CC BY
9Д.В. Прилепский
АНАЛИЗ РАБОТЫ ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАСОСНЫХ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК НА ПРЕДПРИЯТИИ ОАО «ВОЛГОГРАДНЕФТЕМАШ»
В статье рассматриваются вопросы регулирования производительности вентиляционных установок. Предложены способы снижения энергозатрат при эксплуатации электроприводов, которые позволят оценить экономическую эффективность от внедрения технологического оборудования.
Ключевые слова: электропривод, вентиляционная установка, частотно-регулируемый привод.
ОАО «Волгограднефтемаш» является одним из крупнейших производителей оборудования нефтяной, химической и энергетической отраслей, как в России, так и за рубежом. Для реализации поставленных задач на предприятии задействованы огромные энергетические ресурсы.
Электроприводы станков, дутьевых вентиляторов, дымососов, сетевых и циркуляционных насосов являются основными потребителями электроэнергии на предприятии. Поэтому применение различных энергоэффективных схем регулирования технологического оборудования остается актуальной проблемой для повышения рентабельности изготовляемой продукции ОАО «Волгограднефтемаш».
Целью данного исследования является анализ применяемого в настоящее время частотно-регулируемого привода на технологическом оборудовании предприятия ОАО «Волгограднефтемаш», установление принципов его регулирования и оценка качества электрической энергии.
Основной задачей при работе дымососов и дутьевых вентиляторов технологического оборудования является поддержание производительности на разных режимах или плавное регулирование в широком диапазоне. На вентиляционных установках для этих целей применяют различные способы регулирования: дросселирование, использование направляющих аппаратов или изменение частоты вращения рабочего колеса вентилятора [1].
С точки зрения энергосбережения регулирование частоты вращения рабочих колес дымососов и дутьевых вентиляторов является самым оптимальным способом изменения производительности вентиляционного оборудования. Это достигается посредством применения частотно-регулируемого привода (ЧРП).
Известно, что изменение частоты вращения рабочего колеса вентилятора приводит к пропорциональному изменению производительности вентиляционного оборудования, т.е. п\/п2 =Х\/Х2, тогда как давление вентилятора изменится в (п\/п2)2, а потребляемая мощность - в (п\/п2)3. Оценка применения ЧРП в сравнении с другими способами регулирования вентиляционного оборудования (дросселирование или применение направляющего аппарата) является самым энергоэффективным способом [2].
Частотно-регулируемый привод содержит асинхронный двигатель и преобразователь частоты (ПЧ). Принцип его работы заключается в двойном преобразовании электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в звене постоянного тока, сглаживается фильтром, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Для формирования синусоидального переменного напряжения используют автономный инвертор, который формирует электрическое напряжение заданной формы на обмотках электродвигателя методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В качестве электронных ключей в инверторах применяются биполярные транзисторы с изолированным затвором ЮБТ [3].
Анализ применения ЧРП показывает негативное влияние на качество электрической энергии, а также на работу других потребителей электроэнергии. Частотные приводы являются источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электродвигателе, приводят к их перегреву и снижению момента, вызывают сильные помехи в питающей сети, а применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы и габаритов ЧРП, а также понижению КПД системы в целом.
© Прилепский Д.В., 2021.
Научный руководитель: Николаева Светлана Ивановна - кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, Россия.
Так на предприятии при мониторинге суточного потребления электрической энергии были выявлены негативные факторы, снижающие КПД энергетической системы объекта:
- броски тока (372,43А - 88,36%);
- наличие высших гармоник и электромагнитных помех (3 гарм. - 7,5А, 5 гарм. - 15А, 7 гарм. -
10А);
- низкий коэффициент мощности PF - 0,37.
Высшие гармоники приводят к таким последствиям как:
- нагрев конденсаторов, что может привести к пробою диэлектрика;
-нагрев кабелей распределительной сети, электродвигателей, трансформаторов, что может привести к увеличению действующего значения негармонического тока, а также увеличению потерь в диэлектрике изоляции кабеля.
Исходя из проблем, выявленных в процессе мониторинга и анализа качества электрической энергии, для улучшения качества и экономии электроэнергии на объекте исследования было установлено устройство энергосбережения (УЭС) [4]. Применение УЭС позволило снизить все вышеперечисленные негативные факторы, а именно:
- снизить потребляемый ток в сети;
- снизить потребление активной мощности;
- ликвидировать броски пусковых токов и кратковременные провалы напряжения;
- повысить коэффициент мощности;
- снизить влияние высших гармоник на электросеть и электронное оборудование.
Таким образом, применение УЭС позволило стабилизировать работу оборудования, а экономическая обоснованность его эксплуатации на производстве является предметом дальнейших исследований.
Библиографический список
1. Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы. Аэродинамические схемы и характеристики. Справочник. - М.: Машиностроение, 1980.
2. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционно-отопи-тельного оборудования. - М.: ИННОВЕНТ, 2005.
3. Ключев В. И. Теория электропривода // М.: Энергоатомиздат. - 2001.
4. GreEnergy. [Электронный ресурс] // g-erg.com. (дата обращения: 02.11.2021).
ПРИЛЕПСКИЙ ДЕНИС ВЛАДИМИРОВИЧ - магистрант, ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, Россия.
