Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 16.01.2016
Код ГРНТИ: 45.01.25
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Аспекты энергоресурсосбережения с использованием регулируемых электроприводов

Н.М. Арипов, профессор,
А.Б. Мамаджанов, ассистент,
Д.Р. Юсупов, ст. преподаватель
Ташкентский институт инженеров железно-дорожного транспорта
Наманганский инженерно- педагогический институт
Узбекистан

Доля энергозатрат в себестоимости продукции и сфере услуг составляет до 20%, 30%, что значительно выше, чем в странах с развитой рыночной экономикой.

Одной из основных причин такого положения являются применяемые в народном хозяйстве энергорасточительные технологии, оборудование и приборы. По оценкам экспертов, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования способствует снижению потребностей в энергоресурсах не менее чем на 30%-40%. Мировая и отечественная инженерная практика показала, что наибольший экономический эффект при реализации программ энергосбережения дает переоснащение энергетических сетей и коммуникаций устройствами частотно регулируемого электропривода .

В промышленно развитых странах около 2/3 всего объема потребляемой электроэнергии используется для механической работы, выполняемой электроприводом. Наиболее широко в отраслях промышленности и коммунального хозяйства используются электроприводы на базе асинхронных электродвигателей (55%-60% всей потребляемой энергии). (Рис. 1.)

1 - объем электроэнергии, потребляемой народным хозяйством:

2 - объем электроэнергии, потребляемой электроприводом:

3 - объем электроэнергии, потребляемой асинхронным электродвигателем (в составе электропривода

Рисунок 1 – Объем электроэнергии, потребляемой электроприводом



Как правило, во многих отраслях народного хозяйства, в т.ч. ЖКХ установлены электродвигатели с большим запасом по мощности в расчете на максимальную производительность оборудования, несмотря на то, что часы пиковой нагрузки составляют всего 15%-20% общего времени его работы. В результате электродвигатели с постоянной скоростью вращения потребляют среднесуточно значительно, иногда до 60%, больше электроэнергии, чем это необходимо.

Отсюда следует, что основные резервы сбережения электрической энергии заключены в широкомасштабном применении энергосберегающих электроприводов. Наиболее радикальным, дающим большую экономию электроэнергии способом (до 30%-50%) является оснащение электродвигателей частотными преобразователями, позволяющими регулировать частоту их вращения в зависимости от реальной нагрузки.

  Асинхронные электродвигатели имеют значительное преимущество перед электродвигателями постоянного тока за счет простоты конструкции и удобства обслуживания. Это обуславливает их однозначное преобладание и повсеместное применение практически во всех отраслях промышленности, энергетики и городской инфраструктуре.
  Преобразователь частоты (иначе частотно-регулируемый электропривод) представляет из себя статическое преобразовательное устройство, предназначенное для изменения скорости вращения асинхронных электродвигателей переменного тока.  Известно, что регулирование скорости вращения исполнительного механизма можно осуществлять с помощью различных устройств (способов), среди которых наиболее известны и распространены следующие:

  • механический вариатор
  • гидравлическая муфта
  • электромеханический преобразователь частоты (системы Генератор-Двигатель)
  • дополнительно вводимые в статор или фазный ротор сопротивления и др.
  • статический преобразователь частоты

Первые четыре способа отличются различными комбинациями из следующих недостатков:

  • сложности в применении, обслуживании, эксплуатации
  • низкое качество и диапазон регулирования
  • неэкономичность
  • Все указанные недостатки отсутствуют при использовании преобразователей частоты.

При этом не требуется замена стандартного электродвигателя, что особенно актуально при реконструкции объектов.

Области применения регулируемого электропривода весьма обширны.

В жилищно-коммунальном хозяйстве и коммерческом секторе это:

  • насосы холодной и горячей воды в центральных тепловых пунктах;
  • насосные установки водоканальных и тепловых сетей;
  • насосные установки очистных станций;
  • компрессоры, вентиляторы, кондиционеры, установленные в зданиях.

В топливно-энергетическом комплексе :

  • буровые установки, насосы нефтеперекачки и компрессоры газоперекачки;
  • экскаваторы, электротрансмиссии мощных карьерных самосвалов, карьерные дизель-троллейвозы, транспортеры и конвейеры, дробилки и мельницы, шахтные подъемные машины и шахтный электротранспорт.
  • насосные и вентиляторные установки ТЭС, ТЭЦ, РТС и котельных, насосные установки тепловых сетей и др.

В промышленности и сельском хозяйстве это:

  • перемешивающие устройства, центрифуги, насосы, компрессоры, вентиляторы;
  • электроприводы обрабатывающих станков, электротранспортеры и конвейеры, печи, мельницы и др.

Распределение асинхронных электродвигателей по мощностям и потреблению электроэнергии приведено на табл. ·1.


Таблица 1 – Распределение асинхронных двигателей по мощностям и потреблению электроэнергию

Мощность, кВт

Процент от общего количества

Процент к общему потреблению электроэнергии

до 1

10

5

от 1 до 5

60

40

от 5 до 20

20

30

от 20 до 100

9

20

свыше 100

1

5


В целом электродвигатели мощностью от 1,0 до 100 кВт составляют ~90% и потребляют 90% электроэнергии, преобразуемой в механическую.

Эффективность использования регулируемого электропривода в конкретных механизмах приведена в табл.·2.


Таблица 2 – Экономия электроэнергии при использовании регулируемого электропривода в различных механизмах

Насосы

на 25%-30%;

Компрессоры

на 40%;

Вентиляторы

на 30%;

Центрифуги

на 50%.

Дымососовы

от 30% до 80%


Учитывая, что эти типы механизмов составляют более 50% от общего количества используемых электроприводов данное направление является приоритетным для внедрения.

Другое важное достоинство регулируемого электропривода - это снижение эксплуатационных затрат, которое имеет несколько составляющих:

  • снижения величины пусковых токов электродвигателей до уровня номинальных и, соответственно, исключения вредного воздействия этих токов на питающую сеть;
  • практического исключения из работы дросселей, заслонок, различного рода клапанов;
  • исключения гидроударов в гидравлической сети, плавное изменение подачи воздуха в вентиляторах и др., т. е. исключение или существенное снижение динамических воздействий на технологическое оборудование и сети;
  • продления срока службы подшипников и др. вращающихся частей, поскольку механизмы, снабженные преобразователями частоты в течение длительного времени работают с частотами вращения меньшими номинальных. В результате значительно снижаются эксплуатационные расходы и уменьшаются возможности аварийности всего оборудования в целом.

По результате исследование считается, что экономический эффект от снижения эксплуатационных затрат по меньшей мере сопоставим с эффектом от прямого сбережения энергоносителей.

Третьим важным достоинством применения регулируемого электропривода является экономия воды и тепла при использовании его в насосных установках.

Так в жилищно-коммунальном хозяйстве применение преобразователей частоты в повысительных насосах горячей и холодной воды позволяет экономить до 10%-15% воды и до 8%-10% тепла.

Во всем мире уделяется большое внимание расширению производства регулируемых электроприводов переменного тока.

По различным источникам в промышленно-развитых странах от 50% до 70% выпускаемых и запускаемых в эксплуатацию электроприводов являются регулируемыми , а к 2005г. их доля возрастет до 80%-90%.

Столь высокие темпы роста производства и введения в регулируемых электроприводов обусловлены их высокой рентабельностью.

Как сказано выше, электропривод, являясь крупнейшим потребителем электроэнергии и потенциально огромным резервом энергосбережения, обеспечивает за счет экономии энергоресурсов большой экономический эффект.

На рис. ·2 показана эффективность применения регулируемого электропривода на объектах народного хозяйства.


Рисунок 2 – Эффективность применения регулируемого электропривода на объектах народного хозяйства


Системы водозабора

РТС, котельные

ЖКХ, объекты социальной сферы

Промышленные предприятия

Очистные сооружения, станции канализационного слива

Насосные агрегаты

Тягодутьевые комплексы, насосные агрегаты горячего и холодного водоснабжения, насосы отопительные, питательные, подпиточные, солевые, циркуляционные

Системы горячего водоснабжения, насосы отопительные, циркуляционные, лифтовые механизмы, вентсистемы

Конвейерная техника, компрессоры, системы вентиляции и кондиционирования, насосы тепло- и водоснабжения, грузоподъемные механизмы, станочное оборудование

Вентиляционные системы, насосы перекачки, технологические насосы


Разработка и внедрение регулируемого электропривода является одним из самых перспективных и экономически оправданных направлений из всех энергосберегающих технологий

Реализация комплекса работ по внедрению регулируемого электропривода обеспечит в народном хозяйстве:

  • экономию энергоносителей (от общего потребления): электроэнергии до 15%-20%, воды питьевого качества до 10%-12%, топлива - 8%-10%
  • экономию денежных средств за счет уменьшения потребления энергоносителей
  • значительное увеличение ресурса работы оборудования
  • создание индустрии отечественных импортозамещающих ЧРП
  • закрепление высококвалифицированного научного и производственного персонала
  • значительные поступления средств в бюджет от уплаты налогов предприятиями.

Сроки окупаемости при внедрении регулируемого электропривода составляют менее 1,0 года, причем источником капитальных вложений последующих энергосберегающих мероприятий может выступить экономия денежных средств, полученная в следствии реализации работ первых этапов. Эффект будет более значительным в связи с тенденцией повышения цен на энергоносители.


Литература

  1. Крылов Ю.А, Селиванов И.А, Ровнейко В,В. Технические требования электроприводам вспомогательных механизмов тепловой электростанции внедрении преобразователей частоты // Вестник МГТУ bм. Г.И. Носова. 2011 №3.стр 15-19
  2. Белов М.П, Новиков В.А, Рассудов Л.Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. М.: Academia, 2004
  3. Ремезов А.Н, Сорокин А.В, Крылов Ю.А. Технические требования к регулируемым электроприводам жилищно-коммунального хозяйства // Промышленная энергетика. 2007 №7
  4. Тарасов Д.В Требования к частотно-регулируемым электроприводам насосов и вентиляторов при аварийных режимах в системе электроснабжения котельных // Электрические станции. 2006. №1


Библиографическая ссылка на статью:
Н.М. Арипов, А.Б. Мамаджанов, Д.Р. Юсупов Аспекты энергоресурсосбережения с использованием регулируемых электроприводов // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2016.–URL: /articles.php?id=155 (Дата обращения: 01.12.2021)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru