используют в водо- и теплоснабжении, системах вентиляции и кондиционирования воздуха, компрессорных установках и прочих. В таких установках плавное регулирование скорости вращения позволяет в большинстве случаев отказаться от использования, вариаторов, дросселей, задвижек, заслонок, исполнительных механизмов и другой регулирующей аппаратуры. Это значительно упрощает механическую систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные затраты, а также затраты, связанные с приобретением регулирующей аппаратуры. При подключении через частотный регулятор, пуск двигателя происходит постепенно без пусковых токов и ударов, что снижает нагрузку на двигатель и механизмы, увеличивает срок службы. Использование частотно-регулирующего электропривода разрешает получить экономию электроэнергии до 50 %. Энергосбережение возникает путем устранения непроизводственных затрат в заслонках, дросселях и других регулирующих устройствах. При замене нерегулируемого привода, который работает в режиме периодических включений, исключаются потери на пусковые токи, снижается необходимая мощность двигателя. Регулирование в системе водоснабжения в зависимости от графика потребления воды разрешает получить значительную экономию, как электроэнергии, так и воды, уменьшить количество аварий через разрыв трубопроводов.
Одной из областей наиболее эффективного использования частотных регуляторов являются насосы дополнительной подкачки в системах водо- и теплоснабжения. Особенностью этих систем является неравномерность потребления воды в зависимости от времени суток, дня недели и времени года. Постоянный объем подачи приводит к заметному ослаблению напора во время повышенного разбора воды и к значительному повышению давления в магистрали, если расход воды снижается. Повышение давления в магистрали ведет к потерям воды на пути к потребителю и увеличивает вероятность разрывов трубопроводов. При использовании частотного регулятора есть две возможности регулировать подачу воды: в зависимости от составленного графика (без обратной связи) и в зависимости от реального расхода (с датчиком давления или расхода воды). Регулируемая подача воды разрешает получить экономию электроэнергии до 50 %, а также весомую экономию воды и тепла. Исключение прямых пусков двигателя позволяет снизить пусковые токи, предотвратить гидравлические удары и избыточное давление в магистрали, увеличить срок службы двигателя и трубопроводов.
При таких производственных процессах, как изготовление и намотка полимерных нитей и пленок, провода, бумаги, стекловолокна и стеклоткани, необходимо точное регулирование скорости вращения, управление по моменту и согласованию скорости нескольких двигателей. Применение частотных регуляторов в таких технологических процессах разрешает получить высокое качество нити, провода или материала, исключить обрывы и повысить производительность труда, а также получать при намотке одинаковое натяжение материала по всей толщине рулона. Для технологического процесса, где необходимо беспрерывное движение материала через несколько зон с постоянной скоростью, возможно согласование работы нескольких частотных регуляторов, бесступенчатое изменение скорости, постепенный пуск и остановка.
Для решения некоторых задач необходимо точное позиционирование механизма. В таких случаях оправданно использование частотных регуляторов с векторным управлением и обратной связью. Эта группа регуляторов имеет возможность работы с полным моментом в зоне нулевых скоростей. Приводы с асинхронными двигателями, которые питаются от таких частотных регуляторов, могут заменить регулирующие приводы постоянного тока.
Находит широкое использование частотное регулирование электродвигателями в приводах вентиляторов для градирен. Это дает возможность отказаться от использования дорогих специфических импортных двухскоростных электродвигателей, со скоростью вращения 100 – 200 оборотов в мин, и применять отечественные недорогие стандартные электродвигатели со скоростью вращения 950 оборотов в мин. За счет введения частотного регулирования и встроенного ПИД-регулятора, есть возможность достижения необходимых оборотов при неизменном усилии на валу, который дает, в свою очередь, постепенное регулирование скорости вращения вентилятора и точное соблюдение температуры возвратной воды.
Для оценки экономической эффективности воспользуемся одной из разработанных программ для частотных регуляторов. При замене насоса с вентильным регулированием потока на насос, который управляется от частотного преобразователя, мы получаем сокращение энергозатрат – 31,2 %. Срок окупаемости – 1,8 года. Годовая экономия электроэнергии 5600 $. В зависимости от объема парка оборудования можно вычислить суммарную активность от внедрения энергосберегающих технологий на предприятии.
Задача внедрения современных наукоемких технологий в области автоматизации технологических процессов и энерго-, ресурсосбережения как в жилищно-коммунальном хозяйстве, так и на промышленных предприятиях требует высокой квалификации специалистов на этапах ее разработки, внедрения и эксплуатации.
Особое внимание следует уделять этапу разработки такой системы, ее соответствию особенностям конкретных условий эксплуатации. Энергоаудит и анализ энергетических и финансовых затрат на эксплуатацию и поддержание параметров технологических процессов является первым из необходимых частей этапа разработки таких систем.
Создание оптимальной модели системы на основе проведенных исследований и проведение экономических расчетов сроков окупаемости – важный элемент в разработке бизнес-плана проекта внедрения.
Внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий – это требование времени и результат разумного решения.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается учет потребления электроэнергии, газа, тепла и воды?
2. Что такое класс точности прибора?