С развитием силовой полупроводниковой и микропроцессорной техники стало возможным создание устройства частотного регулирования электроприводом, которое позволяет управлять скоростью и моментом электродвигателя по заданным параметрам в точном соответствии с характером нагрузки. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять точное регулирование практически любого процесса в наиболее экономичном режиме, без тяжелых переходных процессов в технологических системах и электрических сетях. Опыт, который мы получили, показал, что экономическую отдачу от установки частотного привода можно получить только после решения ряда вопросов.

При проектировании производства механизмы часто выбираются с завышенной мощностью, исходя из максимальных параметров системы и возможности ее дальнейшего развития, а образующаяся в результате избыточная мощность затем в реальных условиях эксплуатации «гасится» в дросселирующих устройствах. Например, регулирование расхода воздуха в системах тягодутьевых вентиляторов производится с помощью воздушных заслонок - шиберов, которыми перекрывается или открывается сечение воздуховода. При этом значительная часть мощности двигателя вентилятора затрачивается на преодоление воздушного сопротивления шибера. К недостаткам дросселирования также относится низкая надежность работы задвижек, клапанов и заслонок, что затрудняет осуществление автоматизации рассматриваемых систем, прежде всего объектов водо- и теплоснабжения. Альтернативный способ изменения производительности центробежных механизмов и решение проблем энергосбережения и повышения надежности заключается в регулировании скорости (частоты вращения) их двигателей. В этом случае механизм в процессе регулирования работает с практически постоянным КПД, а мощность и, следовательно, потребляемая электроэнергия существенно меньше, чем при дросселировании.

Многие предприятия установили у себя такие электродвигатели, которые гораздо мощнее, чем это предусмотрено проектом или требованиями изготовителей котла. Поэтому сначала делаем расчет, какой двигатель необходим для работы данной установки, и замеряем режимы в ходе эксплуатации, чтобы определить, каковы реальные нагрузки. Часто получается, что необходимо установить электродвигатель меньшей мощности и аппаратуру регулирования (частотный привод) подбирать к этой уменьшенной мощности. Только после того, как проведено обследование, знакомство с положением, собраны и систематизированы данные, начинается инженерная проработка вариантов технических мероприятий. Рассчитываются наиболее удобные и выгодные для предприятия технические решения, определяется их стоимость, сроки реализации, сроки окупаемости. Но установка аппаратуры частотного регулирования на существующий двигатель привода без определения его реальных рабочих характеристик, как правило, нерациональна.

 В качестве примера покажем результаты испытаний на дымососе котла № 3 котельной комбината. В таблице приведены сравнительные характеристики потребления электроэнергии при регулировании разрежения в топке котла традиционным способом (шибер) и с помощью частотного преобразователя (Siemens Micromaster 430 - 3,7 кВт, частотный привод). Приступая к работе на предприятии, прежде всего мы изучаем сложившуюся ситуацию в комплексе: по потреблению воды, мазута, электричества. Учитывается тип установленного оборудования, его мощность, режимы работы, графики использования. Надо сказать, что просто проектных или паспортных данных оборудования для анализа недостаточно. В реальном производстве характеристики двух аппаратов-близнецов могут значительно расходиться, так как на их работу влияет засорение труб, нагар на поверхностях, проведенные ремонты и другие обстоятельства.

Поэтому мы проводим замеры реальных нагрузок в различных режимах. Основным недостатком асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором является постоянная частота вращения ротора электродвигателя, практически не зависящая от нагрузки. Однако подавляющее большинство технологических систем, элементами которых являются приводимые электродвигателем механизмы, работают в режимах с переменной нагрузкой. Для регулирования их производительности существуют различные способы, но наиболее распространенным (и наиболее расточительным) в настоящее время методом регулирования производительности насосов и вентиляторов является уничтожение избыточной мощности при дросселировании расхода посредством клапанов и заслонок. Метод этот остался от тех времен, когда других решений просто не было, он до сих пор закладывается в некоторые проекты.

Чем мощнее электродвигатель, тем дороже для него аппаратура.

При изменяющейся нагрузке регулирование разрежения с помощью преобразователя частоты (частотный привод) позволяет уменьшить энергопотребление двигателя дымососа на величину от 43 до 75 %, улучшить качество регулирования.

 Если двигатель работает на 25-30 % от номинальной мощности (что часто бывает), то частотное регулирование происходит в крайне неблагоприятном режиме, в котором трудно добиться необходимого технологического эффекта, например, необходимого разрежения или подачи воздуха в воздуховоде.

Условия:

•    Существующий электродвигатель дымососа 132 кВт

•    Установленный электродвигатель дымососа 75 кВт

•    Тариф на электроэнергию 1 руб. (в период внедрения)

•    Время работы 8760 часов (1 год по 24 часа в сутки)

 До установки аппаратуры частотный  привод:

•    Электродвигатель мощностью 132 кВт, 50Гц

•    Потребляемая мощность равна 90 кВт

•  Стоимость электроэнергии = 1 руб. х 90 кВт х 8760 часов = 788 400 р.

После установки аппаратуры частотный привод:

•   Благодаря применению частотного привода мощность электродвигателя снижена до 75 кВт

•   Фактическая потребляемая мощность равна 30 кВт

•   Стоимость электроэнергии = 1 руб. х 30 кВт х 8760 часов = 262 800 р.

Полученная экономия за год

•   Экономия: 788 400 - 262 800 = 525 600 р.

•   Стоимость работ «под ключ» 255 000 р.

•   Срок окупаемости: 6 месяцев

Установка частотного привода включает в себя датчик, определяющий регулируемый параметр, коммутационную аппаратуру, управляющую аппаратуру, позволяющую переключать и задавать режимы.

Регулирующая аппаратура дает заказчику возможность задавать различные режимы работы установки, например экономичный режим, режим максимальной производительности и т. п.

Наилучший экономический и технологический эффект достигается там, где происходит не решение отдельных вопросов, а осуществляется комплекс мероприятий. Когда все проблемы рассматриваются в комплексе, рождаются нестандартные решения, которые не могли быть найдены, если бы рассматривался один вопрос, например только улучшение теплоснабжения.

Наиболее эффективная работа получается, если мы завязываем в один узел управления двигатели вентиляторов дымососа и наддува. В этом случае автоматика поддерживает самый эффективный режим горения котла, когда в наилучших пропорциях сочетаются расходы воздуха и газа. Автоматика позволяет учесть все особенности котла, влияние погоды, режим работы горелки. Привод позволяет автоматически поддерживать баланс смеси газа и воздуха в оптимальном режиме, тем самым повышается КПД котла.

Мы постоянно отслеживаем ситуацию на рынке и предлагаем к установке привод, наилучший на данный момент по соотношению цена-качество. Выбираем логические контроллеры привода, позволяющие внедрять нетиповые решения и позволяющие не только регулировать режимы работы, но и видеть их на экране компьютера.

Устанавливается частотный привод, как правило, в помещении электрощитовой, на месте старых коммутационных аппаратов или рядом с ними. Все регуляторы и органы управления выводятся на щит, устанавливаемый возле котла, на рабочем месте оператора. Для монтажа привода требуется примерно четыре часа, и примерно сутки для наладки и установки режимов. В стоимость установки привода входит замена двигателя, монтажные работы, наладка и т. д.

В случае отказа частотного привода котельную можно перевести в ручной режим или в дореформенный режим, так как все механизмы шиберов мы не демонтируем, а оставляем в состоянии готовности (если этого желает заказчик). Пока таких случаев не было - частотно-регулируемый привод показывает себя очень надежным и эффективным устройством.

© 2012 «Оматис»