Из истории энергосбережения на промышленных предприятиях

motor  21-й век – время энергосбережения. Жесткие законы конкуренции все чаще заставляют современные производства задумываться об энергосбережении. Нередко процент электроэнергии в стоимости единицы продукции недопустимо высок, таким образом производство становится нерентабельным. Проблема эта решаема, приличного эффекта можно достичь с помощью реконструкции производственной линии, либо хотя бы, с помощью замены электродвигателей.
Другое решение- это внедрение систем автоматизации производственного процесса. Прекрасное на первый взгляд решение, не всем по силам, т.к. предполагается наличие на данном производстве инженерного персонала, имеющего достаточно высокую квалификацию. Хорошо зарекомендовали себя прикладные компьютерные программы, ориентированные на широкий круг специалистов-электриков, связанных с электроприводом, и допущенных к принятию ответственных решений. Опыт внедрения таких программ показал эффективность такого подхода, несмотря на большую их стоимость. В руках инженеров оказывается мощный, удобный, достаточно легко осваиваемый инструмент, позволяющий достаточно быстро решать непростые задачи, а именно, уменьшение потерь в двигателях.
Обратимся к истории. В мировой практике энергосбережения с середины 70-х годов прошлого века активно культивируется использование так называемых, энергосберегающих двигателей. Идея достаточно проста: асинхронный двигатель проектируют и изготавливают , закладывая в него как можно больше цветного металла (алюминия, меди ), при этом на 30 % снижаются потери энергии и возрастает КПД – до 5 %; в небольших двигателях (до 3 кВт) и до 1 % в двигателях с большими мощностями (около 100 кВт). Используя всемирную паутину, Вы обнаружите массу хвалебных публикаций на эту тему. В частности, считается, что если бы все двигатели в Европе были заменены на энергосберегающие (что само по себе невозможно), то экономия электроэнергии была бы сопоставима закрытию шести электростанций по 500 МВт.
Однако такое направление энергосбережения содержит ряд спорных и неочевидных аспектов. Прежде всего, речь идет о нерегулируемом электроприводе, т.е. сэкономив пять процентов на потерях в электродвигателе, в самых массовых и энергоемких применениях (водяные помпы, вентиляторы и т.д.) можно продолжать терять в десятки раз больше в устройствах, обслуживаемых электроприводом. Во-вторых, расчетная экономия будет достигаться лишь при мало меняющейся или нагрузке, близкой к номинальной. При нагрузке, которая является переменной по своему характеру, например при значительной доле холостого хода в цикле, экономия будет существенно меньше расчетной. И наконец, экономия может быть существенной, если все элементы электропитания правильно подобраны и отрегулированы. Так, потери в ременной передаче, часто используемой, например, в электроприводе вентиляторов, могут варьироваться от 5 до 12 % только за счет неправильного выбора параметров ременной передачи и могут резко возрастать при неверно выбранном натяжении ремня. Таким образом, существует ряд причин, которые могут практически свести к нулю этот популярный во многих экономически развитых старнах способ энергосбережения .
Следующая задача- это уменьшение потерь в питающих электросетях. Проблема потерь мощности возникает постоянно и в основном из-за низкого использования оборудования. В последнее время стало популярным решение компенсации реактивной мощности. Мы считаем, что эта проблема пользуется избыточно большим вниманием в отечественной практике. Найдены и применяются различные технические решения (переключаемые конденсаторные батареи, синхронные компенсаторы, фильтрокомпенсирующие устройства и т.д.) Однако эти решения очень затратны и нуждаются в обслуживании.
Таким образом, большинство этих мероприятий ориентированы на нерегулируемый электропривод, как правило сильно недогруженный электропривод с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Современная практика знает и ещё более примитивные способы энергосбережения в нерегулируемом электроприводе. К ним можно отнести:

  • снижение времени холостого хода;
  • переключение обмоток по другой схеме во время холостого хода или малых нагрузок;
  • изменение типа торможения в электроприводах с частыми пусками и торможениями.
  Мы утверждаем что, самым эффективным является переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому. С большой долей уверенности можно сказать, что этот вариант является самым эффективным направлением энергосбережения в настоящий момент, и дающим наибольший эффект как в части экономии средств, потраченных на оплату электроэнергии, так и в других показателях производственного процесса, которые порой важнее прямой материальной выгоды. Иногда это связано с безостановочностью производства, иногда с плановыми ремонтами и обслуживаниями производственной линии. Попробуем рассмотреть подробнее. На самом деле, все достаточно просто: в силовую цепь Вы добавляете всего один дополнительный элемент преобразователь электрической энергии (или по простому, преобразователь частоты: ПЧ). Преобразователь частоты управляет асинхронным двигателем, а именно он подает на клеммы двигателя напряжение с регулируемыми частотой и амплитудой . В результате обеспечивается подача конечному пользователю необходимой (а лучше оптимальной) мощности и исключаются большие потери. Возьмем к примеру, водяной насос. В этом случае одна из характеристик, а конкретно, давление, изменяется неуправляемо, поскольку она определяется открытыми в данный момент кранами, а вторая задается насосом и, следовательно, имеет возможность управляться.
Мы рассмотрели самый распространенный пример, он же самый простой. Давайте пойдем от простого к сложному. Существуют производственно-технологические процессы, в которых обе величны имеют желание и возможность регулироваться. Например, лесопилка. А именно, машина для пилки бревен. Очень важно для этого производственного механизма определить оптимальный режим работы, при котором сочетается скорость и сила резания. Подобные процессы мы можем наблюдать и в процессе обработки металлов на судостроительных производствах.
Необходимо отметить, что в рассмотренных нами примерах, наряду с главным эффектом существенным снижением потерь в производственной линии, обслуживаемой электродвигателем, достигается ряд дополнительных, иногда не менее важных эффектов. Это может быть оптимизация работы технологических процессов, значительное повышение срока службы основного оборудования, снижение шума и прочее. Здесь, особенно существенен выбор рационального, с технической и экономической точек зрения, способа управления характеристикой, образующей потребляемую технологическими машинами мощность.
Если до середины 80-х годов прошлого века единственным доступным решением был электропривод постоянного тока, то сейчас принципиально изменилась: на широком рынке появились доступные по цене преобразователи частоты. Кроме того, электропривод постоянного тока практически не использовался в таких агрегатах, как насос, вентилятор и т.д, там абсолютно преобладал нерегулируемый электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Преобразователи частоты производятся многими европейскими и некоторыми отечественными фирмами, имеют практически одинаковую структурную схему и принципы управления (обычно это микропроцессор). Все вышеупомянутое обеспечивает пользователю возможность изменения параметров как вручную, так и по автоматической схеме. И кроме того, не забываем о надежной защите функциональной схемы привода. У некоторых, более продвинутых, моделей преобразователей присутствуют дополнительные функциональные возможности, как например, это ведет естественно к удорожанию устройства

Таким образом, именно преобразователи частоты произвели переворот в энергосбережении. Преобразователи частоты :

  • существенно снизили долю электроприводов постоянного тока в общем парке регулируемых электроприводов, по некоторым статистическим данным доля эта сейчас составляет не более 15%,
  • стали основным, и в настоящее время практически единственным, способом регулирования и управления асинхронным двигателем в стандартных технических решениях.

  Итак, система электронный преобразователь частоты- асинхронный двигатель становится основным в ближайшей перспективе техническим решением для управления двигателем. Особую актуальность все это приобретает в момент модернизации производства или определенной части его. Современное производство очень динамично, постоянная переналадка и реконструкция. Связано это, прежде всего со смещением приоритетов в современной экономике, приоритеты эти нынче находятся в сфере быстрого запуска нового продукта и выпуск продукта небольшими партиями. Получив в свои руки систему преобразователь частоты- асинхронный двигатель, собственник производства получает преимущество по времени перед конкурентами, потому что модернизация производства в данном случае будет связана с внедрением всего лишь одного элемента, который существенно меняет облик производственной линии или отдельной машины. А в последствии и того проще, модернизация будет связана всего лишь с перепрограммированием частотного преобразователя. В идеальном случае переналадку могут осуществлять специалисты, работающие на этом производстве, если они к тому времени будут в состоянии сделать это квалифицированно и быстро. Возможно так же привлечение специалистов от производителя ПЧ.

Мы рекомендуем Вам попробовать преобразователи частоты торговой марки AE-technology. Преобразователи частоты AE-technology решают aeпрактически все современные технические задачи для электропривода. Высокие эксплуатационные параметры, основанные на передовом научном мировом опыте в области энергетики, позволят Вам управлять двигателем с высочайшей точностью. Кроме того, эти преобразователи приспособлены ко всем возможным производственным условиям работы. Внедряйте и радуйтесь жизни.

Опубликовано в Решения