ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА КАК СРЕДСТВА РЕСУРСО — И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

4.1. ОСНОВНЫЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Приведенное выше сопоставление разных способов и систем управления асинхронными электроприводами позволяет наметить следующие направления снижения потребления энергии АД.

Первое направление связано со снижением потерь в электро­приводе при выполнении им заданных технологических операций по заданным тахограммам и с определенным режимом нагружения. Это электроприводы, работающие в пускотормозных режимах (кра­ны, лифты, главные приводы слябингов и блюмингов, вспомога­тельные позиционные механизмы прокатных станов и т. д.) или длительных режимах с медленно изменяющейся нагрузкой (насо­сы, вентиляторы, компрессоры, транспортеры и т. д.). В таких элек­троприводах за счет снижения потерь электропривода в устано­вившихся и переходных режимах возможна значительная эконо­мия электроэнергии. В кинематически связанных электроприводах (рольганги, многодвигательные приводы тележек и т. д.) равно­мерное деление нагрузок между двигателями позволяет также минимизировать потери в них.

Второе направление связано с изменением технологического процесса на основе перехода к более совершенным способам ре­гулирования электропривода и параметров этого технологическо­го процесса. При этом происходит снижение потребления энергии электроприводом. В качестве примера можно привести электропри­воды турбомеханизмов (насосов, вентиляторов, турбокомпрессо­ров), поршневых насосов и компрессоров, транспортеров, систем регулирования соотношения топливо — воздух и др. При этом, как правило, эффект не ограничивается экономией электроэнер­гии в электроприводе, во многих случаях возможна экономия ре­сурсов (воды, твердого и жидкого топлива и т. д.).

Для обоих названных направлений характерным является то, что в них снижается потребление энергии именно в электропри­воде: в первом случае за счет снижения потерь энергии, во вто­ром за счет использования менее энергозатратного со стороны электропривода управления технологическим процессом.

Можно назвать и третье направление, обеспечивающее реализа­цию энергосберегающих технологий. Известно, что имеется ряд тех­нологических процессов, где электропривод сравнительно неболь­шой мощности управляет потоком энергии, мощность которого в десятки и сотни раз превышает мощность электропривода. К та­ким объектам можно отнести дуговые сталеплавильные печи по­стоянного и переменного тока, вакуумные дуговые печи, рудо­восстановительные печи, установки индукционного нагрева и т. д. На них электроприводы мощностью в несколько киловатт могут управлять процессом, потребляющим десятки и даже сотни мега­ватт. Очевидно, что от совершенства электропривода, его быстро­действия и точности, степени автоматизации процесса во многом зависит эффективное использование таких значительных объемов энергии. Это направление не связано с уменьшением потока энер­гии через электропривод, чаще потребление энергии электропри­водом даже увеличивается. Тем не менее, так как это направление связано со значительной экономией электроэнергии, рассмотрим его на примере дуговой сталеплавильной печи.

Сформулируем пути энергосбережения в асинхронном элект­роприводе.

В рамках первого направления для снижения потерь энергии в асинхронном электроприводе можно использовать следующие пути.

1. Обоснованный выбор установленной мощности двигателя, соответствующей реальным потребностям управляемого механиз­ма. Эта задача связана с тем, что коэффициент загрузки многих двигателей составляет 50 % и менее (см. подразд. 3.1.1), что гово­рит либо о низкой квалификации разработчиков, либо о несовер­шенстве использованной методики расчета мощности электропри­вода. Очевидно, что двигатель заниженной мощности быстро выхо­дит из строя из-за перегрева, а двигатель с большим запасом мощно­сти преобразует энергию неэффективно, т. е. с высокими удельны­ми потерями в самом двигателе из-за низкого КПД и в питающей сети из-за низкого коэффициента мощности. Поэтому первый путь заключается в совершенствовании методик выбора мощности дви­гателя и проверки его по нагреванию, а также в повышении ква­лификации разработчиков, проектировщиков и обслуживающего персонала. На практике встречаются случаи, когда вышедший из строя двигатель заменяется подходящим по высоте вала или его диаметру, а не по мощности. Существующие методики выбора мощности двигателя и проверки его по нагреванию могут рас­сматриваться лишь как первое приближение. Необходима разработ­ка более совершенных методик, основанных на точном учете режи­мов работы электропривода, изменении его энергетических показа­телей, тепловых процессов в двигателе, состояния изоляции и т. д. Разумеется, это предполагает широкое использование вычисли­тельной техники и специального программного обеспечения.

2. Переход на более экономичные двигатели, в которых за счет увеличения массы активных материалов (железа и меди), приме­нения более совершенных материалов и технологий повышены номинальные значения КПД и коэффициента мощности. Этот путь, несмотря на высокую стоимость таких двигателей, становится очевидным, если учесть, что по данным западноевропейских экс­пертов, стоимость электроэнергии, потребляемой ежегодно сред­ним двигателем, в 5 раз превосходит его стоимость. За время службы двигателя, а это десятки лет, экономия энергии значительно пре­высит капитальные затраты на такую модернизацию. Как уже от­мечалось ранее, этот путь пока не получил должного признания в отечественной практике.

3. Переход к более совершенной с энергетической точки зре­ния системе электропривода. Потери энергии в переходных режи­мах заметно изменяются при использовании реостатного регулиро­вания, систем ТПН—АД и ППЧ—АД с минимальными потерями при применении частотно-регулируемых электроприводов. Поэтому в рамках каждой из перечисленных систем имеются более или менее удачные в энергетическом и технологическом плане вари­анты. Задачей проектировщика является грамотный и всесторонне обоснованный выбор конкретного технического решения.

4. Использование специальных технических средств, обеспечи­вающих минимизацию потерь энергии в электроприводе. Так как значительная часть асинхронных электроприводов работает в ус­ловиях медленно изменяющейся нагрузки (электроприводы тур­бомеханизмов, конвейеров и т. д.), отклонение нагрузки электро­привода от номинальной ухудшает энергетические показатели электропривода. В настоящее время к таким средствам можно от­нести устройства регулирования напряжения на двигателе в соот­ветствии с уровнем его нагрузки. Как правило, это либо специ­альные регуляторы напряжения на основе ТПН, включаемые меж­ду сетью и статором двигателя, либо преобразователи частоты, в которых предусмотрен так называемый режим энергосбережения. В первом случае ТПН выполняет кроме функции энергосбереже­ния не менее важные функции управления режимами пуска и тор­можения иногда регулирует скорость или момент, осуществляет защиту, диагностику, т. е. повышает технический уровень привода в целом. Во втором случае режим энергосбережения рассматрива­ется как дополнительная опция преобразователя частоты и имеется лишь в некоторых выпускаемых типах преобразователей. С учетом многофункциональности применения такие устройства оказыва­ются экономически целесообразными для приводов с изменя­ющейся нагрузкой даже при их относительно высокой стоимости.

5. Совершенствование алгоритмов управления электроприво­дом в системах ТПН—АД и ППЧ —АД на основе энергетических критериев оценки его качества [62, 64...68], т. е. совершенствова­ние известных решений, разработка эффективных технических средств для их осуществления и поиск новых решений, оптималь­ных в энергетическом смысле.

В рамках второго направления снижения потребления энергии решающее значение имеет переход от нерегулируемого электро­привода к регулируемому и повышение уровня автоматизации за счет включения в контур регулирования ряда технологических параметров (давления, расхода, температуры и т. д.). Так как это направление связано со снижением потребления энергии элект­роприводом за счет изменения технологического процесса, появ­ляется возможность регулировать ранее не регулировавшиеся тех­нологические параметры или изменять способ их регулирования.

Для третьего направления снижения потребления энергии ха­рактерны совершенствование системы электропривода в сочета­нии с автоматизацией технологического процесса и правильный выбор соответствующего по качеству регулирования электропри­вода из уже. лмеющихся или разработка новых, более качествен­ных систем.

Заметим, что при реализации конкретных проектов выявляет­ся, как правило, не один, а несколько возможных путей энерго­сбережения, поэтому для получения максимального эффекта не­обходим комплексный подход к решению задачи энергосбере­жения в электроприводе.

Рассмотрим некоторые из перечисленных путей повышения энергетической эффективности асинхронного электропривода.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Дуговые электрические печи

Как было показано в подразд. 4.2.7, применение частотно-регу­лируемых электроприводов перемещения электродов в сочетании с системой управления, выполненной на современной элемент­ной базе, может дать значительную экономию энергии на дуговых сталеплавильных печах. …

Подъемно-транспортные механизмы

В последнее время наметилась тенденция к использованию в подъемно-транспортных механизмах частотно-регулируемых асин­хронных электроприводов. Рассмотрим основные преимущества перехода к частотному регулированию на примере электроприво­дов козлового контейнерного крана типа ККК20-25-8.5-5 грузо­подъемностью 20 …

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧАСТОТНО­РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ В УСТРОЙСТВАХ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ

5.3.1. Поршневые насосы и компрессоры Объектом модернизации является компрессорная станция сжато­го воздуха, предназначенная для подачи сжатого очищенного воздуха давлением 7...8 атм на разные объекты. Компрессорная станция состоит из шести компрессоров …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.