ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

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 производительностью 24 м3/мин с двухскоростными асинхронными приводными двигателями типа

А2К85/24-8Д6 со следующими номинальными данными: Рном = = 160/75 кВт, пном = 750/375 об/мин, /ном = 308/240 А. Одновремен­но работают, как правило, два компрессора, а четыре находятся в резерве. Регулирование давления осуществляется по показаниям манометров вручную путем изменения числа работающих комп­рессоров.

На компрессорной станции были выполнены замеры напря­жений, токов, активной и реактивной мощностей, коэффици­ента мощности одного из двигателей с использованием анализа­тора электропотребления AR5. Как результат проведенных заме­ров на рис. 5.14 показаны характеристики изменения тока, актив­ной и реактивной мощности и коэффициента мощности двига­теля компрессора. На диаграммах представлены процессы пуска двигателя на основной скорости, перехода на пониженную ско­рость, повторного разгона до основной скорости и останова дви­гателя.

Анализ диаграмм на рис. 5.14 показывает, что работа компрес­сора на пониженной скорости эффективна с точки зрения сни-

Рис. 5.14. Графики изменения тока (7), активной (2) и реактивной (3) мощности (а) и коэффициента мощности (б) двигателя компрессора жения потребления активной мощности, но при этом резко воз­растает потребление реактивной мощности и падает КПД двига­теля, поэтому работу на пониженной скорости следует признать нецелесообразной и исключить ее из дальнейшего рассмотрения, отдав предпочтение частотному регулированию. При износе дви­гателей экономически оправдана замена их на более дешевые од­носкоростные асинхронные двигатели.

Существующая схема электрооборудования компрессорной станции не позволяет с достаточной точностью поддерживать дав­ление на необходимом уровне, применяемое регулирование дав­ления изменением числа работающих агрегатов относится к энер­гетически неэффективным способам, прямой пуск двигателей компрессоров связан со значительными пусковыми токами и уси­лиями в механической части, что приводит к ускоренному износу механических узлов и их поломке.

Целью модернизации является перевод электрической части на современную элементную базу с плавным и энергетически эффективным регулированием скорости компрессоров, регули­рованием давления воздуха в необходимых пределах и с высокой точностью, создание развитой и гибкой системы автоматизации, контроля, защиты, сигнализации и диагностики.

Для модернизации электрооборудования компрессорной стан­ции предлагаются следующие основные решения:

• установка преобразователя частоты для плавного пуска и ре­гулирования частоты вращения двигателей компрессоров;

• установка устройства мягкого пуска для безударного запуска нерегулируемых электроприводов компрессоров;

• установка программируемого контроллера для регулирования давления, управления электрооборудованием компрессорной стан­ции, автоматизации ее работы и диагностики электрооборудования;

• замена пульта управления и сигнализации.

При этом сохраняется возможность работы компрессорной стан­ции по существующей схеме с питанием двигателей непосред­ственно от электрической сети.

Переход на частотное управление электроприводами компрес­сорной станции обеспечивает:

• плавное бесступенчатое регулирование скорости двигателей компрессоров во всем диапазоне, что позволяет поддерживать дав­ление на минимально необходимом уровне;

• контролируемый плавный разгон двигателей, что существен­но повышает надежность механического и электрического обору­дования, увеличивает срок его службы;

• повышение коэффициента мощности, так как преобразова­тель частоты практически не потребляет реактивной энергии;

• экономию электроэнергии, связанную с переходом на энер­гетически эффективное управление;

• широкие возможности программной настройки параметров электропривода, контроля работы и диагностики неисправностей.

Установка устройства мягкого пуска обеспечивает:

• исключение ударов в механической части компрессоров и от­сутствие значительных пусковых токов за счет плавного контро­лируемого пуска электродвигателей, что повышает надежность механического и электрического оборудования, увеличивает срок его службы;

• контроль и диагностику электрического режима двигателя ком­прессора при его работе от устройства мягкого пуска.

Установка программируемого контроллера обеспечивает:

• возможность отказа от релейно-контакторной схемы управ­ления и, следовательно, повышение надежности схемы;

• расширение функций и гибкость управления, т. е. возмож­ность программной перенастройки алгоритма работы, осуществле­ния сложных законов управления, программного изменения давле­ния в течение суток, автоматического переключение компрессо­ров и т. д.;

• широкие возможности контроля и диагностики неисправ­ностей;

• возможность управления преобразователем частоты и устрой­ством мягкого пуска по последовательному интерфейсу и полный контроль работы силового электрооборудования.

На рис. 5.15 приведена упрощенная однолинейная схема элект­рооборудования компрессорной станции.

Экономический эффект от предлагаемой модернизации скла­дывается из трех составляющих:

• экономии электроэнергии за счет более эффективного регу­лирования;

• технологического эффекта от автоматизации управления ком­прессорной станцией и снижения расхода воздуха;

• повышения надежности и снижения аварийности оборудо­вания.

Количественный расчет экономического эффекта от модерни­зации на этапе проектирования сложен, но отечественный и за­рубежный опыт модернизации компрессорных установок показы­вает, что срок окупаемости может составлять от двух до пяти лет за счет экономии электроэнергии и снижения непроизводитель­ного расхода сжатого воздуха.