3836

до десятков микросекунд, провалы и перенапряжения, колебания и несинусоидальность напряжения, высокочастотные помехи.

Таким образом, необходимо дополнить такую систему электроснабжения еще и устройством стабилизации напряжения.

Современный рынок регуляторов – стабилизаторов представлен несколькими наиболее распространенными типами, основные параметры которых приведены в таблице.

Учитывая рассматриваемую область применения данных устройств из всех представленных в данной статье трехфазных стабилизаторов переменного напряжения, предпочтенье можно отдать стабилизатору типа СРНТТ, т.к. он имеет относительно недорогую стоимость, хороший диапазон регулирования, высокий кпд, высокую перегрузочную способность. Также у него отсутствует ряд недостатков, которые присущи другим стабилизаторам: низкая надежность, искажение формы напряжения, большая инерционность, значительные массогабаритные показатели, невозможность симметрировать фазные напряжения.

Таблица 4.4

121

Сравнительная характеристика маломощных силовых стабилизаторов напряжения

122

оборудования. В основном это насосное, компрессорное, системы приточно-вытяжной вентиляции, тепловые завесы, сварочные и т.д. Все эти системы являются потребителями электрической энергии, могут и должны управляться по режимным алгоритмам, с целью повышения своего потенциала по энергосбережению.

Так, оценочные значения возможной экономии только электроэнергии при применении регулируемого электропривода на основном регулируемом оборудования в пневмо– и гидросистемах таких предприятий (для примера рассмотрен ОАО «КБХА» г. Воронеж) можно определить исходя из следующих значений удельной экономии ( в скобках – суммарная установленная мощность соответствующего технологического оборудования на рассматриваемом предприятии):

●в компрессорах – 50% (около 17239 кВт, при загрузке от 90 до 2142 час в год)

●в воздуходувках и вентиляторах – 40 - 50% (около 11913,33 кВт, из них целесообразна установка ПЧ на АД мощностью более 30 кВт, а их около 10 %)

●в насосах – 30% (около 52064,6 кВт, из них целесообразна установка ПЧ на АД мощностью более 55 кВт, а их около 35 %)

Таким образом, в первом приближении, можно получить экономию при реализации предложенных мероприятий в объеме 9508,7 кВт;

При тарифе на электроэнергию в 2,47 руб/кВт.ч, такая экономия электроэнергии даст эффект не менее 25,72 млн.руб. в год.

При этом, затратная часть данных мероприятий приближенно можно определить по типам оборудования следующим образом:

●в компрессорах – около 9,33 млн. руб;

●в воздуходувках и вентиляторах – около 1,61 млн. руб;

●в насосах – около 14,79 млн. руб.

Всего, на модернизацию основных электроприводов производства ОАО «КБХА» при переводе их на регулируемый привод, необходимо затратить около 40 млн. руб.

В данном случае срок окупаемости, составит, в среднем по типам оборудования, около полутора лет.

Рассмотрим ниже более подробный подход в оценке эффективности частотного управления режимами работы электроприводов на нескольких примерах.

124

Такая оценка может быть проведена в соответствии с методикой разработаной Научно-исследовательским институтом электроэнергетики (АО ВНИИЭ) и Московским энергетическим институтом (МЭИ) в соответствии с программой работ по комплексной научно-технической программе «Создание и внедрение частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) в ТЭК и в коммунальном хозяйстве», утвержденной Минтопэнерго России.

Инструкция учитывает основные аспекты энергосбережения и позволяет определить предварительные оценки ресурсосбережения

внасосных и вентиляционных установках общего назначения.

Всоответствии с ней, применение частотно регулируемых электроприводов (ЧРП) в системах водоснабжения позволяет экономить до 60 % электроэнергии и до 25 % потребления холодной воды (до 15 % горячей воды).

Указанная экономия достигается за счет исключения ненужных для комфортного водо- и воздухоснабжения избытков напора (давления), закладываемых при проектировании системы, а также возникающих в процессе работы – при изменениях расхода, при росте напора в водоснабжающих магистралях и т.п.

Экономия воды в системах водоснабжения связана с устранением при регулируемом электроприводе ненужных избытков давления (напора). Для существующих систем водоснабжения в коммунальной сфере каждая лишняя атмосфера (10 м в.ст.) вызывает за счет больших утечек дополнительные 7-9 % потерь воды.

График для расчета экономии представлен на рис. 20.

125

Рис. 4.19 График, поясняющий необходимости изменения подачи в линию

Разница между кривыми на рис. 4.19 равна экономии мощности Рэкон при частотном регулировании. Так как скорость вращения асинхронного двигателя зависит от конструктивного исполнения двигателя (числа пар полюсов) и частоты, то при получение экономии тока нагнетания насоса количества передаваемой жидкости необходима установка запорной арматуры, которой и производится количественное регулирование (дросселирование). При дросселировании наблюдаются значительные потери электроэнергии, т.к. насос работает с полными оборотами и потребляет мощность, близкую к номинальной.

То есть снижение потребляемой мощности пропорционально снижению оборотов двигателя в кубе. Это показывает, что даже в системах с постоянным расходом можно получить эффект от применения ПЧ. Для насосного оборудования, применение ПЧ дополнительно может реализовать следующие эффекты:

•снижается износ запорной арматуры, т.к. большую часть времени задвижки полностью открыты;

•большую часть времени насосы работают при пониженных давлениях, что снижает утечки в системе водоснабжения;

•снижается износ коммутационной аппаратуры, т.к. ее переключения происходят при отсутствии тока;

•снижается износ подшипников двигателя и насоса, а также крыльчатки за счет плавного изменения числа оборотов, отсутствия больших пусковых токов;

•уменьшается опасность аварий за счет исключения гидравлических ударов;

•обеспечивается одновременная защита двигателя от токов короткого замыкания, замыкания на землю, токов перегрузки, неполнофазного режима, недопустимых перенапряжений;

•снижается уровень шума, что особенно важно при расположении насосов вблизи жилых или служебных помещений;

•упрощается дальнейшая комплексная автоматизация объектов системы водоснабжения.

126

Весьма значительный эффект может быть получен при использовании ЧРП для таких специфических турбо механизмов, как погружные насосы.

Использование последних, позволяет, при условии надежной работы элементов системы в ней, обойтись без насосной станция второго подъема, без резервуаров больших размеров, и сопутствующее для них оборудование [95].

Однако такую надежность необходимо обеспечить, и, прежде всего, у погружного электронасоса. Известно, что это наиболее часто выходящий из строя элемент системы. Последнее обстоятельство напрямую относится к проблемам создания прямоточных технологических схем.

Условие согласования работы насоса в системе выполняется в том случае, если рабочая точка, определяемая пересечением характеристики системы и насоса, находится в пределах рабочего диапазона насоса (рис. 1):

Учитывая, что насос является только частью гидравлической сети, важным становится вопрос правильной организации взаимодействия с потребителем, как на этапе проектирования новых гидравлических систем, так и анализа, и модернизации существующих.

127

диаметру рабочего колеса требует материальных затрат и времени, и обеспечивает только ступенчатое изменение параметров насоса.

Для управления насосом может применяться включение - выключение при помощи устройства плавного пуска (УПП софт - стартеры). Однако для регулировки рабочих параметров насоса все равно нужно использовать задвижки, недостатки которых общеизвестны.

Современным и наиболее перспективным способом управление режимами работы системы водоснабжения в целом, является способ регулирования производительности электронасоса в соответствии с расходом в сети во всем его диапазоне.

Рис. 4.21. Влияние различных факторов на эксплуатационную надежность

Для частотного регулирования погружных насосов необходимо учитывать особенности систем с высоким статическим напором. Небольшое снижение скорости может вызвать большое изменение подачи и к.п.д., что может вызвать работу насоса в области, где он может быть поврежден. Графические зависимости нагрева корпуса электродвигателя от расхода для различных значений напора - Hст и номинальной мощности насоса Pn [97], представлены на рис. 4.22.

129

Таким образом в целях повышения ресурса погружных электронасосов в режиме частотного регулирования при выборе электронасоса необходимо соблюдать условие H=(2,0..3,5)Hст, при этом превышение температуры корпуса будет меньше допустимой величины 40оС [98].

Применение частотно-регулируемых погружных насосов позволяет:

•снизить риск возникновения кавитации, так как кавитационный запас насоса снижается пропорционально квадрату скорости;

•увеличить срок службы подшипников насоса пропорционально седьмой степени снижения скорости вращения;

Рис. 4.22. Превышение температуры корпуса двигателя

•исключить гидравлические удары и механические перегрузки при остановке и пуске насосов, разрушающе воздействующих на насосы и трубопроводное оборудование;

•снизить износ уплотнений в насосе [99].

130