Авторы: Г.И. Черевков, А.Н. Егоров
Источник: Конференция
Информационные технологии, автоматизация, энерго–ресурсосбережение в
водопроводно–канализационном хозяйстве
. Экватэк 2010.
Применение частотно–регулируемых приводов (ЧРП) на основе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и полупроводниковых преобразователей частоты — это одно из направлений в области энергосберегающих технологий последних лет. На данном этапе развития технологий становится все более актуально применение ЧРП, так как это снижает потребление электрической энергии, повышает степень автоматизации, увеличивается удобство эксплуатации о городском электротранспорте, особенно в троллейбусах. Наибольший экономический эффект даёт применение ЧРП в системах вентиляции, кондиционирования и водоснабжения [8].
Преобразователи частоты рекомендуют использовать совместно с опциональными устройствами (дополнительными). Опциональные устройства, в зависимости от их назначения, устанавливаются как в силовые цепи преобразователя, так и в цепи управления. К устройствам, устанавливаемым в силовую цепь, относятся: реакторы переменного и постоянного тока, входные и выходные фильтры, тормозные резисторы. ПЧ имеет ряд встроенных защитных функций для работы с насосами – обнаружение утечек, защита от сухого хода и др. Их использование позволяет добиться увеличения надежности работы всей системы. Снижение риска порыва трубопроводной сети достигается за счёт автоматического поддержания давления в заданных пределах [6].
Внедрение ЧРП на насосные станции позволит существенно снизить потребляемую электроприводом электроэнергию. Также технико–экономические показатели ЧРП, такие как: плавный пуск насосов (отсутствие гидравлических ударов в трубопроводе, снижение напора), высокая надежность работы насосных агрегатов, автоматизация и диспетчерское управление, полная электрическая защита электродвигателя, и т.д., что в отдельных случаях имеет особое значение по отношению к прямой экономии. Частотно-регулируемый электропривод позволяет оптимизировать характеристики трубопроводной сети (давление, расход или температура) в соответствие с текущими требованиями, экономию тепла в системах горячего водоснабжения за счет снижения потерь и постоянной циркуляции воды, продлить ресурс теплофикационного и электротехнического оборудования, уменьшить затраты на ремонтные работы [4].
У ЧРП есть два свойства, которые определяют преимущества его использования: возможность регулирования в широких пределах скорости двигателя и снижение пускового тока практически до номинального. Применение регулируемого электропривода позволяет получить экономию энергии от 35 до 65%. Одновременно экономится вода до 15% [2].
Сбережение энергии происходит путем устранения непроизводительных затрат в заслонах, дросселях и других регулирующих устройствах. При замене нерегулируемого привода, работающего в режиме периодических пусков/остановок, на регулируемый, исключаются потери на высокие пусковые токи за счет плавного пуска электродвигателя. Обороты электродвигателя могут плавно изменяться для обеспечения поддержания производительности насосного агрегата, требуемой в данный момент. Использование регулируемого электропривода в системах водоснабжения позволяет изменять производительность насосов в соответствии с графиком водоразбора, что в свою очередь позволяет получить значительную экономию электроэнергии и воды, уменьшить количество аварий из–за разрывов трубопровода [5].
Следующей отличительной чертой ПЧ является развитая система взаимодействия с другими устройствами автоматики и выполнение большого количества дополнительных функций. Кроме функции регулирования большинство современных ПЧ обеспечивают: комплексную электрическую защиту электродвигателей; управление работой по сигналам от внешних устройств автоматики; сигнализацию режимов работы и возникновения аварий; передачу данных по цифровому интерфейсу; управление работой нескольких двигателей (специальные серии ПЧ).
Главный недостаток специализированных ЧРП заключается в том, что они не генерируют сигнал аварии, при аварийном отключении электродвигателей, запитанных от преобразователя и о выводе их из автоматического режима. Выходные реле для сигнализации аварии каждого насоса попросту отсутствуют. Имеющиеся реле используются для управления коммутационными аппаратами, а по общему сигналу аварии нет возможности идентифицировать вышедший из строя насосный агрегат, кроме того данный сигнал снимается автоматически при переключении на другой насос [1].
В условиях сложившейся ситуации энергодефицита следует уделять большее внимание мерам принудительного характера в отношении энергоснабжающих компаний в плане внедрения ЧРП и других энергосберегающих мероприятий. Выделение бюджетных средств для проведения энергетических обследований объектов ЖКХ и надзор за их проведением позволит более успешно проводить массовое внедрение энергосберегающих мероприятий [9–17]. Внедрение ЧРП, обычно, окупается в течение 2–5 лет, но в зависимости от задачи и мощности оборудования, сроки могут значительно колебаться в разные стороны.
1. Барутсков И.Б., Вдовенко С.А., Цыганков Е.В. Гармонические искажения при работе
преобразователей частоты // Главный энергетик, 06.2011, С.5–15
2. Беспалов В. Я. Перспективы создания отечественных электродвигателей нового
поколения для частотно–регулируемого электропривода // АЭП–2004, Магнитогорск,14–17
сентября 2004 г., С.24–31
3. Виноградов А.Б., Сибирцев А.Н., Колодин И.Ю.: Автоматизация насосной станции с
применением частотно–регулируемого электропривода // Силовая электроника №2’2006
4. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции — Учебник. Издание второе,
переработанное и дополненное — Стройиздат, 1986
5. Лезнов Б. С.Частотно–регулируемый электропривод насосных установок. — М.:
Машиностроение, 2013. – 176 с., ил..
6. Лиходедов А.Д., Портнягин Н.Н. Применение модальных регуляторов в
промышленных объектах водоснабжения // Природные ресурсы, их современное состояние,
охрана, промысловое и техническое использование. II Всероссийская научно–практическая
конференция (15–18 марта 2011 г.)/ Отв. за вып. Н.Г. Клочкова. – ПетропавловскКамчатский: КамчатГТУ, 2011. – 282 с., С. 47–53.
7. Лобачев П. В. Насосы и насосные станции. М.: Стройиздат. 1990
8. Коротко о частотно–регулируемом приводе [Электронный ресурс];
URL:http://energosberezhenie.ru/product_9.html
9. Саввинов П.В., Семёнов А.С. Модификация электроприводов насосов малой
мощности на горных предприятиях // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5–1. С.
232.
10. Саввинов П.В., Семёнов А.С. Модификация электроприводов насосов малой
мощности на горных предприятиях // В сборнике: Студенческий научный форум материалы
VI Международной студенческой электронной научной конференции: электронный ресурс,
2014. URL: http://www.scienceforum.ru/... (дата обращения: 03.03.2014).
11. Саввинов П.В., Семёнов А.С. Обзор вентильно–реактивных двигателей //
Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8–2. С. 342–344.
12. Саввинов П.В., Семёнов А.С. Обзор вентильно-реактивных двигателей // В сборнике:
Студенческий научный форум Материалы V Международной студенческой электронной
научной конференции: электронная научная конференция (электронный сборник).
Российская Академия Естествознания, 2013. URL: http://www.scienceforum.ru/...
(дата обращения: 12.02.2013).
13. Семёнов А.С. Сравнение нефтяных насосов и их электроприводов // В сборнике:
Студенческий научный форум – 2015 Электронное издание, 2015. URL:
http://www.scienceforum.ru/... (дата обращения: 08.03.2015).
14. Семёнов А.С. Применение системы электропривода с преобразователем частоты и
автономным инвертором напряжения на проходческом комбайне // Технические науки – от
теории к практике. 2013. № 18. С. 71-77.
15. Семёнов А.С. Перспективы внедрения вентильных электроприводов в горной
промышленности // В сборнике: Научная дискуссия: вопросы технических наук материалы II
Международной заочной научно–практической конференции. Международный центр науки и
образования. 2012. С. 52–56.
16. Семёнов А.С., Саввинов П.В., Рушкин Е.И. Внедрение частотно–регулируемых
электроприводов как метод энергосбережения на горных предприятиях // В сборнике:
Достижения и перспективы естественных и технических наук Сборник материалов II
Международной научно–практической конференции. Центр научного знания Логос. 2012. С.
60–63.
17. Семёнов А.С., Шипулин В.С. Электропривод – многофункциональное,
высокопроизводительное, энергоэффективное устройство // В сборнике: Наука XXI века:
новый подход материалы II молодежной международной научно–практической конференции
студентов, аспирантов и молодых ученых, 28 сентября 2012 года, г. Санкт–Петербург. Науч.–
изд. центр Открытие
. Петрозаводск, 2012. С. 63–65.