промышленности, и мы считаем рождение нашего предприятия и его успехи — следствиями такого потенциала. Наше предприятие на данный момент предлагает конкурентоспособную технику по отношению к любым другим производителям. При этом нам удалось приобрести уникальные преимущества в сравнении с другими, все - таки мы, являясь одним из предприятий холдинга производителей силовых полупроводниковых приборов, имеем принцип. возможность использовать комплектацию собственного производства, что оказывает влияние, как на качество выпускаемой продукции, так и на снижение её стоимости. Более подробно о принципах работы и номенклатуре продуктов нашего предприятия Вы услышите в докладе начальника отдела разработки преобразовательной техники Преснякова Дмитрия Александровича.

 

Эффективность и экономичность работы предприя­тий холодного и горячего водоснабжения, отопления, водоотведения и водоочистки городов, городских и сельских районов (водоканалы, Коммунпромводы, Теплоэнерго, Тепловые сети и т.п.) может быть существенно повышена за счет автоматизации и внедрения регулируемых электроприводов, в частности, электроприводов и автоматизированных систем управления на их основе, производства «Электротекс». На всех этапах получения холодной и горячей воды, доставки ее потребителю, очистки сточных вод применяются насосы с электроприводом, работающие круглосуточно и практически круглогодично. Электроэнергия, потребляемая насосными, агрегатами зачастую расходуется нерационально.

 

Для всех видов перекачиваемой жидкости преобразователи частоты обеспечивают более экономичное, более эффективное и более надежное регулирование, чем известные способы контроля расхода.

 

Многие насосы большую часть времени работают при пониженной нагрузке. Объясняется это тем, что часто проектировщики выбирают двигатели с запасом мощности, либо тем, что расход потребляемой воды меняется и двигатель работает при максимальной нагрузке кратковременно. Регулировать расход можно и при полной скорости двигателя, изменяя гидравлическое сопротивление тракта с помощью клапанов или заслонок (см. , однако, дополнительное оборудование, необходимое в этом случае, часто оказывается ненадежным, трудно регулируемым и потребляющим много энергии. Эксплуатация такой системы без по­стоянно прикрытой задвижки на выходе невозможна, так как вероятны разрывы трубопроводов.

 

Кривая А демонстрирует, как изменяется расход при работе типичного вентилятора или насоса при полной частоте вращения.

 

Кривая В представляет собой нагрузочную характеристику, определяемую гидравлическими сопротивлениями трубопроводов, каналов и т.д. Увеличение расхода требует повышения давления. Установившееся значение расхода определяется точкой Р пересечения двух кривых.

 

Кривая С демонстрирует, что для уменьшения расхода до величины F2 можно с помощью дросселей изменить характеристику системы так, чтобы она пересеклась с характеристикой двигателя в точке Q.

 

Потребляемая мощность пропорциональна произведению давления на расход и представлена на 1 затененным прямоугольником.

 

Регулирование при полной частоте вращения.

 

Более рациональным способом регулирования является снижение частоты вращения приводного двигателя вентилятора или насоса при сохранении неизменной характеристики нагрузки ( .

 

Регулирование при изменяемой частоте вращения.

 

Сохраняя неизменной характеристику нагрузки и изменяя частоту вращения двигателя, можно добиться в отношении расхода того же результата, что и для кривой С на 1.

 

Точка Р на 2 совпадает с точкой Р на 1, но потребляемая мощность, соответствующая расходу F2, в данном случае определяется прямоугольником значительно меньшей площади, одной из вершин которого является точка пересечения характеристик двигателя Р и нагрузки R.

 

Количество сэкономленной энергии зависит от продолжительности работы при различных скоростях ( .

 

Зависимость мощности от расхода.

 

По рисункам 1 и 2 можно найти зависимости мощности, потребляемой насосом, от расхода и сравнить эти зависимости для регулируемого и нерегулируемого электроприводов.

 

Кривая А представляет зависимость потребляемой мощности от расхода при регулировании частоты вращения насоса снизу до ее номинального значения.

 

Кривая В представляет ту же зависимость для нерегулируемого насоса при изменении нагрузочной характеристики системы.

 

Площадь затененного криволинейного треугольника пропорциональна разности потребляемых мощностей в случае регулируемого и нерегулируемого электроприводов.

 

Заметьте, что эта разность становится малой только в том случае, если частота вращения близка к максимальной.

 

При правильном выборе насосного агрегата его расходная характеристика и мощность электродвигателя рассчитаны на обеспечение необходимого давления в системе при максимальном потреблении воды, которое, как известно, приходится на утренние и вечерние часы. В остальное время суток из-за снижения потребления воды давление в системе возрастает и требуется прикрывать ту же задвижку, а это требует постоянного дежурства около нее и сопровождается потерями электроэнергии.

 

технология дроссельного регулирования давления (с помощью задвижек):

 

неэкономична;

 

требует постоянного контроля дежурным персоналом;

 

допускает большие колебания давления и увеличивает вероятность аварий на трубопроводах,

 

вызывает повышенный износ оборудования (насосов, задвижек, электродвигателей).

 

Оборудование, производимое нами, может приме­няться для автоматизации существующих технологических циклов с целью снижения энерготопливо-, ремонтных и эксплуатационных затрат при поддержании прежней производительности, повышения производительности этих циклов при прежних или меньших затратах. Наибольший эффект от применения управляемых электроприводов, представляет собой именно механизмы непрерывного действия, так как с изменением производительности тем или иным способом приходится ограничивать их производительность.

 

Экономически выгодным примером является автоматизация цикла подачи холодной и горячей воды на ЦТП или насосных станциях.

 

Общая экономическая эффективность в этом случае суммируется из следующих составляющих:

 

Снижения потребления воды.

 

2.Уменьшение потребления электроэнергии.

 

Электродвигатели с центробежными механизмами на валу не потребляют из питающей сети дополнительную мощность, расходуемую на создание избыточного давле­ния перед различными дроссельными заслонками и на преодоление их сопротивления.

 

3.Увеличение срока службы приводных механизмов снижение общих эксплуатационных расходов.

 

В момент пуска электропривода, отсутствуют динамические нагрузки на приводные механизмы и гидравличес­кие удары в трубопроводах, так как ввод в работу осуще­ствляется плавно, практически с нулевой скорости и с заданным темпом увеличивается до необходимой.

 

4.Увеличение срока службы контактно-коммутационной аппаратуры и снижение вероятности выхода из строя двигателей.

 

При пуске электропривода отсутствуют броски тока, связанные с прямым включением двигателя в сеть. Зна­чения пусковых токов электропривода не превышают но­минальных.

 

5.Улучшение характеристик питающей сети.

 

Во всем диапазоне рабочих скоростей и нагрузок, k мощности электропривода близок к единице. Питающая сеть не нагружается реактивным током и, как следствие, не возникают дополнительные потери в подводящих проводах.

 

изучим систему водоснабжения жилых домов через ЦТП с помощью насосов холодного водоснабжения. Холодная вода из городского водопровода подается в систему холодного и горячего водоснабжения. Для подачи воды на верхние этажи домов на выходе системы водоснабжения необходимо создать избыточное давление из расчета 0,1 атм./1м высоты дома. Если давление воды в городском трубопроводе меньше минимально допустимого значения, необходимо включить насос холодного водоснабжения. Если электродвигатель насоса включается прямым пуском непосредственно от электросети, то в системе возникает гидравлический удар со всеми присущими ему отрицательными последствиями, и в дальнейшем, большую часть времени, насос будет создавать ненужное повышенное давление. В системе с регулируемым электроприводом электродвигатель насоса запускается с нулевой частоты и плавно выходит на режим, определяемый заданным давлением.

 

Холодная вода с выхода насоса холодного водоснабжения также поступает на вход циркуляционного насоса горячего водоснабжения, проходит через теплообменник, поступает к потребителю и возвращается обратно на вход циркуляционного насоса горячего водоснабжения. Давление в системе горячего водоснабжения должно также соответствовать максимальной высоте обслуживаемых домов.

 

Поэтому, чтобы учесть потери давления на трубопроводах, иногда датчик, формирующий сигнал обратной связи, устанавливают не на выходе насоса холодного водоснабжения, а на обратной линии горячего водоснабжения.

 

Управление производительностью большого количества насосов производится вводом в сеть трубопроводов машин дополни­тельного гидравлического сопротивления. Данный метод приводит к неоправданным потерям энергии и преждевременному износу оборудования.

 

Эффективность замены существующего способа уп­равления производительностью дросселированием на частотно-управляемый электропривод, в достаточном объеме освящена в специальной технической литературе.

 

Применение частотно-регулируемых электроприводов производства «Электротекс» в системах водоснабжения, прежде всего, позволяет существенно снизить потребление электроэнергии электроприводами насосов, так как избыточный напор в этом случае не создается. Давление поддерживается постоянным, за счет регулирования частоты вращения электродвигателя насоса. Давление, которое необходимо поддерживать в системе, с помощью встроенной клавиатуры пульта привода, записывается в его энергонезависимую память. Реальное давление в системе измеряется датчиком и подается в электропривод в виде электрического сигнала обратной связи. После сравнения заданного и реального давлений встроенным в преобразователь частоты регулятором вырабатывается необходимая частота напряжения, поступающего на электродвигатель. Асинхронный электродвигатель насосного агрегата вращается в соответствии с частотой поданного на него напряжения. Более подробно о современных методах управления асинхронными двигателями Вам расскажет в своём докладе наш специалист Загорский Александр Викторович. давление в системе круглосуточно автоматически поддерживается постоянным независимо от потребления воды.

 

ПРИМЕР РЕГУЛИРОВАНИЯ (см.

 

Пример работы преобразователя частоты.

 

На станции подкачки, предназначенной для подачи холодной питьевой воды в несколько жилых домов с населением 5026 человек, на насос К-90/35, мощностью 11 кВт, был установлен преобразователь частоты, приведенный график был снят во время работы преобразователя и иллюстрирует цикл регулирования:

 

Назначение данного насоса - повышать напор в водопроводной сети до необходимого (примерно 45 м).

 

На графике видно, что суточный расход воды меняется фактически в 6 раз. Ночью он минимален, а утром и вечером наблюдаются максимумы. Кроме того, входное давление также непостоянно и меняется в течение суток.

 

За счет плавного регулирования скорости вращения двигателя насоса, преобразователь частоты в любых условиях, даже при резком изменении расхода, поддерживает напор в системе строго постоянным и равным заданному.

 

Использование преобразователя частоты позволило в таком применении сэкономить:

 

Электроэнергии - 54%

 

Холодной питьевой воды - 34%

 

Избыточный напор снизился на 20м

 

В данный момент мы можем предложить законченные, многократно применённые и максимально эффективные автоматизированные системы:

 

• преобразователь частоты как таковой низковольтный (380 В) мощностью от 5,5 до 315 кВт;

 

• преобразователь частоты плюс датчик технологиче­ского параметра (давления, уровня, скорости и т.д.), по которому происходит регулирование;

 

• станция управления, датчиков параметра и коммутационной аппаратуры;

 

Подробную информацию о вариантах построения автоматических станций управления группой насосных агрегатов Вам даст наш специалист Столяров Константин Ярославович.

 

Дополнительно к это­му мы поставляем необходимые внешние блоки и ЗИП.

 

Краткий перечень производимой нами продукции Вы найдёте в наших рекламных материалах.

 

Подробную техническую информацию о характерис­тиках этого оборудования Вы можете получить из ТУ, ТО, каталога продукции и применений.

 

Особенностью выпускаемых нами преобразователей частоты является широко развитое программное обеспечение, позволяющее управлять практически любым специализированным насосным механизмом. Целый ряд дополнительных программных возможностей позволяет адаптировать конкретный насосный механизм к выполняемой им функции. Необходимое количество программируемых дискретных входов и многофункциональных релейных выходов позволяют без дополнительных материальных затрат встраивать электроприводы в существующие релейно-контактные схемы. Аналоговые входы с обработкой сигнала любого унифицированного уровня легко согласуются с сигналами первичных преобразователей контролируемых параметров. Наличие узла контроля исправности первичного преобразователя и программируемой реакции электропривода при обнаружении неис­правности существенно повышают эксплуатационную надежность различных систем с встроенным частотно-управляемым электроприводом.

 

В то время, как в западных странах использование регулируемых электроприводов является обязательной частью любой энергетической системы, внедрение регулируемых приводов в нашей стране лишь в последние годы стало острой проблемой в связи с необходимостью в современных экономических условиях снижать энергопотребление и эксплуатационные издержки. Так, по решению руководства РАО «ЕЭС России», в октябре 1999 г. в Москве был проведен международный научно-технический семинар по проблемам регулируемого электропривода для электроэнергетики. В ходе обсуждения было констатировано, что оснащение регулируемыми электроприводами механизмов собственных нужд, является одним из эффективных средств энергоресурсосбережения, повышения надежности и безопасности эксплуатации оборудования при техническом перевооружении и реконструкции объектов ЖКХ, и их новом строительстве. Применение регулируемого электропривода на тепловых электростанциях отрасли необходимо, в первую очередь, для питательных насосов и тягодутьевых механизмов, сетевых и подпиточных насосов. Оснащение указанных механизмов регулируемыми электроприводами позволит довести экономию электроэнергии на энергообъектах отрасли до 3,6-3,9 млрд.кВт.ч. в год, что эквивалентно годовой выработке электроэнергии четырех энергоблоков мощностью по 200 МВт.

 

С 1995 г. начато широкое внедрение регулируемого электропривода в АО Мосэнерго, которое осуществляется, в том числе по программе Министерства науки и технологий РФ и Правительства г. Москвы «Долгосрочная программа энергосбережения в г. Москве». За период 1995-1999 гг. введено в эксплуатацию 16 регулируемых электроприводов общей установленной мощностью 12420 кВт. Среднее значение удельной экономичности электроэнергии при этом составляет порядка 1550 кВт.ч. в год на 1 кВт установленной мощности регулируемого электропривода.

 

Нами в настоящее время реализуются программы по оснащению объектов в горводоканалах и гортеплоэнерго городов Орла, Мценска и Ливны преобразовательной техникой производства «Электротекс». Наши преобразователи работают как в городах средней полосы России, так и в уральском регионе. На на данный моментшний день все при­вода, когда-либо установленные «Электротекс», исправно работают. После истечения срока гарантии вступает в силу договор на сервисное обслуживание. В рамках это­го договора потребитель может рассчитывать на ту же оперативность и тот же технический уровень при весь­ма умеренных тарифах на эти работы. Кроме того, высо­кое качество оборудования позволяет ему быть уверен­ным в том, что вызов наладчика - дело весьма редкое. При этом количество инженеров-наладчиков, ответственных за ремонт и внед­рение новой техники, не превосходит шесть человек. С момента окончания монтажных работ нашими специалистами осуществляются пусконаладочные работы, сдача оборудования в эксплуатацию, инструктаж по правилам обслуживания специалистов предприятия-потребителя. С момента сдачи оборудования в эксплуатацию исчисляется срок гарантийного обслуживания. Гарантийное обслуживание производится специалистами нашего предприятия. Для вызова инженера-наладчика достаточно позвонить или направить факс с описанием характера отказа. Обычный срок приезда нашего специалиста составляет не более 1-2 дня. В случае необходимости обеспечивать более оперативное реагирование в удалённых регионах, мы практикуем создание сервисных пунктов, которые могут быстро и эффективно реагировать на возможные вызовы. Возможно их создание и на базе предприятия-потребителя.

 

Подробную информацию о принципах нашей работы с заказчиками Вы получите из доклада руководителя службы агресс. маркетинга Голощапова Андрея Николаевича.

 

Применение наших преобразователей частоты позволит Вам окупить внедрение, зачастую менее чем за 1 год, и начать получать устойчивую прибыль в последующем. Это связано с её техническими возможностями, стоимостью и надежностью. Кроме того, мы можем автоматизировать технологию, повысить производительность и оказать иную техническую помощь, цели которой экономия, рост прибыли и энергоэффективность.

 

Источник: http://etx.ru

 



Предисловие главного редактора. Нефть и война. Проект. Применение утилизационных турбодетандерных установок для производства электроэнергии на ГРС.

На главную  Энергопотребление 





0.0043
 
Яндекс.Метрика