Меню

Экономия от применения регулируем



Экономия электроэнергии с помощью частотного преобразователя

Эффективность работы предприятий водоснабжения, отопления, городов и сельских районов может быть существенно повышена за счет автоматизации и внедрения частотно регулируемых электроприводов (ЧРП).

Экономия электроэнергии будет рассмотрена на примере насосного агрегата с ЧП.

При правильном выборе насосного агрегата его расходная характеристика и мощность электродвигателя рассчитаны на обеспечение необходимого давления в системе при максимальном потреблении воды, которое, как известно, приходится на утренние и вечерние часы. Отсюда мы имеем на оставшуюся часть времени избыточное давление в системе.

Регулировать расход можно при полной скорости двигателя, изменяя гидравлическое сопротивление тракта с помощью клапанов или заслонок, однако, дополнительное оборудование, необходимое в этом случае, часто оказывается ненадежным, трудно регулируемым и потребляющим много энергии.

Поэтому наиболее рациональным способом регулирования является снижение частоты вращения приводного двигателя насоса при сохранении неизменной характеристики нагрузки. Динамическое изменение оборотов двигателя становится возможным при использовании датчика давления (датчика обратной связи) и частотного преобразователя (ЧП).

На представленном графике изображены кривые зависимости расхода и энергопотребления. Но для лучшей наглядности можно рассмотреть график тока электродвигателя, на котором представлены кривые тока при использовании ЧРП и при регулировании заслонками (график1).

Они соответствуют кривым расхода воды потребителями в различные периоды времени (график 2).

Понимая, что в разное время суток расход воды, и как следствие — энергопотребление, различаются, мы можем рассчитать экономический эффект от применения ЧРП (см. таблицы).

Расчет эффективности от внедрения системы управления насосами на насосной станции «Сосновская»

Наименование Значение Размерность
Насосный агрегат
Тип насоса К 80–50–200
Номинальный напор 50 М
Номинальная подача 50 М3/ч
Частота вращения 2840 Об./мин.
Потребляемая мощность 15 кВт
Мощность электродвигателя 15 кВт
Ном.ток эл/дв 30 А
Оценка экономии
Стоимость 1 кВт/час 2,28 руб.

Расчет окупаемости

Наименование Кол-во Ед. измерения
Экономия расчетная по сравнению с дросселированием 42 %
Потребление при дросселирование 360 кВт/ч
Экономия при частотном регулировании 151 кВт/ч
Срок окупаемости 0,83 лет
Стоимость шкафа управления с ЧП 120 000 руб.

Взяв данные на момент расчета кВт/ч = 2, 28 руб. и замерив величины энергопотребления с использованием ЧРП и при использовании дроссельной заслонки, мы получим экономию электроэнергии в 42 % при применении преобразователя по сравнению с регулированием заслонкой.

Таким образом, ЧП стоит 31700 руб., и окупается менее чем за 3 месяца, а система (шкаф управления) на основе частотного преобразователя ориентировочной стоимостью в 120 000 руб. окупается менее чем за год и далее работает только на экономию энергии и, как следствие — на экономию денежных средств предприятия.

Помимо прямой экономии мы получим:

  • экономию электроэнергии до 60%;
  • снижение расхода воды до 60% за счет стабилизации давления магистрали;
  • уменьшение износа и увеличение срока службы технологического оборудования, исключение гидравлических ударов;
  • снижение затрат на ремонт.

Для получения всех перечисленных плюсов от использования частотного преобразователя, необходимо правильно выбрать сам преобразователь. Для примера возьмем частотные преобразователи марки HYUNDAI.

Основными критериями выбора являются тип преобразователя частоты и его основные параметры — номинальный ток и мощность. Выбор типа преобразователя частоты зависит от требуемых параметров диапазона регулирования и точности регулирования количества оборотов двигателя.

Исходя из прочих функциональных возможностей — дополнительные протоколы связи, дополнительные входы и выходы – подбирается конкретная модель преобразователя.

Рекомендуемые модели для «насосно-вентиляторной» нагрузки: №50, №100, №700Е (векторное или векторное «бездатчиковое») и №300Р, №500Р (U/F-управление).

Этап первый. Выясняем характер нагрузки и технологический процесс. В нашем случае это насосная нагрузка. Исходя из требований к точности и диапазону регулирования, выбирается тип частотного преобразователя. Для нашего типа нагрузки наиболее подходят два типа управления: векторное без датчика и U/F-управление.

В таблице представлены варианты (типы) управления, использующиеся в частотных преобразователях.

Типы управления в частотных преобразователях

± 0,2% (векторный режим)

1:40 (при управлении U/F)

1:100 (при векторном управлении) 1:1000 (с использованием импульсного датчика вращения)

Параметры Векторное без датчика: №50,№100,№700Е U/F-управление (насос): №300Р, №500Р Полное векторное управление с датчиком 700V
Точность поддержания скорости вращения без датчика скорости ± 2-3% ± 0,1% (векторный режим)
Точность поддержания скорости вращения с датчиком скорости ± 0,01% (импульсный датчик, векторный режим)
Диапазон регулирования 1:40 (при управлении U/F) 1:100 (при векторном управлении) 1:40
Возможность управления моментом Нет Нет Есть
Читайте также:  Как регулировать v brake

Этап второй. После выбора типа частотного преобразователя, нам необходимо выбрать конкретный частотный преобразователь. Для этого необходимо определить выходную мощность и выходной ток частотного преобразователя.

Для стандартных асинхронных электродвигателей, которые работают с полной номинальной нагрузкой:

Для электродвигателей, которые работают с неполной номинальной нагрузкой и для электродвигателей с малыми значениями коэффициента мощности:

Р эд — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Рчп — мощность частотного преобразовател, кВт;

Iном эд — номинальная мощность электродвигателя,А

I раб эд — рабочая мощность электродвигателя, А

U эд — напряжение питания двигателя, В.

Пример. Выбор преобразователя частоты для консольного насоса К 80-50-200.

Тип электродвигателя — низковольтный трехфазный асинхронный, с короткозамкнутым ротором 5АИ 160S2.

Напряжение питания — 380 В.

Мощность — 15 кВт.

Потребляемый ток — 28,8 А.

Коэффициент мощности — 0,89.

В процессе работы насоса двигатель работает с полной номинальной нагрузкой.

Для группы «насосы» целесообразно применение простого векторного и U/F-управления. Нецелесообразно использование ЧП с полным векторным управлением датчиком.

Двигатель работает с полной номинальной нагрузкой, коэффициент мощности двигателя – в рамках стандартного ряда. Поэтому при выборе модели необходимо соблюсти два неравенства:

Iчп = 300 Р — 29А

Таким образом, из линейки преобразователей HYUNDAI, на примере которых мы рассматривали использование ЧРП, наиболее подходящими для данной задачи будут модели №700Е и №300Р.

Г. А. ШУВАЛОВ, менеджер отдела автоматики ГК «Элком»

Источник

Преобразователь частоты- экономия электроэнергии

Чтобы определить экономию электроэнергии преобразователя частоты на производственных объектах пользуются такими факторами:

  • а) экономия электрической энергии 20%;
  • б) уменьшение затрат на текущий ремонт, управления и обслуживания;
  • в) повышение срока службы электромотора;
  • г) уменьшение размера тока запуска мотора номинальной нагрузкой и отсутствие негативного влияния на питающую сеть;
  • д) мягкий запуск двигателя обуславливает исключение или значительное уменьшение действий датчика динамики на производство.

Приведем расчет простого типа вычисления времени эффекта (срок окупаемости) частотного преобразователя:

Расшифруем эту формулу.

Токупаемости – срок окупаемости;

Спреобр – цена преобразователя управления частоты;

Сэлек – цена электрической энергии;

λ — коэффициент, по параметрам факторов б) ‑ г).

Опытным путем использования преобразователей частоты выяснили, что размер коэффициента λ зависит от постоянных параметров находится в интервале от 1,2 до 1,6.

Время окупаемости рассчитывается по формуле 1 для преобразователя на 45 кВт.

Зная имеющийся интервал нагруженности, среднюю экономию электрической энергии берем 20%. На входе датчика частотного преобразователя присоединен выпрямитель сети без регулировки, механизм управления расходует энергию. Энергия реактивного типа нужна эксплуатации электромотора асинхронного типа, производится и обращается внутри механизма привода между емкостью накопления выпрямителя сети в векторном управлении и катушками двигателя посредством частотника. Реактивная энергия без считывающего датчика устройства.

Подсчитаем экономию электроэнергии B в среднем за месяц (учитывая суточную эксплуатацию двигателя и 30 дней).

B = 720 часов х 45 (мощность) кВт х 20 % = 6 480 (мощность) кВт х час

Определим цену электрической энергии, которая сэкономлена – 2,95 рублей/кВт х час

Cэлек = 6480 кВт*час*2,95рублей/кВт*час = 19116 рублей.

Берем размер коэффициента λ за 1,2. Подсчитаем время окупаемости общезаводского частотного преобразователя А300 – 45 кВт, цена которого 78800 рублей:

Экономическое обоснование эффективности внедрения частотного преобразователя

Разберемся, действительно ли частотники могут экономить энергию? В этой теме есть подводные камни, какого типа нужно выбирать частотник при покупке. Инвертор (частотник) – это сложное электронное устройство. Принципиальную схему и суть работы в векторном управлении частотного преобразователя можно увидеть в сети Интернета.

Для управляемости электромотором с определенной скоростью вращения, сигнал электрического тока преобразуется несколько раз. Всякое преобразование управления является энергетической потерей. При расчетной нормальной мощности электродвигатель вместе с преобразователем частоты расходуют больше электрической энергии, чем просто электромотор вместе с пускателем. Это похоже на закон сохранения энергии.

Читайте также:  Как отрегулировать швейную машинку с горизонтальным челноком

Сэкономить на работе преобразователя (инвертора) можно, если электромотор нагружать до 70%. При нормальном расчете мощность электродвигателя и расходование электрической энергии с преобразователем частоты повышается в 1,5 раза.

Тогда появляются выводы:

  • используйте преобразователи управления частоты тогда, когда это необходимо по технологическому процессу изготовления продукции;
  • номинальной нагрузкой не получится сэкономить электрическую энергию, будет лишний расход энергии.

Такие исследования были проведены на реальном оборудовании механизмов привода моторов. Поэтому, есть такое утверждение, что частотники (инверторы) реально не дают нужного эффекта, их целесообразно применять в ограниченных условиях.

Экономия электроэнергии с помощью частотного преобразователя

Работа производственных учреждений различных отраслей (сельского хозяйства, городов, отопления, снабжения водой) может быть намного эффективнее при применении процесса автоматизации, использования в техпроцессах приводов и механизмов с регулятором на основе инверторов (частотников). Это можно увидеть, рассмотрев пример с агрегатом насоса на преобразователе частоты.

Если правильно выбрать агрегат, то мощность электродвигателя и расход обеспечивает нужное давление в отопительной системе, водоснабжения при наибольшем использовании воды. Это происходит утром и вечером. В другое время давление с избытком.

Расход воды регулируется на большой скорости мотора, но оборудование ненадежное и расходует много энергии. Лучшим методом для этого служит уменьшение оборотов мотора насоса при такой же нагрузке, применение датчика и частотника.

Вот график зависимости потребления электрической энергии от расхода:

На этой зависимости видно потребление воды за интервалы часов:

В разные часы потребление энергии и расход воды отличаются. Поэтому, очевиден эффект экономии при использовании преобразователей частоты. В результате смысл использования частотника очевиден.

Источник

Как сэкономить на отоплении до 25%?

Расходы на обогрев для жителей России являются достаточно серьезной нагрузкой на семейный бюджет. Любая возможность снизить их ценится высоко. Для жителей частных домов или коттеджей, имеющих собственную систему отопления, есть неплохой вариант сокращения затрат путем повторного использования тепловой энергии вытяжного воздуха.

Снижаем расходы на отопление и кондиционирование при помощи рекуператора

Приточный воздух, поступающий снаружи, имеет температуру, не соответствующую потребностям жилого помещения. Когда на улице стоит мороз, замена теплого внутреннего воздуха холодным способна в считанные минуты выстудить весь дом. То же самое, только с обратным знаком, происходит в летнюю жару — поступающий теплый воздух быстро нагреет жилище до неприемлемых условий.

Один из вариантов решения вопроса — рекуперация . Это процедура, при которой производится нагрев (или охлаждение) приточного воздуха с помощью выводимого из помещения вытяжного потока, имеющего нужную температуру. Эта операция позволяет значительно смягчить режим работы отопления или кондиционирования, что означает снижение расходов.

Что такое воздушный рекуператор?

Воздушный рекуператор — это техническое устройство, используемое в системах вентиляции для передачи тепловой энергии от выводимого потока к поступающему. Фактически, рекуператор — это теплообменник, прибор, где оба потока обмениваются тепловой энергией без смешивания друг с другом.

Внимание! Существуют конструкции рекуператоров, где протоки частично смешиваются. Такие устройства могут использоваться только в жилых домах, не имеющих вредных примесей в опасных для здоровья концентрациях.

Принцип работы

Принцип работы воздушного рекуператора основан на обмене тепловой энергией двух воздушных потоков , пропускаемых через специальные камеры. Простейший пример: два потока разделены тонкой металлической стенкой. Она нагревается от движения теплого потока и передает температуру холодной струе. При этом, между собой они не смешиваются, что обеспечивает более эффективный вывод отработанного воздуха изнутри.

Используется также принцип рекуперации тепла с частичным смешиванием отработанного и приточного потоков. Этот вариант дает большую эффективность по сохранению тепла, но не столь удачен для вывода отработанного потока и снижает качество воздухообмена. Для жилых помещений этот способ годится, но для промышленных предприятий он не подходит.

Наиболее эффективными показали себя два вида рекуператоров:

Читайте также:  Регулировка фрикционных муфт токарного станка

Высокую популярность имеет пластинчатый тип, при котором не происходит смешивание потоков. Роторные конструкции дают значительную экономию вследствие большего сохранения тепла, но качество внутренней атмосферы при этом несколько снижается. При этом, роторные конструкции позволяют регулировать соотношение приточного и вытяжного потоков, делая микроклимат в помещении более или менее свежим в зависимости от желания владельца.

Общие преимущества

Вне зависимости от типа конструкции, рекуператоры позволяют получить немалую экономию на отоплении. Снижение расхода топлива на обогрев, использование более мягких режимов работы оборудования в сумме дают существенное сокращение платежей за ресурсы, запасные части и прочие расходники, необходимые для системы обогрева.

Важно! Работа рекуператора не сопровождается использованием большого количества электроэнергии или иных ресурсов, что делает процесс относительно дешевым и экономически выгодным со всех точек зрения.

Пластинчатые рекуператоры

Пластинчатые конструкции являются наиболее распространенными среди существующих моделей. Они функционируют в пассивном режиме, не потребляют электроэнергии. Эффективность устройств является следствием удачной конструкции, позволяющей передачу тепловой энергии в максимально активном режиме. Недостатки, присущие данной конструкции, не столь значительны, чтобы уменьшить преимущества, а простота и дешевизна устройства делает его предпочтительным и популярным.

Особенности конструкции

Пластинчатый рекуператор состоит из металлических пластин, уложенных в достаточно плотную пачку (зазоры между отдельными пластинами составляют около 4 мм) и попарно соединенные таким образом, чтобы потоки воздуха, пропускаемые через него в поперечном направлении, не перемешивались друг с другом . Происходит расщепление каждого потока на множество тонких струй, обладающих высокой восприимчивостью к приему или отдаче тепловой энергии. Регулировка режима производится изменением скорости пропускания потоков через пластины — чем медленнее прохождение, тем выше эффективность передачи тепла, и наоборот.

Преимущества и недостатки

К преимущества пластинчатых рекуператоров следует отнести:

  • устройства не нуждаются во внешнем источнике энергии
  • простота и надежность конструкции
  • высокая эффективность
  • низкая стоимость

К недостаткам относятся:

  • пластины расположены близко друг к другу. При эксплуатации зазоры понемногу забиваются пылью , что периодически требует разборки и промывания рекуператора специальными составами. Процедура достаточно трудоемкая и требует обладания некоторыми навыками
  • в холодное время года на пластинах собирается конденсат , вызывающий снижение эффективности или полную остановку процесса. Проблема решается дополнительным подогревом воздуха или установкой дополнительных впитывающих пластин

Роторные рекуператоры

Роторные устройства имеют большую эффективность по возврату тепловой энергии . Это выгодно отличает их от альтернативных вариантов, но обилие недостатков несколько ограничивает спрос на такие приспособления. Чаще всего, устройства используются в системах жилых помещений средней величины.

Особенности конструкции

Роторные конструкции имеют форму барабана с продольными перегородками, в которые, чередуясь между собой, поступают холодный и теплый потоки. В центральной части установлен вращающийся ротор с лопастями, приводимый в движение при помощи электродвигателя. Вращение лопастей производит частичное перемешивание потоков, вызывающее выравнивание температуры.

Преимущества и недостатки

К преимущества роторных рекуператоров относятся:

  • возможность возврата до 90 % тепла
  • малое потребление электроэнергии
  • поддержание влажности воздуха в неизменном состоянии

Недостатками конструкции являются:

  • состав воздуха не меняется в должной степени
  • намного хуже удаляются продукты жизнедеятельности , пыль, запахи
  • устройство нуждается в электроэнергии
  • размеры роторных рекуператоров достаточно велики, при работе устройство издает шум
  • рекуператоры роторного типа дороги и постоянно нуждаются в обслуживании

Эти недостатки существенно снижают востребованность роторных конструкций. Они используются только при наличии подходящих условий и приоритета сохранения тепла перед качественным воздухообменом.

Видео про рекуператоры

Работа рекуператоров дает массу возможностей для экономии, но применение их наобум может не принести ожидаемого результата. Перед установкой надо рассчитать эффективность, сопоставить расходы с уровнем экономии и определить, есть ли в этом начинании смысл.

При удачном выборе конструкции и полном соответствии параметров устройства и всей вентиляционной системы, расходы на обогрев дома падают на 15-25 %, что составляет немалую сумму за отопительный сезон. Учитывая простоту монтажа и нетребовательность приспособления к ежедневному уходу, можно считать рекуператоры полезными и удобными устройствами для систем вентиляции.

Источник

Adblock
detector