Содержани простой электропривод
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
З А МЕТКИ Поэтому с появлением надежного регулируемого электропривода создались предпосылки для создания принципиально новой технологии транспорта воды сплавным регулированием рабочих параметров насосной установки без непроизводительных затрат электроэнергии с широкими возможностями повышения эффективности работы систем водоподачи. При этом геометрическим местом рабочих точек насосной установки становятся характеристики трубопроводов, а не характеристики насосов как в случае регулирования подачи насосных агрегатов с постоянной частотой вращения. Рисунок а иллюстрирует возможности снижения мощности, потребляемой двигателем насоса, при регулировании скорости электропривода по сравнению с регулированием дроссельной заслонкой. При номинальном расходе и напоре насос работает в точке А, которой соответствует характеристика магистрали 3 и характеристика Q - H насоса (кривая 1) при номинальной скорости двигателя. С уменьшением расхода при нерегулируемом электроприводе (на рисунке показан расход, составляющий н) за счет дроссельного регулирования происходит изменение сопротивления магистрали (кривая 4). Насос работает в точке В кривой 1, что приводит к возрастанию напора, который становится больше номинального. Мощность, потребляемая насосом, пропорциональна площади прямоугольника При использовании регулируемого электропривода за счет снижения скорости насос работает при снижении расхода в точке С, что соответствует другой характеристике Q - H кривая 2) при неизменной характеристике магистрали (кривая Мощность, потребляемая электроприводом в этом случае, пропорциональна OECF, что наглядно иллюстрирует возможности существенного снижения энергопотребления при внедрении регулируемых электроприводов насосов. Наилучшие технико-экономические показатели при регулировании скорости насосов обеспечивает система ПЧ-АД. На рисунке б показана в относительных единицах = ни Н ст /Н ф область значений КПД регулируемого насоса, ограниченная величинами ни н. Здесь н- текущая и номинальная частота вращения насоса Н ст и Н ф - геометрический подъем или противодавление и фиктивный напор насоса при нулевой подаче. Из рисунка видно, что значения КПД зависят как от частоты вращения, таки текущих координат насоса, водовода и противодавления в сети. З А МЕТКИ На рисунке показано семейство кривых, отражающих зависимости относительных удельных затрат электроэнергии W* на перекачку единицы объема воды от относительной частоты вращения (n i /n н ) насоса при различных значениях противодавления в сети. Вначале при снижении частоты вращения от номинальных оборотов удельные затраты электроэнергии снижаются, а затем, когда экономия электроэнергии от снижения напора становится соизмерима с потерями от снижения КПД насоса, проявляется экстремум функции. В дальнейшем уменьшение частоты вращения приводит к резкому увеличению удельных затрат электроэнергии, и левый участок кривых уходит в бесконечность при стремлении КПД насоса к нулевому значению. Так как системы водоподачи представляют собой динамические объекты с постоянно изменяющимися во времени рабочими параметрами, насосная установка может попасть в режим работы, при котором значения КПД окажутся слишком низкими (до 0,1). При некоторых условиях этот режим может быть длительным (до 3 - 5 ч. в сутки. Чтобы избежать такие режимы применяются технические решения, позволяющие удерживать регулируемые агрегаты от вхождения в зону низких начений КПД насоса. На рисунке сопоставлены кривые требуемой мощности насосных приводов трех принципов управления. Как видно из рисунка при расходе в объеме 50% расчетного максимума требуемая мощность при дросселировании (кривая составляет 73%, при использовании запорно- регулирующей арматуры (кривая 2)- только номинальной, при регулировании частоты вращения электродвигателя (кривая 3) - всего номинальной мощности. З А МЕТКИ Экономичность определяется не только энергетическими расходами, учитываются также шумы при регулировании. Рисунок показывает изменение уровня звукового давления (шумов) при регулировке потока стремя различными системами. Здесь 1 - регулирование дросселем 2 - использование запорно-регулирующей арматуры 3 - регулирование частоты вращения электродвигателя. Исходя из номинальной точки, показано увеличение давления звука для обеих механических систем, особенно в диапазоне частот нужного рабочего режима - от 40 до 80% проектного максимума. В этом случае при электрической регулировке частоты вращения электродвигателя уровень давления звука падает на 20 дБ(А). По сравнению с механической системой выигрыш составляет 20-30 дБ(А), благодаря чему расходы на шумоснижающие меры значительно уменьшаются. Для количественной оценки экономии электроэнергии и воды при внедрении регулируемого электропривода на одной из подкачивающих насосных станций холодного водоснабжения жилых зданий был установлен частотно-регулируемый электропривод, обеспечивающий постоянство напора на выходе насоса независимо от расхода, и произведены запись давления на входе и выходе насосной станции и замеры расхода электроэнергии и воды при работе в нерегулируемом и регулируемом режимах. Насос с номинальной подачей 100 мчи напором 32 м приводился во вращение асинхронным двигателем мощностью 15 кВт. Проведенные замеры показали, что за год экономия электроэнергии составляет 45457 кВт∙ч (40,5%), а экономия воды – 114135 м 3 (25%). При экономическом эффекте только за счет экономии электроэнергии стоимость электрического оборудования для регулирования частоты вращения электродвигателя окупается за год эксплуатации. Предварительные расчеты показывают, что при широком внедрении частотно-регулируемых приводов можно сэкономить вырабатываемой электроэнергии. Появление регулируемого электропривода в насосных установках систем водоснабжения и водоотведения позволяет создать принципиально новую энергосберегающую технологию транспорта воды, в которой экономится не только электроэнергия, но и сберегается тепловая энергия и сокращается расход воды за счет утечек ее при превышениях давления в магистрали, когда расход мал. При частотном регулировании насосов можно в значительной степени избежать аварийные ситуации за счет предотвращения гидравлических ударов, возникающих при изменении режимов работы и пуске системы при нерегулируемом электроприводе. З А МЕТКИ. Компрессорные установки Пути экономии электроэнергии в компрессорных установках периодический контроль КПД компрессоров; применение резонансного наддува поршневых компрессоров снижение сверхнормативных утечек сжатого воздуха и потерь давления в пневмосетях; согласование режимов работы компрессорной станции с режимом потребляемого сжатого воздуха замена пневмооборудования на электрооборудование; использование регулируемого электропривода. Чтобы не происходило снижение КПД компрессоров, необходимо осуществлять мероприятия по повышению эффективности их работы, а именно: контроль сопротивления воздухозаборного устройства; регулярная очистка фильтров; регулировка прижимных пружин клапанов; применение высококачественной смазки трущихся частей и строго регламентированная её подача в цилиндры; поддержание в исправном состоянии регуляторов производительности и обеспечение их четкой работы; контроль интенсивности охлаждения компрессоров. Применение резонансной длины всасывающих трубопроводов поршневых компрессоров сокращает удельный расход электроэнергии на 3 – 5% при одновременном повышении производительности на 5 – 8%. Резонансная длинам) определяется выражением L=5160/n (n скорость вращения коленчатого вала компрессора, об/мин). В соответствии с требованием, утечки сжатого воздуха не должны превышать 20%. Для соблюдения этого требования необходимо: заменять резинотканевые воздухопроводы на типовые гибкие с металлопленкой и унифицированной пневмоаппаратурой; не допускать установку толстостенных труб вместо тонкостенных, увеличивать диаметр труб на отдельных участках; устанавливать необходимое количество водоотделителей; использовать передвижные компрессоры для подачи небольшого количества сжатого воздуха удаленным потребителям; при возможности использовать теплоизоляцию трубопровода; исключить нерациональный расход сжатого воздуха. Мощность электродвигателя компрессора определяется выражением дн д из lg 1380 p p Q p P , кВт, где η из – изотермический КПД компрессора н плотность воздуха при К и давлении 0,1МПа, кг/м 3 отность всасываемого воздуха при действительных условиях, кг/м 3 ; р начальное давление всасываемого воздуха, МПа р давление сжатого воздуха, МПа к подача компрессора, м 3 /с. Снижение давления вырабатываемого сжатого воздуха на 1% уменьшает расход электроэнергии приблизительно на 0,5%. График работы компрессорной станции должен быть согласован с графиком потребления сжатого воздуха, что сокращает избыточную выработку сжатого воздуха и дополнительные потери. При возможности замены пневматической энергии на электрическую отдельных потребителей имеет место 7 – 10 кратная экономия энергии. З А МЕТКИ. Грузоподъемные установки Пути экономии электроэнергии в подъёмных установках выполнение оптимальной диаграммы скорости обеспечение нормированной загрузки подъёмных сосудов ликвидация или сокращение работы на холостом ходу контроль состояния подъёмных сосудов применение совершенных видов электропривода специфические способы, обусловленные типом электропривода. Оптимальной диаграммой скорости сточки зрения расхода электроэнергии будет та, где множитель скорости принимает наименьшее значение , п п cp где, V ср – максимальная и средняя скорости движения подъёмного сосуда, м/с ; H п – высота подъёма, м Т п – время подъёма сосуда, с. Оптимальную диаграмму скорости получают увеличением ускорения при запуске и замедления при торможении, а также при увеличении в допустимых пределах максимальной скорости подъема. Выполнение оптимальной диаграммы скорости обеспечивается автоматизацией управления, в результате чего повышается как производительность установки, таки обеспечивается работа с минимальным расходом электроэнергии. При недогрузке подъемных сосудов нерациональный расход электроэнергии составит = W ц n нр , кВт∙ч, где W ц = W сут /n ф – расход электроэнергии за один цикл подъёма, кВт ч; сут суточное потребление электроэнергии подъёмной установки (определяется по показаниям счетчика активной энергии),кВт.ч; ф фактическое число подъёмов за сутки n нр = ф n рац – нерациональное число циклов за расчётный период времени Т (дн); ноpм ф рац Q A n - рациональное число циклов за расчётный период при нормированной загрузке подъёмного сосуда А ф – фактическое количество выданной массы за расчетный период, т; норм нормированная грузоподъёмность подъёмного сосуда. Работа на холостом ходу связана с увеличением нерациональных циклов и дополнительным расходом электроэнергии. Для её устранения необходимо соблюдать график работы подъёмной установки. Для механизмов грузоподъемных машин (кранов, лифтов) применяются различные системы асинхронного привода, которые можно разделить на две группы. Первая реализуется на основе релейно-контакторной аппаратуры с использованием реостатного регулирования, динамического торможения, многоскоростных двигателей и т.д. Вторая группа выполняется с полупроводниковыми устройствами с преобразователями напряжения, частоты, импульсными регуляторами. Для кранов и лифтов массового назначения до настоящего времени в основном находят применение системы электроприводов первой группы, в которых отсутствуют управляемые полупроводниковые преобразователи З А МЕТКИ Однако релейно-контакторные системы управления часто не обеспечивают желаемых энергетических показателей и качества регулирования координат в электроприводах рассматриваемого класса Выбор системы электропривода для данных механизмов зависит от стоимости, массогабаритных, энергетических показателей, надежности оборудования и существенным образом определяется условиями и уровнем эксплуатации. Поскольку грузоподъемные машины имеют массовое применение, то для них часто требуются максимально простые и дешевые электроприводы, которые имели бы по возможности простое схемное выполнение и вместе стем обладали бы требуемыми техническими показателями. Недостатком реостатных систем управления работой подъёма являются значительные потери энергии припуске и торможении. Частотно- управляемые системы обладают высокими регулировочными свойствами и имеют лучшие технико-экономические показатели, в том числе при меньшем расходе электрической энергии. Приводные двигатели крановых и лифтовых механизмов работают в повторно-кратковременном режиме. При этом, основную часть рабочего времени (60-70% и более) приводной двигатель вращается с высокой частотой, близкой к номинальной, и примерно до 15% - с пониженной частотой. В процессе работы на высокой частоте АД лучше всего подключать непосредственно к сети. Следовательно, в течение большей части рабочего времени между питающей сетью и статором АД никакой преобразователь ненужен. В течение же небольшой части рабочего времени управляемый преобразователь электрической энергии необходим как для обеспечения пониженной частоты вращения ротора, таки для надлежащего формирования переходных процессов пуска и торможения. В качестве управляемого преобразователя лучше всего подходит ПЧ, поскольку он обеспечивает более высокое качество регулирования координат АД (скорости, момента, тока. При работе на высокой скорости больше подходит ТРН, так как при нулевом угле управления тиристоры полностью открыты и сеть не загружается высшими гармониками. В случае же использования ПЧ при работе на высокой скорости (и номинальной частоте) возникают определенные проблемы, связанные либо с известными трудностями по обеспечению генераторного режима с рекуперацией энергии в сеть при наличии инвертора напряжения, либо с ухудшением коэффициента мощности при наличии инвертора тока. В качестве другого примера можно привести лифты в невысоких зданиях (до 16 24 этажа, когда вместо дорогой, сложной и менее надежной плавно регулируемой системы можно обойтись использованием двухскоростного АД с короткозамкнутым ротором и повышенным пусковым моментом. Такой привод позволяет в несколько раз снизить рабочую скорость кабины перед остановкой, что уменьшает износ тормозного устройства и увеличивает саму точность остановки. Пуск двухскоростных двигателей – прямой на высокую скорость. Торможение производится переключением напряжения на обмотку малой скорости. При этом двигатель переходит в режим генераторного торможения и частота его вращения снижается в 3 4 раза. Остановка двигателя осуществляется отключением от сети обмотки малой скорости и наложением механического тормоза. З А МЕТКИ. Конвейерные установки Пути экономии электроэнергии на конвейерном транспорте повышение средней загрузки конвейеров до номинального значения исключение дополнительной работы конвейеров вхолостую; исключение нерационального использования скребковых конвейеров поддержание высокого технического состояния конвейера применение регулируемого электропривода. Расход электроэнергии (кВт∙ч) одним конвейером за расчётный период времени определяется выражением sin 1 р 28 , 0 р л л 013 , 0 л Q t V С L W , где L – длина конвейерам угол установки конвейера, градус δ – коэффициент сопротивления движению (для стационарных конвейеров δ = 0.02…0.03); С л , – погонная масса движущихся частей конвейера, кг/м, величина табличная в зависимости от типа конвейера р время работы конвейера за расчетный период, чл скорость ленты конвейерам с р расчетная масса груза, перевозимого конвейером за время работы t р ,т. Для определения нерационального расхода электроэнергии при работе конвейеров вхолостую используется только первое слагаемое указанных выражений, и вместо р подставляется время х холостого хода конвейера за расчетный период. С целью увеличения загрузки конвейера до номинальных значений следует за конвейером, принимающим уголь (породу) устанавливать бункер или другую усредняющую емкость, из которой осуществляется загрузка последовательно работающих конвейеров с номинальной загрузкой. Необходимо регулярно следить за состоянием бункеров и усредняющих емкостей, за работой загрузочных устройств при бункерах емкостью 1000м 3 и выше использовать датчики верхнего и нижнего уровня, сблокированные со схемой автоматизации конвейерной линии. Для поддержания высокого технического состояния конвейеров, влияющего на электропотребление, следует: периодически производить смазку механических узлов в соответствии с картой смазки завода – изготовителя; не допускать заштыбовки конвейера и концевых станций; V R Б Дне допускать эксплуатацию конвейера при чрезмерном износе отдельных узлов; в ленточных конвейерах систематически проверять состояние устройств для очистки ленты и барабанов; в скребковых конвейерах поддерживать в нормальном состоянии замковые соединения и стыки секций регулированием натяжения скребковой цепи в заданных пределах. На рисунке изображен ленточный конвейер движущейся лентой со скоростью V. Движение ленты передается от двигателя Д через редуктор Р и барабан Б. Момент навалу приводного двигателя конвейера р р i FR M , где R – радиус барабана F - усилие на приводном барабане. Усилие на барабане имеет две составляющие = х+ F г , где F х – усилие, затрачиваемое на перемещение ленты конвейера г усилие, необходимое для перемещения груза. Когда грузна конвейере отсутствует, двигатель развивает момент холостого хода рх р х х i R F M , где рх – КПД редуктора, соответствующий усилию F х |