Kintamoji elektros pavara kaip energijos taupymo priemonė

Perėjimas nuo nereguliuojamos elektrinės pavaros prie reguliuojamos yra vienas iš pagrindinių būdų taupyti energiją elektrinėje pavaroje ir technologinėje srityje naudojant elektrinę pavarą.

Paprastai poreikį kontroliuoti gamybos mechanizmų elektrinių pavarų greitį ar sukimo momentą lemia technologinio proceso reikalavimai. Pavyzdžiui, pjaustytuvo padavimo greitis lemia ruošinio apdirbimo tekinimo staklėmis švarumą, norint tiksliai nustatyti automobilio padėtį prieš sustojimą, reikia sumažinti lifto greitį, o apvijos veleno sukimo momento reguliavimo poreikį lemia nuolatinės sužeistos medžiagos įtempimo jėgos palaikymo sąlygos ir kt.

Tačiau yra nemažai mechanizmų, kurie nereikalauja greičio keitimo pagal technologines sąlygas arba reguliavimui naudojami kiti (neelektriniai) technologinio proceso parametrų įtakos būdai.

Visų pirma, jie apima nuolatinius transportavimo mechanizmus kietiems, skystiems ir dujiniams produktams perkelti: konvejeriai, ventiliatoriai, ventiliatoriai, siurblių agregatai. Šiems mechanizmams šiuo metu paprastai naudojamos nereguliuojamos asinchroninės elektrinės pavaros, kurios darbinius kūnus juda pastoviu greičiu, nepriklausomai nuo mechanizmų apkrovos. Esant dalinei apkrovai, darbo režimams esant pastoviam greičiui būdingas padidėjęs specifinis energijos suvartojimas palyginti su nominaliu režimu.

Sumažėjus NSC našumui, mažėja konvejerio efektyvumas, nes santykinė suvartojamos galios dalis įveikia tuščiosios eigos momentą. Ekonomiškesnis yra kintamo greičio režimas, užtikrinantis tą patį našumą, bet su pastovia traukimo jėga.

Fig. 1 parodytos variklio veleno galios priklausomybės konvejeriui, kurio tuščiosios eigos momentas Mx = 0, ЗМв pastoviems (v — const) ir reguliuojamiems (Fg = const) krovinių judėjimo greičiams. Paveikslėlyje tamsintas plotas rodo energijos sutaupytą greitį.

Ryžiai. 1. Elektros variklio veleno galios priklausomybė nuo konvejerio veikimo

Taigi, jei konvejerio greitis sumažinamas iki 60% vardinės vertės, variklio veleno galia sumažės 10%, palyginti su vardine verte. Greičio reguliavimo poveikis yra didesnis, tuo didesnis tuščiosios eigos sukimo momentas ir tuo labiau sumažėja konvejerio našumas.

Nepertraukiamo transporto mechanizmų greičio sumažinimas su perkrova leidžia atlikti reikiamą darbų kiekį su mažesnėmis savitosios energijos sąnaudomis, t.y., išspręsti grynai ekonominę energijos suvartojimo mažinimo problemą gaminių perkėlimo technologiniame procese.

Paprastai, sumažėjus tokių mechanizmų greičiui, atsiranda ir ekonominis efektas dėl technologinės įrangos eksploatacinių charakteristikų pagerėjimo. Taigi, mažėjant greičiui, mažėja konvejerio korpuso susidėvėjimas, pailgėja vamzdynų ir jungiamųjų detalių tarnavimo laikas, nes sumažėja skysčių ir dujų tiekimo mašinų sukuriamas slėgis, taip pat pašalinamas perteklinis šių gaminių suvartojimas.

Efektas technikos srityje dažnai pasirodo esąs ženkliai didesnis nei dėl energijos taupymo, todėl iš esmės klaidinga nuspręsti, ar tokiems mechanizmams tikslinga naudoti valdomą elektros pavarą, vertinant tik energetinį aspektą.

Kastuvinių mašinų greičio reguliavimas.

Išcentriniai skysčių ir dujų tiekimo mechanizmai (ventiliatoriai, siurbliai, ventiliatoriai, kompresoriai) yra pagrindiniai bendrieji pramoniniai mechanizmai, turintys didžiausią potencialą visoje šalyje žymiai sumažinti savitąsias energijos sąnaudas. Ypatinga išcentrinių mechanizmų padėtis paaiškinama jų masyvumu, didele galia, kaip taisyklė, su ilgu darbo režimu.

Šios aplinkybės lemia didelę šių mechanizmų dalį šalies energetiniame balanse.Siurblių, ventiliatorių ir kompresorių pavarų variklių bendra instaliuota galia sudaro apie 20% visų elektrinių galios, o vien ventiliatoriai suvartoja apie 10% visos šalyje pagaminamos elektros energijos.

Išcentrinių mechanizmų veikimo savybės pateikiamos kaip galvutės H priklausomybės nuo srauto Q ir galios P ​​nuo srauto greičio Q. Esant stacionariam veikimo režimui, išcentrinio mechanizmo sukurta galvutė subalansuojama hidro- arba aerodinaminio tinklo, kuriame jis tiekia skystį arba dujas, slėgis.

Siurblių statinis slėgio komponentas nustatomas pagal geodezinį vartotojo ir siurblio lygių skirtumą; gerbėjams — gamtos trauka; ventiliatoriams ir kompresoriams – nuo ​​suslėgtų dujų slėgio tinkle (rezervuare).

Siurblio ir tinklo Q-H charakteristikų susikirtimo taškas lemia parametrus H-Hn ir Q — Qn. Siurblio, veikiančio pastoviu greičiu, srauto Q reguliavimas paprastai atliekamas vožtuvu prie išleidimo angos ir dėl to pasikeičia tinklo charakteristikos, dėl kurių srautas QA * <1 atitinka sankirtos taškas su siurblio charakteristika.

Ryžiai. 2. Siurbimo įrenginio Q-H charakteristikos

Analogiškai su elektros grandinėmis, srauto reguliavimas per vožtuvą yra panašus į srovės valdymą didinant grandinės elektrinę varžą. Akivaizdu, kad šis valdymo būdas nėra efektyvus energijos požiūriu, nes jį lydi neproduktyvūs energijos nuostoliai reguliavimo elementuose (rezistorius, vožtuvas). Vožtuvo praradimas apibūdinamas užtemdytu plotu 1 pav. 1.

Kaip ir elektros grandinėje, ekonomiškiau reguliuoti energijos šaltinį, o ne jo vartotoją. Tokiu atveju apkrovos srovė elektros grandinėse mažėja dėl sumažėjusios šaltinio įtampos. Hidrauliniuose ir aerodinaminiuose tinkluose panašus efektas gaunamas sumažinus mechanizmo sukuriamą slėgį, kuris realizuojamas sumažinus jo sparnuotės greitį.

Keičiantis greičiui, išcentrinių mechanizmų veikimo charakteristikos keičiasi pagal panašumo dėsnius, kurie turi tokią formą: Q * = ω *, H * = ω *2, P * = ω *3

Siurblio sparnuotės greitis, kuriuo jo charakteristika pereis per tašką A:

Siurblio suvartojamos galios, reguliuojant sukimosi greitį, išraiška yra tokia:

Kvadratinė momento priklausomybė nuo greičio būdinga daugiausia ventiliatoriams, nes statinis galvos komponentas, nulemtas natūralios traukos, yra žymiai mažesnis nei Hx. Techninėje literatūroje kartais naudojama apytikslė momento priklausomybė nuo greičio, atsižvelgiant į šią išcentrinio mechanizmo savybę:

M* = ω *n

kur n = 2, kai Hc = 0 ir nHc> 0. Skaičiavimai ir eksperimentai rodo, kad n=2 – 5, o didelės jo reikšmės būdingos kompresoriams, dirbantiems tinkle su dideliu priešslėgiu.

Siurblio darbo režimų, esant pastoviam ir kintamam greičiui, analizė rodo, kad energijos perteklius, esant ω= const, yra labai reikšmingas. Pavyzdžiui, siurblio darbo režimų su parametrais skaičiavimo rezultatai pateikiami žemiau Hx * = 1,2; Px*= 0,3 tinkle su skirtingu priešslėgiu Зс:

Pateikti duomenys rodo, kad valdoma elektros pavara gali žymiai sumažinti suvartojamos elektros energijos sąnaudas: pirmuoju atveju iki 66%, antruoju – iki 41%. Praktiškai šis efektas gali pasirodyti dar didesnis, nes dėl įvairių priežasčių (vožtuvų nebuvimo ar gedimo, rankinio įjungimo) reguliavimas vožtuvais iš viso netaikomas, o tai lemia ne tik elektros energijos suvartojimo padidėjimą, bet ir dėl pernelyg didelių pastangų ir išlaidų hidrauliniame tinkle.

Vieno veikimo išcentrinių mechanizmų energetiniai klausimai tinkle su pastoviais parametrais buvo aptarti aukščiau. Praktikoje lygiagrečiai veikia išcentriniai mechanizmai, o tinklas dažnai turi kintamus parametrus. Pavyzdžiui, kasybos tinklo aerodinaminė varža kinta keičiantis sienų ilgiui, vandentiekio tinklų hidrodinaminė varža priklauso nuo vandens vartojimo režimo, kuris kinta dienos metu ir kt.

Lygiagrečiai veikiant išcentriniams mechanizmams, galimi du atvejai:

1) visų mechanizmų greitis reguliuojamas vienu metu ir sinchroniškai;

2) reguliuojamas vieno mechanizmo ar mechanizmų dalies greitis.

Jei tinklo parametrai yra pastovūs, tai pirmuoju atveju visi mechanizmai gali būti laikomi vienu ekvivalentu, kuriam galioja visi aukščiau pateikti ryšiai. Antruoju atveju nereguliuojamos mechanizmų dalies slėgis reguliuojamajai daliai turi tokį patį poveikį kaip ir priešslėgis ir yra labai reikšmingas, todėl elektros energijos taupymas čia neviršija 10-15% vardinės galios. mašinos.

Kintami tinklo parametrai labai apsunkina išcentrinių mechanizmų bendradarbiavimo su tinklu analizę. Šiuo atveju valdomos elektrinės pavaros energijos vartojimo efektyvumą galima nustatyti kaip sritį, kurios ribos atitinka tinklo parametrų ribines vertes ir išcentrinio mechanizmo greitį.

Taip pat žiūrėkite šia tema: VLT AQUA Drive dažnio keitikliai siurblių agregatams