Выбор рациональной системы электропривода.
Электроприводы турбомеханизмов потребляют не менее 20-25% всей вырабатываемой электроэнергии и в большинстве случаев остаются нерегулируемыми, что не позволяет получить режим рационального энергопотребления и расхода воды при изменении технологических потребностей в широких пределах. Силовое оборудование выбирается на максимальную производительность, в действительности же его среднесуточная загруженность может составлять около 50% от номинальной мощности. Значительное снижение момента нагрузки при снижении скорости вращения приводного двигателя, характерное для рассматриваемых механизмов, обеспечивает существенную экономию электроэнергии (до 50%) при использовании регулируемого электропривода и позволяет создать принципиально новую технологию транспортировки воды, воздуха и т. д., обеспечивающую эффективное регулирование производительности агрегата. Кроме того, поддержание в системе минимально необходимого давления приводит к существенному уменьшению непроизводительных расходов транспортируемого продукта и снижению аварийности гидравлических сетей.
Невысокие требования к качеству регулирования давления и расхода обуславливают возможность применения наиболее простых и, следовательно, относительно недорогих преобразователей частоты, которые являются наиболее удобными с точки зрения проектирования и наладки. Положительным моментом является также то, что преобразователь частоты может быть легко внедрен в уже существующую установку без какой-либо реконструкции системы в целом. Сочетание высокой экономичности регулирования и относительно низкой стоимости оборудования обеспечивает минимальный срок его окупаемости (6-12 месяцев).
В целом применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода в насосных установках дает следующие преимущества:
экономия электроэнергии (до 50%);
экономия транспортируемого продукта за счет снижения непроизводительных расходов (до 25%);
снижение аварийности гидравлической или пневматической сети за счет поддержания минимально необходимого давления;
снижение аварийности сети и самого агрегата за счет возможности применения плавного пуска;
повышение надежности и снижение аварийности электрооборудования за счет устранения ударных пусковых токов;
снижение уровня шума, создаваемого установкой;
удобство автоматизации;
удобство и простота внедрения.
Учитывая плюсы частотного регулирования в качестве приводного двигателя насосной установки будем использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, а питание двигателя осуществлять от преобразователя частоты.
Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода.
Следует учитывать, что согласно конструктивному исполнению насосная станция для подъёма питьевой воды содержит четыре электропривода, соединенных параллельно, три из них работают от одного преобразователя частоты.
На основании принятых решений о системе электропривода и реализации ее управления можно построить функциональную схему автоматизированного электропривода, представленную на рисунке 2.4:
Рисунок 2.4 - Функциональная схема автоматизированного электропривода
На рисунке 2.4 приняты следующие обозначения:
L– входной дроссель;
С – сглаживающий фильтр;
НВ – неуправляемый выпрямитель;
АИН – автономный инвертор напряжения;
АД – асинхронный двигатель;
Н6, Н7, Н8, Н9 – насосы на соответствующих позициях;
СУ АИН – система управления инвертором;
ПЧ – преобразователь частоты;
ПЛК – программируемый логический контроллер;
ЭВМ – персональная электронная вычислительная машина.