2.Методика энергосбережения в нерегулируемых электроприводах нхп. Энергосбережение в нерегулируемом электроприводе

   Огромная доля электроэнергии, перерабатываемой асинхронным электроприводом, ужесточает требования к эффективности работы самого асинхронного двигателя.

   Благодаря применениию современных магнито- и электропроводящих материалов и исходя из опыта проектирования асинхронных двигателей, производится и поставляются электродвигатели с повышенным коэффициентом полезного действия, соответствующих классу EFF1 соглашения СЕМЕР, мощностью до 90 кВт включительно.

   В наиболее широко применяемых двигателях малой мощности увеличение к.п.д. составляет 7-10% по сравнению с стандартными. Поскольку в реальных условиях длительная нагрузка двигателей редко составляет 100% номинальной, и чаще двигатели длительно эксплуатируются при меньших, до 75% от номинальной, нагрузках, двигатели класса EFF1 спроектированы таким образом, что в пределах от 75 до 100% номинальной мощности величина к.п.д. практически одинаковая.

   Экономия электроэнергии, которая достигается применением данных электродвигателей, оценивается до 40% за срок службы двигателя. Максимальный срок окупаемости дополнительной стоимости – 1-3 года.

   Высокий к.п.д. достигается снижением потерь, что означает меньший нагрев двигателя. Это в свою очередь приводит как к улучшению условий работы изоляции и подшипниковых узлов, снижая общие эксплуатационные расходы, так и к понижению уровня шума, благодаря применению менее мощных, следовательно, менее шумных вентиляторов.

3.Изменение частоты вращения рабочего колеса, - энергоэффективный метод гармонизации насосного технологического комплекса.

Изменение частоты вращения рабочего колеса

     Изменение частоты вращения рабочего колеса. Этот способ регулирования в экономическом отношении значительно эффективнее остальных.

     При изменении частоты вращения рабочего колеса насоса с n₁ до n₂ его характеристики Q-H, Q-N, и Q-η изменяются по закону подобия:

Q_A/Q_B=n₁/n₂,    H_A/H_B = (n₁/n₂)²,    N_A/N_B = (n₁/n₂)³,

где Q_A, Н_A, N_A – подача, напор и мощность насоса, соответствующие частоте вращения рабочего колеса n₁;  Q_B, Н_B, N_B – подача, напор и мощность насоса, соответствующие частоте вращения рабочего колеса n₂.

     При неизменной характеристике сети 4 (рис. 25) подача насоса уменьшится с Q_A до Q_B.

Рис. 25. Характеристики насоса и сети при регулировании изменением частоты вращения рабочего колеса

     Так как во всех режимах работы напор насоса равен сопротивлению сети, сокращаются непроизводительные потери в системе «насос-сеть». Экономичность при регулировании насосов изменением частоты вращения n снижается только от того, что рабочая точка системы при изменении n отклоняется от режима максимального КПД. Это отклонение тем больше, чем больше статическая составляющая сопротивления сети.

     Данный способ достаточно просто может быть реализован, если насосы имеют привод от двигателей с переменной частотой вращения: турбин, гидродвигателей и др.

     В большинстве случаев насосы имеют привод от асинхронных короткозамкнутых электродвигателей, частота вращения которых не регулируется. Для регулирования частоты вращения насосов с приводом от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя рекомендуются следующие системы:

• с механическим редуктором (с регулируемым числом передачи);

• с электромагнитной муфтой скольжения;

• с электромагнитной муфтой с явно выраженными полюсами;

• с индукторными муфтами;

• с гидромуфтами (гидротрансформаторами).

     Во всех этих случаях асинхронный двигатель работает в номинальном режиме, однако более чем в два раза увеличиваются габаритные размеры агрегата. Для электромагнитных муфт необходим источник постоянного тока. КПД систем не превышает 0,6.

     Регулировать асинхронные короткозамкнутые двигатели можно за счет изменения частоты в сети, числа пар полюсов двигателя или скольжения.

     КПД электродвигателя зависит от его нагрузки, т.е. отношения рабочей мощности насоса к номинальной мощности двигателя. При регулировании подачи насоса частотой вращения с помощью асинхронного двигателя с фазным ротором необходимо учитывать также потери в регулирующем реостате, определяемые из выражения:

η_дв = η_ас.дв·n/n_н,

где η_дв – полный КПД двигателя с реостатом; η_ас.дв – КПД асинхронного двигателя, зависящий от нагрузки; n – рабочая частота вращения вала двигателя;  n_н – номинальная частота вращения вала двигателя.

     При регулировании частоты вращения с помощью тиристорного преобразователя частоты его КПД определяют в зависимости от отношения выходного рабочего напряжения к номинальному:

u/u_н = [(M·n)/(M_н·n_н)]^½,

где u, М, n – рабочие значения напряжения, момента и частоты вращения вала насоса;  u_н, M_н, n_н – номинальные значения тех же величин.

     Для регулирования подачи насоса предложен комбинированный способ, сочетающий изменение частоты вращения рабочего колеса насоса с дросселированием. На рис. 26 изображены характеристики насоса 1 и сети 3.

Рис. 26. Характеристики насоса и сети при регулировании изменением частоты вращения рабочего колеса и дросселированием

     Подача насоса, определяемая их пересечением, равна Q_a. Пусть требуется изменить подачу насоса до величины Q_c и при этом напор должен быть минимально допустимым и в процессе регулирования не снижаться меньше Н_доп. Для этого сначала осуществляют дросселирование трубопровода до расхода, определяемого соотношением:

Q = Q_c·[(H₀ - H_г)/(H_доп - H_г + k·Q_с²)]^½

(характеристика сети определяется кривой 4), а затем уменьшают частоту вращения рабочего колеса до значения

n = n₀·[(H_доп·k·Q_с²)/H₀],

где n_о – исходная частота вращения насоса.

     При этом рабочая точка переходит в точку С, а характеристика насоса определяется кривой 2