Антиплагиат (1235545), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Так, более 40% всей вырабатываемой в мире э лектроэ нергии направляется на нуж дыэ лектроприводов. Центробеж ныевентиляторы, насосы и компрессоры объединены в один класс нагрузочных механизмов для электропривода,[57]потому что характеристики данных механизмов имеют много общ его, если говорить об условиях работы и требований к ним. И насегодняшний день, довольно большая часть э лектроприводов э тих механизмов является нерегулируемой.В последнее время, предметом пристального изучения со стороны многих э ксплуатирующ их организац ий является тема применениярегулируемого э лектропривода насосных станц ий в системах коммунального и промышленного водоснабж ения. Для регулированияуровнядавления в магистрали пользуются двумя способами: регулирование с помощью дроссельной заслонки и регулированиеизменением скорости вращения рабочего колеса насоса. Первый способ представляет собой изменение параметровтрубопровода: его гидравлического сопротивления, при сохранении параметров и характеристики насоса.
Второй способнаоборот – смещение характеристики насоса при сохранении параметров трубопровода.В [5]городских насосных станц иях частоиспользуются насосы, которыенапрямуюподключены к питающ ей сети и неизбеж ноэ ксплуатируются с постоянной частотой вращ ения.
При такой работе, функц ии э нергосбереж ения и ресурсосбереж ения - э кономииэ лектроэ нергии и воды - невозмож но реализовать, т.к. двигатель постоянно включен на определенную мощ ность вне зависимости отнуж д в данный момент.Приведу основные способы регулирования подачи ж идкости для сравнения с ними способа частотного регулирования.Дросселирование - достаточно распространенный способ управления работой насосной станц ии в настоящ ее время. Регулированиенапора происходит за счёт физического изменения поперечного сечения трубопровода при помощ и различных устройств (шибер,дроссель-клапан, задвиж ка и т. п.) При э томрост давления на выходе насоса при закрытии задвижки приводит к сокращению срока службы [20]запорных устройств, уплотнений и т.д., что в свою очередь приводит к увеличению утечек и потерям перекачиваемой ж идкости.Такж е следует отметить необходимость регулярной замены дроссельной заслонки, стоимость которой высока и требует заменыеж егодно.
Другим недостатком э того способа является очень низкий КПД и однонаправленность (возмож ность регулирования только всторону уменьшения) напора насосной станц ии.Если насос работает при неизменной частоте вращения, тосамым простым и, как правило, повсеместно применяемымспособом регулирования его подачи является дросселирование, т.е.[5]использование дроссельной заслонки: неполное открытие задвиж ки на напорном трубопроводе насоса, и изменение её полож ения взависимости от нуж д в данный момент времени, см. рисунок 2.1.При использовании дроссельных элементов происходит распределение напора на элементах системы. Это распределениенапора показано на рисунке 2.1, где ∆ НД — падение напора на дроссельном элементе.
Для поддержания заданного давленияв сетевом трубопроводе при изменении расхода жидкости приходится изменять гидравлическое сопротивление регулирующегоэлемента.При этом общая гидравлическая характеристика будет иметь более крутой вид. Величина ∆ Нд с таким регулированиемнеуклонно увеличивается.Рисунок 2.1 – Характеристика насосного агрегата и сети с дроссельным регулированиемТаким образом, чем глубже производится дросселирование регулирующим элементом, тем больше энергетических потерьимеет весь технологический процесс.[5]Перепускчасти потока жидкости из выходного патрубка насоса во входной.[16]Перепуск осущ ествляется за счёт отведениячасти потока жидкости с выхода насоса на его вход с[16]помощ ью задвиж ки, так производится управление напором. Данный способ затрачивает э нергиюна циркуляцию жидкости по холостому кругу, при этом, энергия не создает полезной работы,[20]ещ е больше сниж ается КПД насосной станц ии.Такж е, к минусам относится однонаправленность (подача регулируется только в сторону уменьшения).
Наличие ц иркуляц иибезусловнотребует устройства циркуляционного трубопровода и установки дополнительной арматуры, чтокоммуникации трубопроводов в помещении насосной станции.неизбежно усложняетПоэтому данный способ не получил распространения впрактике городского водоснабжения.Ступенчатое регулирование. Ступенчатое регулирование подачи насосной станции осуществляется за счет подключения илиотключения насоса. Данный способ является простым в управлении, т.к.
не требует дополнительных регулирующих устройств.Однако этот метод не позволяет обеспечить непрерывное и качественное поддержание параметра при изменении потребленияи вызывает частые пуски и остановы двигателей, что уменьшает срок службы работы[16]оборудованияи[20]требуетстроительства промежуточного аккумулирующего резервуара для сглаживания колебаний подачи насосной станции.[16]Изменение угла наклона лопаток рабочего колеса. Управление осевыми насосами мож но осущ ествлять путем изменения угла наклоналопаток рабочего колеса. Данный метод управления насосами обеспечивает возмож ность изменения расхода в пределах 3-5% отноминального значения. Управление насосами в данном случае мож но осущ ествлять как с остановом, так и без.
В случае управлениянасосами без останова они долж ны быть оснащ ены гидравлическими или э лектрическими приводами для изменения угла наклоналопаток.Изменение частоты вращения рабочего колеса насосной установки позволяет осуществить непрерывное регулированиепроизводительности насосной станции с наименьшими затратами электроэнергии, чем в предыдущих вариантах. Но, в своюочередь, оно требует больших затрат на регулирующее оборудование, особенно для установок с большими мощностями, иприводит к ухудшению электромагнитной совместимости с питающей сетью. Но,[16]несмотря на данные недостатки, сниж ающ аяся стоимость регулируемых э лектроприводов и реальный полож ительный э кономическийэ ффект от применения данного способа, делает частотное регулирование самым перспективным методом регулирования.В подавляющ ем большинстве случаев э лектроприводы насосных устройств водопроводно-канализац ионных хозяйств[20]электропотребленияявляются нерегулируемыми, что не позволяет обеспечить режим рациональногов условияхпеременной нагрузки, определяемой изменением потребности в разные периоды времени.
В таких системах водоснабжения (снерегулируемым электроприводом) регулирование производительности, как правило, осуществляется изменением положениядроссельнойзаслонки.Данныйспособнеобеспечиваетзаметногосниженияэлектропотребленияприуменьшениипроизводительности, и приводит к увеличению напора в сети, сокращая эксплуатационный ресурс сетей водоснабжения итехнологического оборудования. Поэтому вопрос об энергосбережении на насосных агрегатах тесно связан с правильнымвыбором способа и устройств регулирования электропривода.[26]Далее мною будет рассмотрен способ изменения частоты вращ ения рабочего колеса насосной установки более подробно.3 РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩ ЕНИЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ЧАСТОТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, ДОСТОИНСТВА ИНЕДОСТАТКИ МЕТОДАРегулирование скорости вращ ения рабочего колеса насосной установки мож но осущ ествлять применением в системе спец иальногоустройства – частотного преобразователя.Частотный преобразователь (ПЧ) — э лектронное устройство для изменения частоты э лектрического тока (напряж ения).Статический преобразователь частоты представляет собой э лектронное устройство, которое обеспечивает плавное регулированиескорости трехфазных э лектродвигателей переменного тока путем преобразования фиксированных значений напряж ения и частотысети в изменяемые величины.
Хотя принц ип всегда оставался неизменным, в первоначальные ПЧ было внесено много изменений, вчастности применены тиристоры, которые в настоящ ее время управляются с помощ ью микропроц ессора, и ц ифровые блоки.Сконца 1960-х годов преобразователи частоты изменились коренным образом, в основном, как результат разработкимикропроцессорных и полупроводниковых технологий, а также благодаря снижению их стоимости.Однако, основополагающие принципы, заложенные в ПЧ, остались прежними.В состав преобразователя частоты входят четыре основных элемента: выпрямитель,[14]промеж уточная ц епь, инвертор и схема управления. Схема преобразователя частоты изображ ена на рисунке 3.1Ниж е рассмотрены основные части ПЧ и их назначение и функц ии в составе автоматизированной системы управлениятехнологическим проц ессом ( АСУ ТП).Выпрямитель формирует пульсирующее напряжение постоянного тока при его подключении к трехфазной питающей сетипеременного тока.
Выпрямители бывают двух основных типов – управляемые и неуправляемые.[14]Рисунок3.1 -[28]Блок-схемапреобразователя частоты[14]Промеж уточная ц епь бывает одного из трехтипов:преобразующая напряжение выпрямителя в постоянный ток;стабилизирующая или сглаживающая пульсирующее напряжение постоянного тока и подающая его на инвертор;преобразующая неизменное напряжение постоянного тока выпрямителя в изменяющееся напряжение переменного тока.Инвертор, который формирует частоту напряжения электродвигателя.
Некоторые инверторы могут также конвертироватьнеизменное напряжение постоянного тока в изменяющееся напряжение переменного тока.Электронная схема управления, которая посылает сигналы в выпрямитель, промежуточную цепь и инвертор и получаетсигналы от данных элементов. Построение управляемых элементов зависит отконструкции конкретного преобразователячастоты.Общим для всех преобразователей частоты является то, что все цепи управления управляют полупроводниковыми элементами[14]инвертора.Частотные преобразователи э лектронного типа часто применяютдля плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя или синхронного двигателя за счет создания на выходепреобразо��ателяэлектрического напряжениязаданной частоты.В простейших случаях регулированиечастоты инапряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой, в наиболее совершенных преобразователях реализовано[27]векторное управление.Система частотного регулирования (СЧР) состоит из основного и вспомогательного оборудования преобразовательного звенатехнических и программных средств, которые служ ат для выполнения действий по частотному регулированию в технологическойинж енерной системе или ее отдельных частях.В состав системы входят:устройства верхнего уровня АСУ ТП, роль которых выполняют промышленные и панельные компьютеры, а такж е устройства связиобслуж ивающ его персонала с программно-техническим комплексом СЧР.устройства ниж него уровня: контроллеры, интеллектуальные реле, устройства связи с управляемым объектом, датчики параметров и т.д.устройства и линии связи, необходимые для передачи информац ии меж ду э лементами СЧР.дополнительное оборудование: шкафы для размещ ения э лементов (ПТК) программно-технического комплекса, кроссовые шкафы,устройства связи с подсистемами автоматического управления.устройства, обеспечивающ ие э лектропитание ПТК СЧР.программное обеспечение АСУ ТПКроме преобразователей частоты, являющ ихся основным оборудованием для частотного регулирования, в число оборудованиявключают:силовые трансформаторы, предназначенные для согласования параметров напряж ения источника питания, преобразователя иэ лектродвигателя.фильтры, установленные на входе и выходе преобразователя частоты.силовые высоковольтные и коммутац ионные и защ итные аппараты силовых ц епей СЧР, высокого и низкого напряж ения.3.1 Станц ии частотного регулированияСтанц ии частотного регулирования (рисунок 3.2) являются основным оборудованием, предназначенным для настройки, мониторинга иавтоматической работы насосных агрегатов, включенных в магистраль по обеспечению потребителей горячей и холодной водой, атакж е для отопления.Использование такой станц ии способствует э кономии э лектроэ нергии и пониж ению затрат на э ксплуатац ию.Настройка станц ии позволяет поддерж ивать параметры работы в автоматическом реж име, разрешает плавный пуск двигателя, служ итдля защ иты оборудования, переводить питание в автоматическом реж име на питание от резервного источника.Рисунок 3.2 - Блок-модуль, комплексная станц ия частотного регулированияРегулирование подачи насосной станции изменением частоты вращения двигателей насосов иллюстрируется рисунком 3.3Кривая 1 соответствует номинальной (при номинальной частоте вращения привода) напорной характеристике, а кривые 2 - 4напорным характеристикам при пониженной частоте вращения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
