|
|
Возможности использования современного регулируемого электропривода в системах водоснабжения Основными потребителями электроэнергии в нашей стране являются производственные предприятия и объекты ЖКХ. Подавляющее количество электроэнергии потребляется электроприводами насосов и вентиляторов. Особенно ярко эта тенденция выражена в секторе ЖКХ. В условиях реформирования ЖКХ, перевода этой отрасли на режим самоокупаемости, возникает острая проблема повышения энергоэффективности этой отрасли, снижения аварийности, повышения качества услуг при одновременном снижении затрат на их предоставление. Без решения этой проблемы невозможна не только эффективная, устойчивая работа городской инфраструктуры систем жизнеобеспечения населения, но и её надёжное, безопасное функционирование. Без энергоэффективной работы предприятий ЖКХ невозможно привлечение инвестиций в эту отрасль, недостижимо улучшение качества жилищно-коммунальных услуг, адресная социальная защита населения при оплате жилищно-коммунальных услуг. Необходим переход на качественно новый уровень предоставления жилищно-коммунальных услуг при снижении нерациональных затрат. Одним из наиболее эффективных методов решения этой комплексной проблемы является внедрение современных систем частотного регулирования электроприводов и систем автоматизации. Именно эти методы позволяют в условиях высокой степени износа материально-технической базы ЖКХ резко повысить энергоэффективность работы, повысить качество предоставляемых услуг и существенно снизить аварийность, высвобождая средства для рефинансирования и планомерного обновления оборудования и капитального ремонта коммуникаций. Промышленная Группа (ПГ) «Приводная Техника» существует на рынке приводной техники с 1993 года и объединяет предприятия, занимающиеся разработкой, производством и реализацией готовых изделий и комплектующих в области электрического и механического привода. ПГ «Приводная Техника» сплотила в своих рядах опытнейших разработчиков, имеющих 20-ти летний опыт создания преобразовательной техники для управления асинхронными электродвигателями. В настоящее время наша компания является членом ассоциаций КОММУНЭНЕРГО, СТАНКОИНСТРУМЕНТ, ИНТЕРЭЛЕКТРОМАШ. ПГ «Приводная Техника» предлагает широкий спектр оборудования и законченных инженерных решений для решения проблем, возникающих в различных отраслях промышленности и коммунального хозяйства. Рассмотрим возможности использования современных систем частотного регулирования электроприводов и систем автоматизации на примере работы повысительных насосных станций городских систем водоснабжения. Функцией повысительных насосных станций является поддержание заданного графика давления в напорном трубопроводе. Насосные станции обычно работают в режимах, которые отличаются от режимов, первоначально заложенных в проект. Насосные агрегаты установлены с учётом максимального расхода, который возникает как при пиковых значениях потребления воды в утренние и вечерние часы, так и в экстремальной ситуации (например, пожар). Если регулирование производительности насосных агрегатов не производится, при минимальном расходе в напорном трубопроводе возникает избыточное давление. Это вызывает:
Эффективность насосного агрегата в рабочем диапазоне в основном определяется способом регулирования и характеристиками системы. При этом требуется, чтобы в рабочей точке достигался максимальный КПД агрегата. Если изменяется, например, расход или давление, тогда необходимо скорректировать механическую характеристику насоса или характеристики системы в целом. Рассмотрим с энергетической точки зрения те методы регулирования, которые чаще всего встречаются на практике. Далеко не всегда можно подобрать насосный агрегат, который сможет обеспечить требуемый расход жидкости при заданном давлении. Проще всего подобрать насос, который с запасом может выполнить поставленную задачу, а получившиеся «излишки» куда-нибудь сбросить. Для этого можно закольцевать выход насоса с его входом и установить перепускной вентиль, который будет регулировать поток обратной воды. Потребление электроэнергии электродвигателем в этом случае совершенно не зависит от производительности насоса. Недостатком этого способа регулирования является большие непроизводительные затраты электроэнергии. Возможна периодическая работа насосного агрегата при управлении в старт-стопном режиме на демпфирующее устройство, обеспечивающее поддержание требуемого технологического параметра, которое компенсирует броски и провалы потока жидкости при пуске и остановке насоса. Классическим примером подобного регулирования является работа водонапорной башни. В связи с тем, что время работы электродвигателя существенно больше времени его пуска, можно считать, что КПД насоса близко к максимальному значению. Таким образом, потребление электроэнергии электродвигателем при работе в этом режиме минимально. Однако не всегда можно использовать демпфирующую ёмкость достаточного объёма, и приходится принимать во внимание пусковой ток, который при прямом пуске электродвигателя превышает номинальное значение в 5 – 7 раз, и негативно сказывается на ресурсе электрооборудования. Наибольшее распространение получил способ регулирования давления и расхода воды в напорном трубопроводе, получивший название дросселирование. Способ заключается в том, чтобы ограничить поперечное сечение выпускного тракта насоса с помощью дроссельной задвижки. К сожалению, этот способ регулирования оказывает существенное влияние на КПД насоса или вентилятора. Дроссельная задвижка оказывает сопротивление движущемуся потоку жидкости, таким образом, часть энергии рассеивается на задвижке. На рисунке 1 показана механическая характеристика насоса и изменение характеристики системы.
На рисунке 2 показано изменение механической характеристики насоса при разных положениях задвижки.
Этот способ регулирования направлен на решение технологических задач, и не учитывает энергетических аспектов транспорта воды. Насосный агрегат в этом случае тратит электроэнергию на преодоление противодавления, возникающего на задвижке. Дросселирование в некоторой степени снижает аварийность на сетях, но требует присутствия на объекте дежурного персонала, и этот способ несёт в себе высокую зависимость от человеческого фактора. Все сказанное выше имело отношение к регулированию одного насосного агрегата, однако на практике очень часто встречается совместная работа нескольких насосных агрегатов на один напорный трубопровод. При увеличении разбора жидкости для поддержания заданного давления подключается необходимое число насосных агрегатов. Этот метод регулирования позволяет снизить непроизводительное потребление электроэнергии, однако требует сложного регулирования нескольких параллельно работающих насосных агрегатов с помощью дроссельной задвижки. Кроме того, частые прямые пуски насосных агрегатов от сети увеличивают вероятность возникновения гидравлических ударов в системе, при этом пусковые токи двигателей насосов, значительно превышающие номинальные значения, также негативно сказываются на ресурсе оборудования. Наиболее эффективный способ регулирования предусматривает изменение скорости вращения рабочего колеса насоса. Благодаря этому можно обеспечить требуемый напор во всей области регулирования, не ухудшая при этом КПД насоса в сравнении с дросселированием. На рисунке 3 показано, как изменяется механическая характеристика насоса в зависимости от частоты вращения электродвигателя.
При этом с помощью преобразователя частоты по сигналу от датчика давления, установленного в напорном трубопроводе, можно автоматически изменять частоту вращения рабочего колеса насоса, оперативно реагируя на изменение расхода жидкости и обеспечивая поддержание заданного давления с высокой точностью. Применение преобразователей частоты обеспечивает следующие преимущества по сравнению с другими методами:
Рисунок 4 даёт сравнение различных методов регулирования производительности насосов с точки зрения потребления электроэнергии.
В группе из нескольких насосных агрегатов, обеспечивающих реализацию технологической функции на объекте, осуществляется частотное регулирование работы только одного из них, даже при параллельной работе нескольких насосных агрегатов. При этом обеспечивается возможность:
Реализацию этих и многих других функций обеспечивает станция управления группой насосных агрегатов типа СРН, которая может быть легко интегрирована в АСУ ТП для задач мониторинга и дистанционного управления группой объектов в городской инфраструктуре с применением современных средств информационного обмена. | |||||||||
|
|
||
|
|
||
|
|
|
|
Автоматизация
котельных
