Частотные преобразователи

Частотные преобразователи

Частотные преобразователи - это устройство, которое управляет частотой вращения ротора синхронного или асинхронного электродвигателя. ЧРП состоит собственно из самого электродвигателя и частотного преобразователя.

Компания ООО «ВТС – Сервис» предлагает Вам рассмотреть возможность применения на Вашем производстве частотного регулирования. Применение частотных регуляторов имеет ряд существенных преимуществ и позволит экономить деньги не только полученные за счет экономии электроэнергии, уменьшения затрат обслуживания оборудования и экономии перекачиваемых веществ, но и значительно повысит рабочий ресурс эксплуатируемого оборудования (насосов, вентиляторов, двигателей, пускорегулирующей арматуры, трубопроводов и т.д.).

Основные преимущества частотного преобразователя.

1.Плавное регулирование скорости вращения электродвигателя позволяет, в большинстве случаев, отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей, упрощает управляемую механическую (технологическую) систему, повышает ее надежность, снижает эксплуатационные затраты.

2.Обеспечивает плавный пуск двигателя без повышения пусковых токов и механических ударов, плавное торможение. Появляется возможность снижения мощности приводных двигателей.

Экономия электроэнергии при использовании регулируемого электропривода для насосов в среднем составляет 50 – 75% от мощности, потребляемой насосами при дроссельном регулировании.

Это определило повсеместное внедрение в промышленно развитых странах регулируемого привода насосных агрегатов.

Область применения:

• насосы горячей и холодной воды в системах водо- и теплоснабжения, вспомогательного оборудования, ТЭС, ТЭЦ и котлоагрегатов, канализации;
• песковые и пульповые насосы в технологических линиях;
• системы вентиляции и кондиционирования, компрессорные установки;
• рольганги, конвейеры, транспортеры и др. транспортирующие механизмы;
• дозаторы и питатели, дробилки, мельницы, мешалки, экструдеры, центрифуги различного типа;
• линии производства пленки, картона и других ленточных материалов,
электроприводы станочного оборудования.

Системы управления на базе частотных преобразователей могут иметь любые
технологически требуемые функции.

Все это и многое другое говорит о неоспоримых экономических и технологических преимуществах применения частотного оборудования.

Наши специалисты помогут Вам подобрать и настроить наиболее подходящий к Вашим условиям частотный преобразователь.
Ждем Вас в рядах наших постоянных клиентов.

Перечень сокращений:
АС ЧРП Автоматизированная система частотного регулирования электроприводов
KPDfc Коэффициент полезного действия преобразователя частоты
KPDpump Коэффициент полезного действия насоса
KPDmotor Коэффициент полезного действия двигателя
ПЧ Преобразователь частоты
АСУТП Автоматизированная система управления технологическим процессом
Ксбер Коэффициент дополнительного ресурсосбережения

В расчете рассматривается не только экономия, полученная благодаря уменьшению потребления электроэнергии, а так же рассматриваются дополнительные факторы окупаемости, такие как снижения затрат на обслуживание эксплуатируемого оборудования (насос или вентилятор, двигатель, пуско-регулирующая аппаратура, трубопроводы, клапаны и т.д.), экономия перекачиваемого вещества (воды) и т.д. Данные факторы учитываются использованием коэффициента дополнительного ресурсосбережения (ксбер=1.2-1.35) приведенного в инструкции по расчету экономической эффективности применения ЧРП, составленной совместными усилиями АО ВНИИЭ и Московским Энергетическим Институтом.
Данная методика согласованна и утверждена заместителем топлива и энергетики РФ В.В. Бушуевым, а так же начальником Главгосэнергонадзора Б.П. Варнавским. Приведенная методика расчета эффективности учитывает только гарантированную экономию электроэнергии, основанную на разности потребления электроэнергии при различных способах регулирования скорости вращения приводного механизма (в данном случае между дросселированием и частотным регулированием). Хотя в реальных условиях, величина экономии является обычно значительно больше, в связи с множеством различных факторов, одним из которых является выбор электродвигателя со значительным запасом по мощности.
Кроме того, внедрение системы регулирования скорости вращения обладает дополнительными преимуществами, что так же учитывает коэффициент дополнительного ресурсосбережения ксбер:

1. Автоматическое поддержание технологического параметра, что значительно повышает качество конечного продукта. Оценка повышения качества продукта возможна только экспертами предприятия после внедрения АС ЧРП.

2. Плавный пуск и останов агрегата, что приводит к ряду дополнительных преимуществ по отношению к нерегулируемому приводу:
• Снижение пусковых нагрузок на агрегаты приводят к увеличению их срока службы – значительно повышается ресурс электродвигателя, центробежного механизма, трубопроводов и клапанов (нет гидравлического удара).
• При плавном пуске агрегата величина пускового тока может не превышать величины номинального тока двигателя, что снижает нагрузки на пускорегулирующую аппаратуру и электрическую сеть.

3. Преобразователь частоты помимо функции регулирования скорости электродвигателя осуществляет функцию защиты электродвигателя и приводного механизма. Уставки защит определяются пользователем.
• «Электрические» защиты – контроль фаз питающей сети, контроль фаз электродвигателя, перегрузка по току, перенапряжение / низкое напряжение в сети, короткое замыкание на выходе, замыкание на землю.
• Защиты механики: защита от заклинивания электродвигателя / насосного агрегата, защита от недогрузки (например, при отсутствии газа в входной магистрали, защита от перегрева электродвигателя.
Для расчета экономической эффективности воспользуемся аналитической зависимостью между параметрами Q и Н насоса:

Hpi = Hmax - (Qi / Qn)2 x (Hmax- Hn), (1)
где:
Нpi - напор, создаваемый насосом, м;
Нmax - максимальный напор насоса (при Q=0), м;
Нn - номинальный напор насоса, м;
Qi - подача, м3/час;
Qn - номинальная подача насоса, м3/час.

Воспользуемся для расчетов также аналитической зависимостью между параметрами Q и H гидравлической системы:
HSi = Hстат. + (Qi / Qn)2 x (Hn - Hстат.), (2)
где:
Нsi - напор в системе, м.в.с.;
Нстат. - статический напор в трубопроводе, м.в.с.

Мощность, потребляемая центробежным насосом, находится по формуле:
Pнасоса=Q x H x p x g / (3600 х ); (3)
где:
Рнасоса - мощность, потребляемая насосом, кВт;
Q - подача, м3/час;
Н - напор, м;
p - плотность жидкой среды, кг/дм3 (примем p =1, в случае воды);
g - ускорение свободного падения, м/с2;
• на пускорегулирующую аппаратуру и электрическую сеть.

Мощность, потребляемая насосом при частотном регулировании, расчитывается по формуле:
PПЧ = Qi x H x p x g / (3600 х насоса х двиг. х kдвиг. х ПЧ); (4)
где:
РПЧ - мощность, потребляемая при частотном регулировании, кВт;
Н - напор, потдерживаемый насосом, м;
p - плотность жидкой среды, кг/дм3 (примем p=1, в случае воды);
g - ускорение свободного падения, м/с2;
насоса - КПД насоса;
двиг. - КПД двигателя при номинальной частоте вращения;
kдвиг. - коррекционный коэффициент КПД двигателя;
ПЧ - КПД преобразователя частоты.

Значение КПД, используемое в формуле, определяется по введенному значению с поправкой, учитывающей режим работы.

При регулировании расхода изменением скорости насоса точка, характеризующая технологический процесс, перемещается по кривой Hsi. При дросселировании насос работает при постоянной скорости, и та же точка перемещается по характеристике насоса Hpi.

В процессе вычислений введенные данные обрабатываются в соответствии с приведенными формулами. Как видно из формул, полный КПД системы зависит от КПД насоса, устройства привода, электродвигателя и способа регулирования. Последняя зависимость учитывается с помощью эмпирических поправочных коэффициентов.

Коррекционный коэффициент КПД двигателя kдвиг. находится по следующей формуле:

kдвиг. = (Qi / Qn)0.2-0.2*(Нstst/Hn) ; (5)
Мощность, потребляемая насосом при дроссельном регулировании, расчитывается следующим образом:
Pдросс. = Qi x Hpi x p x g / (3600 х насоса х kнасоса х двиг..); (6)
где:
kнасоса - коррекционный коэффициент КПД насоса.

Коррекционный коэффициент КПД насоса kнасоса находится по следующей формуле:
kнасоса = Qi x (2.4 - 1.44 x (Qi / Qn)) / Qn. (7)

Потребление энергии насосной при частотном регулировании в кВтч, за год:
EПЧ = (Ti x PПЧ); (8)
где:
Ti - время работы насоса при расходе Qi, час.

Потребление энергии насосной при дроссельном регулировании в кВтч, за год:
Eдросс. = (Ti x Pдросс.).
(9)
Общая экономия электроэнергии в кВтч, за год;
E = Eдросс. - EПЧ. (10)
Годовая стоимость электроэнергии, сэкономленной при введении частотного регулирования взамен дросселирования:

SЭлектр. = E x a; (11)
где:
а - стоимость электроэнергии, руб. за 1 кВтч.
Также в расчетах используются так называемые, характеристики пропорциональности турбомеханизмов - зависимости основных параметров механизма - напора Н и расхода Q от изменения скорости вращения n турбомеханизма. Данные характеристики используются для расчетов при регулировании частоты вращения и работе на сеть с постоянными параметрами.
Q1/Qi = n1/ni (12);
H1/Hi = (n1/ni)2 (13).

Стоимость 1 кВт./час. составляет 4,38 руб.

Годовое потреблении электроэнергии при работе одного насоса Д800-57 составит W1=1 328 952 кВт/час.
3. Потребление электроэнергии при работе двух насосов NB150-400/375 и поддерживать необходимый расход преобразователями частоты: Поскольку в работе одновременно находятся два насоса, то производительность каждого должна составлять 50% от общей.

Годовое потреблении электроэнергии при работе каждого насоса NB150-400/375 составитW2=249 720 кВт/час при регулировании производительности преобразователями частоты.

4.Итоговая стоимость сэкономленнойэлектроэнергии:

Экономия электроэнергии составит
W1-2хW2=1 328 952-2х249 720 =829 512 кВт/час в год.
Стоимость сэкономленной электроэнергии в год составит 3 633 262 руб.

5.Срок окупаемости:
4 349 200/3 633 262=1,2 (года)