Частотный преобразователь как экономия средств
Внедрение частотно-регулируемого электропривода переменного тока на базе асинхронного короткозамкнутого двигателя. Внедрение наукоемкой энергосберегающей техники. Целесообразность применения частотно-регулируемого электропривода взамен дросселирования.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 08.05.2018 |
Размер файла | 171,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
частотный преобразователь как экономия средств
Чернов А.В.
Магистрант, Филиал ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Салават
Аннотация
В статье рассматривается одно из наиболее эффективных решений для энергосбережения - внедрение частотно-регулируемого электропривода переменного тока на базе асинхронного короткозамкнутого двигателя. Показан пример использования частотно-регулируемого электропривода на нефтехимическом производстве.
Ключевые слова: частотно-регулируемый электропривод, энергосбережение, эффективность, экономия, стоимость, регулирование.
Chernov A.V.
Master student, Branch FGBOU VPO “Ufa State Oil Technical University”, in the city of Salavat
INVERTER AS SAVINGS
Abstract
This article examines one of the most efficient solutions to save energy - the introduction of variable frequency AC drive based on an asynchronous squirrel-cage motor. Shows the use of variable frequency drive on the petrochemical industry.
Keywords: VFD, energy, efficiency, economy, cost, control.
Энергосбережение (или рационализация производства, распределения и использования всех видов энергии) стало в последние годы одним из основных приоритетных направлений технической политики во всех развитых странах мира. Энергосбережение в любой сфере сводится к снижению бесполезных потерь. Анализ структуры потерь в сфере производства, распределения и потребления электроэнергии показывает, что определяющая потерь (до 90%) приходится на сферу потребления.
Электропривод, являясь энергосиловой основой современного производства, потребляет около 60% всей вырабатываемой электроэнергии, следовательно, основной эффект энергосбережения может быть получен в этой сфере. Большая часть электроэнергии потребляется электроприводами на основе повсеместно используемых асинхронных электродвигателей (АД) с короткозамкнутым ротором, для которых основным направлением энергосбережения является переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому. Это направление принято в мировой практике и интенсивно развивается, чему активно способствуют два совпавших во времени события: наметившийся дефицит энергоресурсов и ощутимый рост их стоимости и выдающиеся успехи силовой электроники и микроэлектроники.
Из спектра различных решений, применяемых для энергосбережения, одно из наиболее эффективных и быстроокупаемых, требующих относительно небольших капиталовложений -внедрение высокотехнологичной и наукоемкой энергосберегающей техники - частотно-регулируемых асинхронных приводов, позволяющих оптимизировать режимы работы оборудования в широком диапазоне изменения нагрузок.
В настоящее время предлагается множество методик оценки эффективности использования частотно-регулируемого электропривода (ЧРП).
Рекомендации, разработанные в Московском энергетическом институте, помогут сотрудникам предприятий, на которых планируются или уже проводятся мероприятия по энергосбережению и оптимизации технологических процессов. Расчеты, произведенные на основании рекомендаций, позволяют сделать с высокой степенью достоверности вывод о целесообразности применения ЧРП на конкретных объектах и обеспечить эффективное расходование средств, выделяемых предприятием для решения задач энергосбережения [1].
Целесообразность применения ЧРП взамен дросселирования оценивается по заданным диаграммам требуемого расхода при расчетном цикле работы механизмов следующим образом:
1. Регистрируют номинальные данные вентилятора (насоса) Qном, м3/час, Нном, м в.cт., з вент.ном и двигателя Рдв.ном, кВт, nном, об/мин, з дв.ном;
2. На действующей установке измеряют или устанавливают расчетным путем мощность Р, кВт, потребляемую двигателем, и производительность Q, м3/час, при полностью открытой задвижке или заслонке (Рмакс и Qмакс) и в ряде промежуточных точек и строят зависимость Р, кВт от относительного расхода - график 1 (Рис. 1);
Рис. 1 - График зависимости потребляемой мощности от расхода
3. Определяют требуемую мощность преобразователя частоты Рпч, кВт по формуле:
;
4. Строят зависимость потребляемой мощности Р, кВт, от относительного расхода Q*, при частотном регулировании скорости по формуле:
,
и получают кривую 2 (Рис. 1). Разница ?Р между кривыми 1 и 2 - экономия мощности при частотном регулировании скорости;
5. По величине с помощью кривой 2 оценивают допустимый расход Q*доп при номинальном режиме двигателя и проверяют условие:
,
частотный регулируемый энергосберегающий электропривод
слишком большой запас по расходу свидетельствует о неудачном выборе оборудования;
Рис. 2 - Диаграмма зависимости относительного расхода от времени
6. Строят диаграмму зависимости относительного расхода Q* от времени t - Рис. 2. За цикл удобно принять число часов работы насоса в году.
Перестраивают с помощью Рис. 1 диаграмму расхода Q*(t) в диаграмму сэкономленной мощности ?P(t) (Рис. 3), определяя ?Р, на каждом интервале по соответствующему значению Q* из Рис. 2.
7. Определяют энергию, сэкономленную за цикл (год) ?Эц по формуле:
,
где m - число участков цикла с разными ?Pi;
8. Определяют при заданном тарифе Цэл.эн. (руб/кВт·ч или USD/ кВт·ч) стоимость сэкономленной электроэнергии за год (руб/год или USD/год) по формуле:
;
Рис. 3 - Диаграмма сэкономленной мощности
9. Определяют срок окупаемости выбранного оборудования Ток, год по формуле:
,
где Цпч - стоимость выбранного оборудования, руб. или USD;
Цэл.эн. - тариф (цена) 1 кВтЧч электроэнергии, руб. или USD;
k > 1 - коэффициент, учитывающий эффект дополнительного ресурсосбережения, для сетевых и подпиточных насосов ТЭС значение коэффициента k может быть принято равным k = 1,25 - 1,35.
Низкая реальная эффективность проектов внедрения ЧРП во многом определяется субъективными факторами.
В последнее время, в частности, стала довольно распространенной практика оптовой закупки оборудования высшим менеджментом предприятий (компаний), без даже поверхностного предварительного технико-экономического обоснования. Закупленное оборудование “сбрасывается” в подчиненные структуры с предписанием документально зафиксировать “высокую подтвержденную эффективность внедрения”. Даже в тех случаях, когда ущербность реализованных проектов становится очевидной, никаких мер для исправления положения дел чаше всего не предпринимается.
Пренебрежение объективным анализом производственной ситуации и по-видимому, отсутствие ответственности за экономическую состоятельность проектов внедрения ЧРП является главной причиной сложившейся, в целом удручающей ситуации.
Внедрение регулируемого электропривода в подавляющем большинстве случаев стимулируется агрессивно-невежественной рекламой, фирмами, заинтересованными в расширении рынков сбыта собственной продукции, посредниками, часто закамуфлированными (что крайне неприятно) под независимые энергоаудиторские организации. Эксплуатационный персонал предприятий, знакомый с проблемами н особенностями конкретного производства, большей частью отстранен от принятия решений.
В качестве примера был произведен анализ работы насосов Н-1, Н-2 по перекачки оборотной воды на производстве этилен-пропилена, нефтехимического завода.
Первоначально регулировка технологического процесса производилась путем изменения степени закрытия клапана при номинальной частоте вращения насоса. В результате реализации проекта по установке ЧРП, имея автоматическое поддержание технологического параметра, ЧРП насосов работали в ручном режиме задание частоты вращения и как следствие использовались с пониженной эффективностью (Рис. 4, 5 - тренды до настройки ЧРП).
В ходе проведенных мероприятий по отладке вновь смонтированных преобразователей частоты, а также отстройке настроечных параметров регуляторов и пересмотрев уставки технологических параметров, регулирование технологического процесса стало осуществляться частотой вращения насоса при полностью открытом клапане.
Перевод насосов на автоматическое регулирование частоты вращения позволяет снизить гидравлическое сопротивление трубопровода и как следствие снизить затраты на электроэнергию (таб. 1, Рис. 4, 5 - тренды после настройки ЧРП).
- - - - тренд в период с 01.09 по 01.12, среднее значение тока 147,6 А,
---- тренд в период с 05.12 по 01.05, среднее занчение тока 128,2 А
Рис. 4 - Анализ работы насоса Н-1
- - - - тренд в период с 03.09 по 05.12, среднее значение тока 162,1 А,
---- тренд в период с 10.12 по 07.05, среднее занчение тока 124,6 А
Рис. 5 - Анализ работы насоса Н-2
Таблица 1 - Экономическая эффективность
Позиция |
Номинальная мощность, кВт |
ЭкономияЭЭ., % |
ЭкономияЭЭ за год, МВтЧч/год |
Экономия за год, тыс. руб. |
|
Н-1 |
90 |
13,15 |
94,72 |
174,1 |
|
Н-2 |
110 |
21,14 |
203,63 |
374,3 |
Подводя итог, можно сделать ряд выводов. Перед началом внедрения рекомендуется провести технико-экономическое обоснование, позволяющее определить не только сроки окупаемости от внедрения, но и правильно организовать технологический процесс с учетом возможностей приводов с чатотным регулированием. Целесообразно использование преобразователей частоты не в качестве элементов системы управления конкретного агрегата, а как составляющих комплексных системных решений с подключением широкого набора средств автоматизации технологического процеса. Такие решения позволяют получить дополнительных эффект, который заведомо больше простой экономии электрической энергии.
Литература
1. Ильинский Н.Ф., Шакарян Ю.Г. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода. - М.: Минтопэнерго РФ, 1997. - 12 с.
2. Ильинский Н.Ф. Регулируемый электропривод. Энерго - и ресурсосбережение // Приводная техника. 1997. № 3.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Детальная характеристика скалярного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода. Сущность разомкнутых и замкнутых систем частотного управления. Анализ схемы линеаризованной системы при работе АД на участке механической характеристики.
презентация [181,5 K], добавлен 02.07.2014Выбор рациональной схемы управляемого выпрямителя, силовая часть электропривода. Расчет и выбор преобразовательного трансформатора, тиристоров, сглаживающего реактора. Расчет двухзвенного преобразователя частоты для частотно-регулируемого электропривода.
курсовая работа [850,2 K], добавлен 07.11.2009Обзор частотно-регулируемых асинхронных электроприводов и преобразователей. Порядок и этапы разработки стенда по исследованию частотно-регулируемого асинхронного электропривода. Обработка полученных результатов. Правила эксплуатации электроустановок.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 29.07.2013Расчет управляемого вентильного преобразователя двигателя переменного тока, выбор элементов силовой части. Статические характеристики и передаточные функции элементов разомкнутой и замкнутой систем электропривода; расчет параметров систем управления.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 22.09.2012Обоснование применения частотно-регулируемого электропривода для питателя сырого угля. Выбор силовой схемы электропривода и частоты; расчёт параметров электродвигателя. Исследование динамических и статических свойств и нелинейной системы регулирования.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 28.05.2014Классификация насосов по принципу действия и назначению, методы их регулирования. Сведения о частотно-регулируемом электроприводе, преимущества его использования в технологических процессах. Структура частотного преобразователя, принцип его работы.
реферат [325,5 K], добавлен 10.02.2017Выбор тахогенератора, трансформатора, вентилей. Расчет индуктивности, активного сопротивления якорной цепи; параметров передаточных функций двигателя, силового преобразователя. Построение переходного процесса контура тока. Описание электропривода "Кемек".
курсовая работа [311,2 K], добавлен 10.02.2014Определение дополнительных параметров двигателя и параметров схемы замещения. Расчет естественной механической и электромеханической статических характеристик. Анализ регулируемого электропривода с помощью имитационного моделирования в программе MatLab.
курсовая работа [425,8 K], добавлен 06.06.2015Конструкция асинхронного электродвигателя. Асинхронные и синхронные машины. Простые модели асинхронного электропривода. Принцип получения движущегося магнитного поля. Схемы включения, характеристики и режимы работы трехфазного асинхронного двигателя.
презентация [3,0 M], добавлен 02.07.2019Выбор электродвигателя и расчет электромеханических характеристик. Вычисление мощности силового трансформатора и вентилей преобразователя. Определение индуктивности уравнительных и сглаживающих реакторов. Статические особенности управляемого выпрямителя.
курсовая работа [331,7 K], добавлен 10.02.2014Изучение современного состояния электропривода переменного тока. Разработка лабораторного стенда с преобразователем частоты АП-100. Проведение монтажа и наладки лабораторной установки. Методика исследования электропривода с преобразователем частоты.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 10.05.2015Питание двигателя при регулировании скорости изменением величины напряжения от отдельного регулируемого источника постоянного тока. Применение тиристорных преобразователей в электроприводах постоянного тока. Структурная схема тиристорного преобразователя.
курсовая работа [509,4 K], добавлен 01.02.2015Разработка асинхронного электропривода с тиристорным преобразователем частоты с промежуточным звеном постоянного тока для конденсатного насоса и электроснабжение промышленных предприятий. Выбор электродвигателя, его проверка на перегрузочную способность.
курсовая работа [697,1 K], добавлен 05.02.2013Проект автоматизированного электропривода главного движения продольно-строгального станка с частотным управлением. Расчет нагрузок на шкиве, выбор и проверка двигателя по нагреву и перегрузке. Силовой и конструктивный расчет основных узлов электропривода.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 11.11.2014Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Методы оценки электрической аппаратуры управления в схемах электропривода постоянного и переменного тока. Выбор аппаратов для системы ТП-Д. Расчет оборудования в релейно-контакторной схеме управления электроприводом двигателя с короткозамкнутым ротором.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.12.2014Изучение принципа работы электропривода постоянного тока и общие требования к функционированию контроллера. Разработка микропроцессорной системы управления электродвигателем постоянного тока, обеспечивающей контроль за скоростью вращения вала двигателя.
курсовая работа [193,7 K], добавлен 14.01.2011Технологический процесс удаления газов из котлоагрегатов, его главные этапы и инструментальное обеспечение. Оценка способов регулирования лопастных машин. Расчет параметров дымососа котлоагрегата. Выбор преобразователя частоты и его главные параметры.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 19.05.2014Расчёт параметров и характеристик разомкнутой системы тиристорного электропривода постоянного тока. Номинальная ЭДС фазы вторичной обмотки трансформатора и активное сопротивление якоря двигателя. Электромеханическая постоянная времени электропривода.
практическая работа [244,7 K], добавлен 20.12.2011Изоляция обмотки статора и короткозамкнутого ротора. Активные и индуктивные сопротивления обмоток. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами. Расчет параметров номинального режима работы асинхронного двигателя.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 15.12.2011