Лекция 17

6. Оптимизация работы электроприводов

6.1. Экономика электроэнергии

Электроприводы потребляют 60 % производимой электроэнергии, поэтому вопросы энергосбережения имеют важное значение. К основным методам энергосбережения относятся:

1. Применение вместо нерегулируемых ЭП регулируемых – РЭП, позволяющих при изменении режима работы технологического оборудования и ФХП обрабатываемого материала устанавливать оптимальные режимы работы ЭП. Например, переход на регулирование давления и расхода воды насосных агрегатов с помощью РЭП взамен дроссельного регулирования (заслонками и др.) приводит к исключению потерь напора и экономии ЭЭ примерно на 30 %.

2. Применение силовых модулей РЭП, имеющих максимальный КПД и мощности – управляемые полупроводниковые преобразователи – выпрямители и инверторы, тормозные модули и устройства, обеспечивающие рекуперацию ЭЭ от ЭД в сеть; максимально возможное исключение потерь ЭЭ при использовании тормозных резисторов. Так, например, в тяговых ЭП трамваев с пуско-тормозными реостатами потери в обмотках возбуждения достигают 4 %, в якорных обмотках – 8 %, в пуско-тормозных реостатах – 63 % и только 25 % ЭЭ идет на приведение трамвая в движение. Замена реостатного регулирования на транзисторные широтно-импульсные преобразователи резко снижает потери и в результате расход энергии, потребляемый трамваем, снижается вдвое.

3. Исключение режимов пуска и торможения технологических агрегатов и комплексов в результате применения дополнительных механизмов с РЭП, переводящих режим в непрерывный. Так, данный способ экономии применен в непрерывном стане холодной прокатки стали. Автоматизированные РЭП, управляемые от МП, обеспечивают синхронные движения всех роторов и конвейеров, заданную точность поддержания скорости и заданные соотношения скоростей и мгновенных положений гнезд конвейера с устройствами выдачи роторов, оптимальных условий работы линии.

4. Разработка и внедрение регуляторов, поддерживающих КПД и cos приводных ЭД близкими к их номинальным значениям в широком диапазоне изменения нагрузки.

5. Применение частотного пуска ЭП с ЭД переменного тока с использованием возможностей рекуперативного торможения.

Для ЭП переменного тока, не требующих регулирования частоты вращения, в ряде случаев целесообразно применение преобразователей частоты только для процессов пуска. Такие ПЧ называются пусковыми. Они могут быть предназначены как для одиночного (поочередного) пучка ЭП насосов и компрессоров, так и для группового пуска синхронных ЭД.

Потери в ЭД при частотном пуске значительно меньше, чем при прямом пуске. Он дает существенное снижение кратности пускового тока, а это не только уменьшает потери энергии в самом ЭД, но и способствует уменьшению потерь энергии в сетях и трансформаторах, стабилизации.

Важное значение имеют правильный учет и анализ удельных расходов электроэнергии на единицу продукции. Это один из основных показателей, характеризующих уровень производства в целом и рационального ведения электрохозяйства.

Нормы удельного расхода электроэнергии, например, в нефтяной промышленности (табл. 6.1) позволяют контролировать состояние производства путем сравнения фактического расхода с рекомендуемым или нормированным, полученным за большой период эксплуатации на аналогичном производстве. Удельные нормы расхода служат также основанием для выбора мощности электродвигателя.

Таблица 6.1

Основные процессы в нефтяной промышленности	Удельный расход ЭЭ
Бурение нефтяных и газовых скважин (кВтч/м) Роторное: - эксплуатационное - разведочное Турбинное: - эксплуатационное - разведочное Бурение электробуром: - эксплуатационное - разведочное	60–100 200–400 100–150 250–450 60–70 90–120
Эксплуатация нефтяных скважин (кВтч/т) Компрессорная добыча: – скважинной жидкости - нефти глубиннонасосная добыча – скважинной жидкости - нефти добыча погружными центробежными насосами - скважинной жидкости - нефти закачка газа и воздуха в пласт (кВтч/м3) закачка воды в пласт (кВтч/м3)	30–120 130–300 3–6 10–50 7–12 70–120 0,2–0,3 3–5