Тема 3. Выбор рациональных режимов работы и эксплуатации технологических установок и их электроприводов
Л7 Экономия электроэнергии выбором рациональных режимов работы технологических установок
выполнение оптимальной диаграммы скорости;
ПОДЪЕМНЫЕобеспечение нормированнойУСТАНОВКИ загрузки подъёмных сосудов; ликвидация или сокращение работы на холостом ходу;
контроль состояния подъёмных сосудов; применение совершенных видов электропривода
Оптимальная диаграмма скорости достигается увеличением ускорения при запуске и замедления при торможении и при увеличении в допустимых пределах максимальной скорости подъема.
Требования: максимальная простота, низкая стоимость, простое схемное выполнение
РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
релейно-контакторная аппаратура |
преобразователи напряжения, |
|
реостатное регулирование, |
||
преобразователи частоты, |
||
динамическое торможение, |
||
|
||
многоскоростные двигатели |
|
Режим повторно-кратковременный. 60-70% времени двигатель вращается с частотой, близкой к номинальной, до 15% - с пониженной частотой.
Управляемый преобразователь необходим как для обеспечения пониженной частоты вращения ротора, и формирования переходных процессов пуска и торможения
Удобен ПЧ, обеспечивает более высокое качество регулирования.
При работе на высокой скорости больше подходит ТРН, так как при нулевом угле управления тиристоры полностью открыты и сеть не загружается высшими гармониками.
При использовании ПЧ на высокой скорости - трудности обеспечения генераторного режима с рекуперацией с инвертором напряжения, либо ухудшение коэффициента мощности с инвертором тока.
Расширение возможностей системы ТРН-АД (основной режим работы – фазовый) за счет использования квазичастотного режима АД
при использовании квазичастотной системы плавного пуска энергия потерь в двигателе в 2-4 раза меньше, чем при прямом пуске или в 4-7 раз меньше, чем при мягком пуске
Управляющий
вход
СИФУ
Блокирующий
вход
БКЧУ
ТРН
|
АД |
Вход |
|
|
|
параметров |
|
|
|
/ c |
|
1 |
|
1,0 |
|
|
|
|
|
0.8 |
|
|
9 |
|
|
|
|
0.6 |
5 |
|
|
|
6 |
8 |
|
0.4 |
|
||
|
|
7 |
|
0.2 |
|
|
4 |
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
-1.0 |
0 |
1.0 1 |
M/Mн
СИФУ снабжена входом управления и релейным входом блокировки, к которому подключен блок квазичастотного управления БКЧУ. При изменении Uу осуществляется регулирование амплитуд значимых гармоник напряжения на статоре АД, а при изменении параметров квазичастотного управления регулирование частоты этих гармоник.
Механические характеристики расположены близко друг к другу, что говорит о высокой плавности регулирования скорости.
9 – естественная характеристика
Внекоторый период частоты 50 Гц управляющие импульсы подаются на тиристоры +А и –В. В следующий период они подаются на тиристоры +А и -С, и далее в следующей последовательности: -С, +В; +В, -А; -А, +С; +С, -В; -В, +А.
Соответствующие токи в фазных обмотках двигателя показаны на рисунке 3б.
Врезультате получаем трехфазный квазичастотный ток частоты 50/7 Гц.
Подавая в течение периода 2П импульсы на тиристоры +А, -В и +А, -С, а в следующем цикле на тиристоры +А, -С и +В, -С и т.д., получаем трехфазную систему токов, сдвинутую относительно предыдущей на угол π/6. Очевидно, что, если подавать управляющие импульсы на тиристоры в обратной последовательности, а именно: для варианта рисунка
б +А, -В; -В, +С; +С, -А; |
-А, +В; |
+В, -С; -С, +А; |
+А, -В получаем |
|
обратный порядок чередования |
фазных |
токов, т.е. можно реверсировать |
||
скорость двигателя. |
|
|
|
|
Управляя порядком включения |
тиристоров |
ТРН |
и фазой |
|
управляющих импульсов |
можно формировать трехфазный переменный |
|||
ток, регулируемый по частоте, фазе и амплитуде. Ток получается не непрерывным, а импульсным, в чем и заключается смысл выражения квазичастотный.
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 одним конвейером за расчётный период временидля ленточного конвейера
|
|
sin |
||
Wл 0,013L СлVлtр 0,28Qр 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для скребкового конвейера |
|
|
|
|
Wc 0,01Lг СсVсtр 0,34Qр 1 2tg
L – длина конвейера; β – угол установки; δ – коэффициент сопротивления движению; Сс – погонная масса движущихся частей конвейера; tр – время работы; Vл, Vс – скорость соответственно ленты и цепи конвейера; Qр – расчетная масса груза, перевозимого конвейером за время работы
Для определения нерационального расхода электроэнергии при работе конвейеров вхолостую используется только первое слагаемое указанных выражений, и вместо tр подставляется время tх холостого хода конвейера за расчетный период.
РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ КОНВЕЙЕРНЫХ УСТАНОВОК
V |
|
Момент на валу приводного двигателя |
|
R |
|
|
FR |
|
Б |
M |
|
P |
|
|
iр р |
Д |
F - усилие на приводном барабане, имеет две составляющие |
||
F = Fх + Fг, |
|
|
|
|
Fх – усилие, затрачиваемое на перемещение ленты конвейера; |
||
|
Fг – усилие, необходимое для перемещения груза |
||
момент холостого ходаM х |
|
Fх R |
|
|
|
|
|
|
|
iр рх |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
момент на валу двигателя от усилия на барабанеM |
|
M |
|
1 M |
|
F |
|||
в относительных единицах |
|
|
|
* |
|
х* |
|
х* |
г* |
Составляющая Fг тянущего усилия и скорость перемещения ленты V конвейера определяют его производительность
Q* Fг*V* |
|
|
При постоянной номинальной скорости |
V* 1) |
Q* Fг* |
конвейера ( |
||
развиваемая двигателем мощность на валу |
P* M* * M х* 1 M х* Q* |
|
по мере снижения производительности эффективность работы конвейера |
||
уменьшается, т.к. возрастает относительная доля мощности, расходуемой на |
||
преодоление момента холостого хода Mх. При недогрузке конвейера более |
||
экономичным является режим работы с переменной скоростью, |
||
у обеспечивающей ту же производительность, но при постоянстве |
||
составляющей усилия |
|
Fг* 1 |
В соответствии с Q* Fг*V* скорость должна изменяться по закону |
||
* V* Q*
При этом мощность на валу двигателя P M |
M |
x* |
1 M |
x* |
Q Q |
* * * |
|
|
* * |
зависимости мощности на валу двигателя для конвейера с моментом холостого хода Mх = 0,3 Mн для постоянной (V=const) и регулируемой (Fг=const) скоростей ленты
P |
|
Заштрихованная |
область |
соответствует |
||||
1,0 |
|
экономии |
мощности, |
получаемой |
за |
счет |
||
|
регулирования скорости |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
V=const |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
P* P* P* M х* 1 Q* |
||||||
Fг=const |
|
|||||||
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
эффект от регулирования скорости тем выше, чем больше момент холостого хода и чем значительнее снижается производительность конвейера
|
|
|
|
ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ |
|||||
Пути экономии электроэнергии в вентиляторных установках: |
|||||||||
согласование режима работы вентилятора с характеристикой |
|||||||||
вентиляционной сети, |
|
|
|
|
|
||||
повышение КПД вентиляционной сети, |
|
|
|
||||||
повышение эксплуатационного КПД вентиляторных установок; |
|||||||||
регулирование производительности вентиляторных установок |
|||||||||
Р, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
|
НА |
|
|
|
|
|
|
С ростом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
глубины |
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
изменения |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
расхода |
400 |
ИС |
|
|
|
|
|
|
|
эффективность |
|
|
|
|
|
|
|
|
регулирования |
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
резко возрастает |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
240 Q, м3/ с |
|
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
220 |
|
графики мощности при регулировании центробежного вентилятора ВЦД-32 |
|||||||||
направляющим аппаратом (НА) и изменением скорости (ИС) |
|||||||||
Н, кгс/м2 |
|
|
|
|
500 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
0 |
100 |
200 |
300 |
Q,м3/ с |
Р |
|
1,2 |
|
|
|
|
Р |
н |
1 |
|
|
|
1 |
0,8 |
|
|
|
2 |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
0,6 |
|
|
|
3 |
|
|
0,4 |
|
|
|
4 |
|
|
0,2 |
|
|
|
5 |
|
|
0 |
|
|
|
Q |
|
|
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Q н |
Области экономичной работы центробежных и осевых вентиляторов в зависимости от способа регулирования (1 – ВЦД-3,5 и 2 – ВЦД-32 – регулирование направляющим аппаратом; 3 – ВОД- 30 - регулирование направляющим аппаратом и поворотом лопаток колеса; 4 – ВЦД-32 – регулирование скорости вращения с помощью регулируемого электропривода)
экономичность регулирования вентиляторных установок различными способами:
1 – дроссельное регулирование;
2 – направляющим аппаратом;
3 – муфтами скольжения;
4 – реостатное с АД;
5 – каскадными схемами с АД.