Главная / Статьи / Промышленные насосы / |
Применение регулируемых преобразователей для насосов
Быстрый рост цен на энергоносители и ресурсы привел к тому, что доля затрат на них в суммарных расходах на производство стала несоразмерно большой. В результате перед многими предприятиями остро встала задача уменьшения энерго- и ресурсоемкости выпускаемой продукции, т.е. задача энергосбережения.
Анализ расхода энергоресурсов на многих предприятиях показывает, что решение этой задачи имеет два направления - организационно-технические мероприятия, направленные на исключение бесполезного расходования энергоресурсов, и внедрение энергоэффективных технологий и энергосберегающего оборудования, позволяющих выполнить тот же объем работ при меньших затратах энергии.
Далее - о некоторых возможностях экономии энергоресурсов средствами регулируемого электропривода. Электропривод, являясь энергосиловой основой современного производства, потребляет около 60% всей вырабатываемой электроэнергии. В свою очередь, среди промышленных электроприводов преобладают электроприводы с асинхронными короткозамкнутыми двигателями, потребляющие до 50% этой энергии. Эти электроприводы благодаря своей простоте, отлаженности и автоматизированности производства и, благодаря этому, относительно невысокой стоимости, нашли широкое применение в различных промышленных механизмах. Общеизвестны и их недостатки - тяжелый пуск при прямом подключении к сети, сопровождающийся 6-7 кратными токами, и, как следствие, невысокая эксплуатационная надежность, трудность регулирования скорости.
Характерным примером использования асинхронных двигателей являются насосные станции холодного и горячего водоснабжения, канализационных насосных станций и систем отопления, компрессорные установки и вентиляторы. Этот тип механизмов потребляет не менее 20-25% всей вырабатываемой электро- энергии.
В подавляющем большинстве случаев электроприводы указанных механизмов являются нерегулируемыми, что не позволяет обеспечить режим рационального энергопотребления и расхода воды, пара, воздуха и т.д. при изменении технологических потребностей в широких пределах. Выбранные, исходя из максимальной производительности, эти механизмы значительную часть времени работают с меньшей производительностью, что определяется изменением потребности в разные периоды времени. По некоторым данным среднесуточная загрузка насосов холодного водоснабжения составляет всего 50-55% максимальной.
Существующие системы водоснабжения (с нерегулируемым электроприводом) не обеспечивают заметного снижения потребляемой мощности при уменьшении расхода, а также обусловливают существенный рост давления (напора) в системе, что приводит к утечкам воды и неблагоприятно сказывается на работе технологического оборудования и сетей водоснабжения. Специалисты считают, что при существующих средствах водораспределения избыточный (ненужный в данный момент) напор 10 м (или давление 0,1 МПа) увеличивает утечки воды на 7-9 %.
Преднамеренное изменение подачи и напора центробежных насосов в соответствии с переменным режимом работы системы водоподачи или водоотведения может осуществлятся разными способами, основными из которых являются - изменение степени открытия задвижки (затвора) на напорной линии или изменение частоты вращения рабочих колес насосов. Кроме того, режим работы центробежных насосов может регулироваться с помощью направляющего аппарата, устанавливаемого на входе воды в насос, впуском воздуха в корпус насоса и некоторыми другими способами. Прикрывая или открывая затвор, изменяют крутизну характеристики Q-H трубопровода, которая зависит от его гидравлического сопротивления.
Этот способ регулирования считается малоэкономичным, так как на преодоление дополнительного гидравлического сопротивления в затворе требуются дополнительные затраты энергии. При изменении частоты вращения насоса изменяется положение характеристики Q-H насоса. Уменьшая частоту вращения, перемещают характеристику вниз параллельно самой себе, следовательно, подача уменьшается так же, как и напор в сети и напор, развиваемый насосом. Увеличение частоты вращения вызывает обратные явления. Этот способ регулирования более экономичен, что наглядно иллюстрирует следующая диаграмма. Однако он требует применения специального регулируемого электропривода, что усложняет и удорожает насосную установку.
Об эффективности регулирования режимов работы центробежных насосов изменением частоты вращения рабочих колес известно давно. Однако такой способ регулирования ранее не получил распространения из-за отсутствия достаточно надежных и дешевых видов регулируемого электропривода и сравнительно низких цен на электроэнергию. При этом следует отметить, что в системах водоснабжения и водоотведения критерий надежности всегда ставился выше экономических выгод.
Положение существенно изменилось в последнее время, когда, как было сказано в начале статьи, возросла цена энергоресурсов и получила развитие полупроводниковая техника. Появление на рынке благодаря выдающимся успехам электронной техники доступных и весьма совершенных технических средств для управления АД - преобразователей частоты, "мягких" пускателей, станций автоматического управления САУ и др. дало возможность перехода от нерегулируемого массового асинхронного электропривода к регулируемому.
Первоначально из-за отсутствия надежных и дешевых преобразователей частоты (ПЧ) для управления скоростью насоса в продолжительном режиме пытались использовать преобразователи напряжения (ПН), т.е осуществлять так называемое параметрическое регулирование.
Этот способ привлекателен тем, что тиристорный преобразователь напряжения (ТПН) очень прост и дешев. Однако, существует принципиальное ограничение на использование параметрического регулирования в продолжительном режиме - большие потери энергии в двигателе. Для того, чтобы все-таки использовать этот способ, энтузиасты идут на завышение установленной мощности электродвигателя в 2-2,5 раза, использование специально ухудшенного ротора с повышенным скольжением, принудительную вентиляцию двигателя от вентилятора-наездника.
Очевидно, что при этом система с дешевым преобразователем ТПН оказывается слишком дорогой и нерациональной в практической реализации. Система ПЧ-АД, в которой регулируется скорость двигателя путем изменения частоты питающего его напряжения полностью лишена перечисленных недостатков. В этой системе экономится примерно вдвое больше энергии, так как в системах с ТПН половина экономящейся в насосе энергии рассеивается в двигателе, непредсказуемо уменьшая срок службы его подшипников и других деталей.
Из изложенного следует важный вывод: нормальный и по существу единственный способ регулирования скорости АД - изменение частоты с одновременным изменением напряжения при использовании ПЧ. При этом срок окупаемости инвестиций в оборудование составляет от 6 до 18 месяцев в зависимости от механизма, режимов его работы и мощности приводного двигателя. Очевидно, что все сказанное выше о насосных установках полностью относится и к механизмам компрессорно-вентиляторной группы.
Запрос цены, информации:
+7 (347) 281-65-13
+7 (347) 216-65-13
Идёт загрузка...