Mainīga elektriskā piedziņa kā enerģijas taupīšanas līdzeklis
Pāreja no neregulētas elektriskās piedziņas uz regulējamu ir viens no galvenajiem enerģijas taupīšanas veidiem elektriskajā piedziņā un tehnoloģiskajā jomā ar elektriskās piedziņas palīdzību.
Parasti nepieciešamību kontrolēt ražošanas mehānismu elektrisko piedziņu ātrumu vai griezes momentu nosaka tehnoloģiskā procesa prasības. Piemēram, griezēja padeves ātrums nosaka sagataves apstrādes tīrību uz virpas, lifta ātruma samazināšana ir nepieciešama precīzai kabīnes pozicionēšanai pirms apstāšanās, nepieciešamību pielāgot tinuma vārpstas griezes momentu nosaka ievainotā materiāla pastāvīga spriedzes spēka uzturēšanas apstākļi utt.
Taču ir virkne mehānismu, kas neprasa ātruma maiņu atbilstoši tehnoloģiskajiem apstākļiem vai regulēšanai tiek izmantotas citas (neelektriskas) tehnoloģiskā procesa parametru ietekmēšanas metodes.
Pirmkārt, tie ietver nepārtrauktas transportēšanas mehānismus cieto, šķidro un gāzveida produktu pārvietošanai: konveijeri, ventilatori, ventilatori, sūkņu bloki. Šiem mehānismiem šobrīd parasti tiek izmantotas neregulētas asinhronās elektriskās piedziņas, kas iedarbina darba ķermeņus nemainīgā ātrumā neatkarīgi no mehānismu slodzes. Daļējā slodzē darbības režīmus ar nemainīgu ātrumu raksturo palielināts īpatnējais enerģijas patēriņš salīdzinot ar nominālo režīmu.
NSC veiktspējas samazināšanās, konveijera efektivitāte samazinās, jo relatīvā patērētās jaudas daļa pārvar dīkstāves momentu. Ekonomiskāks ir mainīga ātruma režīms, kas nodrošina tādu pašu veiktspēju, bet ar nemainīgu vilkšanas piepūles komponentu.
attēlā. 1 parāda motora vārpstas jaudas atkarības konveijeram ar tukšgaitas momentu Mx = 0, ЗМв nemainīgiem (v — const) un regulējamiem (Fg = const) kravu kustības ātrumiem. Attēlā iekrāsotais laukums attēlo enerģijas ietaupījumus, kas iegūti ar ātruma regulēšanu.
Rīsi. 1. Elektromotora vārpstas jaudas atkarība no konveijera veiktspējas
Tātad, ja konveijera ātrums tiek samazināts līdz 60% no nominālās vērtības, tad motora vārpstas jauda samazināsies par 10% salīdzinājumā ar nominālo vērtību. Ātruma regulēšanas efekts ir lielāks, jo lielāks ir tukšgaitas griezes moments, un jo vairāk tas samazina konveijera veiktspēju.
Nepārtraukto transporta mehānismu ātruma samazināšana ar nepietiekamu slodzi ļauj veikt nepieciešamo darbu apjomu ar mazāku īpatnējo enerģijas patēriņu, t.i., atrisināt tīri ekonomisku enerģijas patēriņa samazināšanas problēmu produktu pārvietošanas tehnoloģiskajā procesā.
Parasti, samazinoties šādu mehānismu ātrumam, rodas arī ekonomisks efekts, pateicoties tehnoloģisko iekārtu darbības īpašību uzlabošanai. Tātad, samazinoties ātrumam, samazinās konveijera korpusa nodilums, palielinās cauruļvadu un veidgabalu kalpošanas laiks šķidruma un gāzu padeves iekārtu radītā spiediena samazināšanās dēļ, kā arī tiek novērsts šo produktu pārmērīgais patēriņš.
Tehnoloģiju jomā efekts nereti izrādās ievērojami lielāks nekā pateicoties enerģijas ietaupījumam, tāpēc principiāli nepareizi ir lemt par vadāmas elektriskās piedziņas izmantošanas lietderīgumu šādiem mehānismiem, izvērtējot tikai enerģētisko aspektu.
Lāpstas mašīnu ātruma kontrole.
Centrbēdzes mehānismi šķidrumu un gāzu padevei (ventilatori, sūkņi, ventilatori, kompresori) ir galvenie vispārējie industriālie mehānismi ar vislielāko potenciālu visā valstī būtiski samazināt īpatnējo enerģijas patēriņu. Centrbēdzes mehānismu īpašā pozīcija ir izskaidrojama ar to masivitāti, lielo jaudu, kā likums, ar ilgu darbības režīmu.
Šie apstākļi nosaka šo mehānismu ievērojamo īpatsvaru valsts energobilancē.Sūkņu, ventilatoru un kompresoru piedziņas motoru kopējā uzstādītā jauda ir aptuveni 20% no visu elektrostaciju jaudas, savukārt ventilatori vien patērē aptuveni 10% no visas valstī saražotās elektroenerģijas.
Centrbēdzes mehānismu darbības īpašības ir attēlotas kā galvas H atkarības no plūsmas ātruma Q un jaudas P no plūsmas ātruma Q. Stacionārā darbības režīmā centrbēdzes mehānisma radītā galva tiek līdzsvarota ar spiediens hidro- vai aerodinamiskajā tīklā, kurā tas piegādā šķidrumu vai gāzi.
Spiediena statisko komponenti sūkņiem nosaka — pēc ģeodēziskās starpības starp lietotāja un sūkņa līmeņiem; faniem — dabas pievilcība; ventilatoriem un kompresoriem — no saspiestās gāzes spiediena tīklā (rezervuārā).
Sūkņa un tīkla Q-H raksturlielumu krustpunkts nosaka parametrus H-Hn un Q — Qn. Sūkņa, kas darbojas ar nemainīgu ātrumu, plūsmas ātruma Q regulēšanu parasti veic ar vārstu pie izejas, un tas izraisa tīkla raksturlielumu izmaiņas, kā rezultātā plūsmas ātrums QA * <1 atbilst krustošanās punkts ar sūkņa raksturlielumu.
Rīsi. 2. Sūknēšanas iekārtas Q-H raksturlielumi
Pēc analoģijas ar elektriskām ķēdēm plūsmas regulēšana caur vārstu ir līdzīga strāvas regulēšanai, palielinot ķēdes elektrisko pretestību. Acīmredzot šī regulēšanas metode no enerģētikas viedokļa nav efektīva, jo to pavada neproduktīvi enerģijas zudumi regulējošajos elementos (rezistorā, vārstā). Vārsta zudumu raksturo iekrāsotais laukums attēlā. 1.
Tāpat kā elektriskā ķēdē, ekonomiskāk ir regulēt enerģijas avotu, nevis tā lietotāju. Šajā gadījumā slodzes strāva elektriskajās ķēdēs samazinās avota sprieguma samazināšanās dēļ. Hidrauliskajos un aerodinamiskajos tīklos līdzīgu efektu iegūst, samazinot mehānisma radīto spiedienu, kas tiek realizēts, samazinot tā lāpstiņriteņa ātrumu.
Mainoties ātrumam, mainās centrbēdzes mehānismu darbības raksturlielumi saskaņā ar līdzības likumiem, kuriem ir šāda forma: Q * = ω *, H * = ω *2, P * = ω *3
Sūkņa lāpstiņriteņa ātrums, pie kura tā raksturlielums šķērsos punktu A:
Sūkņa patērētās jaudas izteiksme ātruma regulēšanas laikā ir šāda:
Momenta kvadrātiskā atkarība no ātruma ir raksturīga galvenokārt ventilatoriem, jo galvas statiskā sastāvdaļa, ko nosaka dabiskā vilce, ir ievērojami mazāka par Hx. Tehniskajā literatūrā dažreiz tiek izmantota aptuvenā momenta atkarība no ātruma, kas ņem vērā šo centrbēdzes mehānisma īpašību:
M* = ω *n
kur n = 2 pie Hc = 0 un nHc> 0. Aprēķini un eksperimenti liecina, ka n=2 — 5 un tā lielās vērtības ir raksturīgas kompresoriem, kas darbojas tīklā ar ievērojamu pretspiedienu.
Sūkņa darbības režīmu analīze pie nemainīga un mainīga ātruma parāda, ka enerģijas pārpalikums pie ω= const izrādās ļoti būtisks. Piemēram, sūkņa darbības režīmu aprēķina rezultāti ar parametriem ir parādīti zemāk Hx * = 1,2; Px*= 0,3 tīklā ar atšķirīgu pretspiedienu Зс:
Dotie dati liecina, ka vadāmā elektriskā piedziņa var būtiski samazināt patērētās elektroenerģijas patēriņu: pirmajā gadījumā līdz 66%, otrajā gadījumā līdz 41%. Praksē šis efekts var izrādīties vēl lielāks, jo dažādu iemeslu dēļ (vārstu neesamība vai nepareiza darbība, manuāla iedarbināšana) regulēšana ar vārstiem vispār netiek piemērota, kas izraisa ne tikai elektroenerģijas patēriņa pieaugumu, bet arī pārmērīgas pūles un izmaksas hidrauliskajā tīklā.
Vienreizējas darbības centrbēdzes mehānismu enerģētikas jautājumi tīklā ar nemainīgiem parametriem tika apspriesti iepriekš. Praksē paralēli darbojas centrbēdzes mehānismi, un tīklam bieži ir mainīgi parametri. Piemēram, kalnrūpniecības tīkla aerodinamiskā pretestība mainās, mainoties sienu garumam, ūdensapgādes tīklu hidrodinamisko pretestību nosaka ūdens patēriņa režīms, kas mainās dienas laikā utt.
Ar paralēlu centrbēdzes mehānismu darbību ir iespējami divi gadījumi:
1) visu mehānismu ātrums tiek regulēts vienlaicīgi un sinhroni;
2) tiek regulēts viena mehānisma vai mehānismu daļas ātrums.
Ja tīkla parametri ir nemainīgi, tad pirmajā gadījumā visus mehānismus var uzskatīt par vienu ekvivalentu, kuram ir derīgas visas iepriekš minētās attiecības. Otrajā gadījumā mehānismu neregulējamās daļas spiediens uz regulējamo daļu ietekmē tāpat kā pretspiediens un ir ļoti būtisks, tāpēc elektroenerģijas ietaupījums šeit nepārsniedz 10-15% no nominālās jaudas. no mašīnas.
Mainīgi tīkla parametri ievērojami sarežģī centrbēdzes mehānismu sadarbības ar tīklu analīzi. Šajā gadījumā vadāmās elektriskās piedziņas energoefektivitāti var noteikt apgabala veidā, kura robežas atbilst tīkla parametru robežvērtībām un centrbēdzes mehānisma ātrumam.
Skatīt arī par šo tēmu: VLT AQUA Drive frekvences pārveidotāji sūkņu agregātiem