ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЕ АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
Известно, что удельный расход энергии, приходящейся на единицу валового продукта в Узбекистане, в несколько раз выше, чем в ведущих странах мира. На промышленных предприятиях основные механизмы и агрегаты оснащены электроприводом, главная функция которого состоит в преобразовании электрической энергии в энергию механическую. На долю электропривода приходится до 65 % электроэнергии, потребляемой промышленностью и другими отраслями производств.
Наиболее высоким потенциалом энергосбережения, ввиду продолжительного режима работы и массового применения, обладают производственные механизмы и агрегаты, работающие с изменяющейся производительностью. К таким производственным механизмам в первую очередь относятся турбомеханизмы, в частности, насосные агрегаты [1, 2].
Подавляющее большинство насосных агрегатов оснащены асинхронными двигателями (АД) с к.з. ротором. Простота их конструкции и сравнительно невысокая стоимость сочетаются с низкими эксплуатационными показателями, такими как невозможность регулирования скорости при питании двигателя непосредственно от сети и потребление из сети не только активной, но и реактивной мощности. К существенным недостаткам асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором относится также большой пусковой ток, превышающий в 6 -7 раз номинальное значение тока статора.
Недостатки АД с к.з. ротором устраняются при его использовании в составе регулируемого привода совместно с преобразователем частоты (ПЧ). Преобразователи частоты позволяют изменять в широких пределах частоту вращения АД и благодаря этому регулировать производительность насосных агрегатов. Так как в них регулируется поток электрической энергии, то достигается энергосбережение и одновременно продлевается рабочий ресурс оборудования; при этом устраняется полностью или частично необходимость в механических регулирующих устройствах.
В насосных агрегатах активная мощность и энергия, потребляемая асинхронным электроприводом, пропорциональны частоте вращения в третьей степени [1, 2]. При частотном управлении АД насосного агрегата, использование экономичного закона управления частоты (закон М. Костенко) позволяет поддержать перегрузочную способность по моменту двигателя равной для номинального режима во всем диапазоне регулирования частоты
На рис. 1 представлен график изменения напряжения статора частотнорегулируемого АД (тип А4-457-УХ-8У3, РН = 500 кВт) насосного агрегата (тип Д3200-75-0- УХЛ4 с соответствующими технологическими параметрами: Q = 2500 м3/с, Н = 60 м, n = 730 об/мин.) работающего на магистрали АПО «Узметкомбинат» в функции частоты при питании двигателя от ПЧ.
Как видно из графика (рис. 2), если управление АД насосного агрегата осуществляется от ПЧ при регулировании частоты удается снизить частоту напряжения на двигателе от 50 Гц хотя бы до 40 Гц, то в этом случае потребление активной мощности уменьшается почти в 2 раза.
На рис.3 представлены зависимости потребляемой активной мощности АД насосного агрегата в функции подачи Pj = (Q ) при дроссельном (кривая 1) и частотном регулировании (кривая 2). Экономия электроэнергии при внедрении частотнорегулируемого асинхронного электропривода обеспечивает поддержание постоянного давления H в системе независимо от расхода, что позволяет избегать ненужных избытков давления, свойственных дроссельному регулированию.
Таким образом, применение частотно-регулируемого АД для насосных агрегатов дает возможность оптимизировать режим работы технологического оборудования и максимальный эффект энергосбережения, что обеспечивает ресурсосберегающий режим эксплуатации как технологического, так и электрического оборудования при значительно сниженных нагрузках и динамических воздействиях, которые, в свою очередь, способствуют продлению в несколько раз ресурса работы оборудования и уменьшению снижению эксплуатационных затрат на ремонт [2].