Приклад виконання практичного заняття

Режим роботи машини по виробництву окатишів – тривалий з коливаннями моменту на валу двигунів повітродувок. Регулювання витрати й напору потоку, для відповідності технологічному регламенту, здійснюється дроселюванням з використанням заслонок. Положення відкриття заслінок залежить від продуктивності технологічної лінії.

Межі положень дросельних заслінок при стабільній роботі технологічних ліній:

1-а технологічна лінія – 40-60 % – продуктивність 380 тонн/година;

2-а технологічна лінія – 40-60 % – продуктивність 380 тонн/година;

3-я технологічна лінія – 35-40 % – продуктивність 320 тонн/година;

4-а технологічна лінія – 40-60 % – продуктивність 400 тонн/година.

Залежно від ступеня закриття напрямного апарата питоме споживання активної потужності незалежно від приводного двигуна становить:

• при повністю відкритому напрямному апарату:

;

• при відкритому на 50% напрямному апарату:

;

• при закритому напрямному апарату:

.

У цьому випадку: – номінальна потужність двигуна; – коефіцієнт його завантаження.

Таким чином, для двигуна з великою потужністю коефіцієнт завантаження буде менше.

Допоміжним режимом для машин по виробництву окатишів є її «тихий хід», коли продуктивність вентилятора знижується приблизно вдвічі .

Розрахунковий режим роботи вентилятора відповідає 8486% номінальної потужності двигуна (дані експерименту). Виходимо з того, що при наявному способі регулювання продуктивності вона (продуктивність) пропорційна ступеню відкриття дросельної залежності . Тоді при потужності 85% від номінальної маємо ступінь відкриття заслінки. Таким чином, продуктивність вентилятора дорівнює від номінальної.

У випадку, якщо регулюється швидкість обертання, то продуктивність вентилятора пропорційна швидкості обертання робочого колеса.

Рисунок 12.1 – Дослідна крива споживаної потужності у функції ступеня відкриття дросельної заслінки ( – ступінь відкриття; – відносна активна потужність)

У такий спосіб заданий технологічний режим може бути отриманий при швидкості обертання й повністю відкритій дросельній заслінці.

Потужність, споживана електроприводом при цьому може бути розрахована таким шляхом.

Потужність, споживана вентилятором при відкритій заслінці, але з меншою швидкістю обертання визначається за формулою:

. (12.1)

З урахуванням формули 12.1, можна також записати:

, (12.2)

при керуванні дросельною заслінкою:

, (12.3)

зниження споживаної потужності безпосередньо вентилятором визначається за формулою:

, (12.4)

при кВт; :

.

У такий спосіб при використанні регульованого електропривода формально може бути зекономлена потужність залежно від ступеня відкриття заслінки

При ; кВт;

– ; кВт;

– ; кВт;

– ; кВт;

– ; кВт.

Фактична економічна потужність буде нижче у зв’язку з тим, що регулювання швидкості не може здійснюватися без втрат енергії в самому перетворювачі частоти.

При роботі регульованого електропривода варто враховувати потужність втрат всіх елементів, що входять у структуру перетворювальних пристроїв:

• розподільчого трансформатора живлення. Коефіцієнт його корисної дії становить , причому частина із цих втрат не залежить від навантаження;

• перетворювача частоти, що включає випрямний й інвертований модулі. Втрати перетворювача практично пропорційні струму в першому ступені. Коефіцієнт корисної дії перетворювача .

Отже, сумарний ККД системи складе:

. (12.5)

Втрати на перетворення енергії максимальні при максимальній швидкості двигуна. Втрати при керуванні напрямним апаратом мінімальні при максимальній швидкості (дорівнюють нулю); вони зростають у міру збільшення кута установки напрямного апарата, тобто при зниженні продуктивності й роботі з максимальними значеннями тиску й продуктивності більш економічно працювати без перетворювача частоти. Діаграма ефективності роботи вентилятора залежно від продуктивності наведена на рисунку 12.2. Якщо врахувати, що при роботі двигуна в області частот Гц його ККД практично не змінний, то можна визначити граничну точку, при якій більш вигідна робота установки з нерегульованим електроприводом.

Рисунок 12.2 – Діаграма ефективності робочого вентилятора

Це можливо тоді, коли втрати потужності в дросельній заслінці будуть менше втрат потужності в перетворювальному устаткуванні.

Розрахунок показує, що при ступені відкриття заслонки регульований електропривод повинен переводитися на нерегульований варіант шляхом підключення двигунів на мережу й відключення перетворювача частоти.

При зміні швидкості обертання момент (струм двигуна) пропорційний квадрату швидкості. Отже, якщо максимальним технологічним режимом є нинішній (при ступені відкриття дросельної заслінки 87%) момент на валу буде дорівнює 0,76 номінального.

Отже, потужність перетворювача частоти складе:

кВт. (12.6)

Якщо технологічне відкриття заслінки (на цей режим настроюється технологія при нерегульованому електроприводі), то момент перетворювача частоти:

. (12.7)

З урахуванням отриманих даних виконаємо розрахунок економічної ефективності за рахунок регулювання, але без урахування споживання реактивної потужності й збільшення терміну служби устаткування.

Річна економія електроенергії складе:

, (12.8)

де – тривалість зміни, год; – кількість змін; – днів у році; – економія потужності при регулюванні, кВт.

МВт год.

Тоді річний економічний ефект буде:

, (12.9)

де – тариф на електроенергію, грн.

грн.

Загальна сума капіталовкладень (вартість перетворювача частоти):

, (12.10)

де вартість перетворювача частоти, євро; – курс євро.

Тоді грн.

Строк окупності:

років. (12.11)

Контрольні питання

1. Пояснити поняття «нова техніка» та назвати виділити її аспекти.

2. Виділити межі положень дросельних заслонок.

3. Охарактеризувати режими роботи вентиляторів.

4. Пояснити методику розрахунку режиму роботи вентилятора.

5. Пояснити техніко – економічну ефективність застосування приводу вентилятора.

Література: [16], стор. 204 – 260.

Перелік теоретичних питань щодо самостійної роботи студентів

Питання для самоопрацювання

Тема №1 Основні напрями науково-технічного прогресу і види нової техніки. Економічна ефективність. Види економічного ефекту.

Питання для самоперевірки

1. Пояснити поняття економічного ефекту.

2. Виділити види економічного ефекту.

3. Визначити сутність економічної ефективності.

4. Назвати відмінності первинного від інтегрального економічного ефекту.

5. Охарактеризувати методику визначення експлуатаційних витрат.

Література: [1], стор. 121 – 140, [2], стор. 45 – 80.

Тема №2 Показники технічного рівня і ефективності нової техніки та технологій. Сутність економічної ефективності. Критерії і показники економічної ефективності.