ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

76 СТА 1/2001 www.cta.ru В ВЕДЕНИЕ Возможность управления частотой вращения короткозамкнутых асинхрон- ных электродвигателей была доказана сразу после их изобретения. Реализовать эту возможность удалось лишь с появле- нием силовых полупроводниковых при- боров — сначала тиристоров, а позднее транзисторов IGBT. В настоящее время во всем мире широко реализуется час- тотный способ управления асинхронной машиной, который сегодня рассматри- вается не только с точки зрения эконо- мии потребляемой энергии, но и с точки зрения совершенствования управления технологическим процессом. В промышленно развитых странах техника применения частотнорегули- руемых приводов используется более 30 лет. В течение этого времени заклады- вались научные и методические осно- вы, разрабатывались и совершенствова- лись технические средства управления электроприводом, совершенствовались технологические процессы и оборудо- вание, корректировались учебные кур- сы для подготовки специалистов. На- коплен достаточно большой опыт в принятии технических решений при со- здании систем, использующих этот тип приводов, ряд решений стандартизиро- ван. Однако, к сожалению, это относит- ся к положению дел за рубежом. В нашей стране сложилась несколько иная ситуация. Частотнорегулируемые приводы, отвечающие требовани- ям надежности и электромагнит- ной совместимости с электричес- кими сетями, появились на рос- сийском рынке сравнительно по- здно, да и цена их в условиях ры- ночной экономики достаточно высока. Имеющийся не всегда положительный опыт примене- ния тиристорных приводов пре- допределил осторожное отноше- ние к использованию современ- ных преобразователей частоты, а отно- сительно ожидаемого экономического эффекта от их внедрения многие экс- плуатационщики выражают недоверие. Действительно, учитывая сравни- тельно высокую стоимость полупро- водниковых преобразователей, приме- няемых для регулирования частоты вращения асинхронных приводов, на сегодняшний день наиболее важным является вопрос возврата средств, вло- женных в их внедрение. Поэтому осо- бое внимание в статье уделяется срав- нению энергетических потерь в приво- дахнагнетателях с разными видами уп- равления. Материалы статьи не содер- жат экономических расчетов, но ори- ентируют в определении тех узлов при- водных систем, где наиболее выгодно применение частотного регулирования. Э НЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ И ВИД РЕГУЛИРОВАНИЯ Попробуем разобраться, за счет чего и когда появляется возможность эко- номии потребляемой энергии приво- дами насосов и вентиляторов и что не- обходимо делать для того, чтобы эту экономию получить, не нарушая об- щий ход технологического процесса. Для примера возьмем обобщенную технологическую схему системы, обес- печивающей подачу воды в сеть потре- бителей с постоянным заданным дав- лением (рис. 1). Аналогичный подход можно применить и в других техноло- гических схемах, где в качестве транс- портируемого вещества может быть жидкость или газ. Основными элементами схемы явля- ются запорные технологические за- движки З1 и З2, насосный агрегат Р, обратный клапан К1, фильтр воды Ф и регулирующий клапан К2. В этой схе- ме можно выделить и основные техно- логические параметры, среди которых H 1 — напор, создаваемый источником подачи воды, H p — напор, получаемый после насосного агрегата, H к — напор перед регулирующим клапаном, H с — напор в сети потребителей и Q 1 Q 3 — расходы воды потребителей сети. Кро- ме того, можно выделить напор H н , развиваемый насосным агрегатом, а также потери напора на элементах сис- темы, расположенных между насос- ным агрегатом Р и сетью потребителей: Δ H 1 — потери напора на задвижке З2 и водяном фильтре и Δ H 2 — потери на- пора на регулирующем клапане. Рассматривая энергетические харак- теристики технологического процесса объекта, можно написать, что требуе- мая (полезная) энергия для подачи во- ды потребителям может быть рассчита- на как W c = H с · (Q 1 +Q 2 +Q 3 ). Для нор- мальной работы сети чаще всего необ- ходимо создание постоянного значения напора H с . Величины расходов Q 1 Q 3 определяются потребителями и с тече- нием времени могут меняться. Гидрав- лическая энергия, развиваемая насос- ным агрегатом, может быть получена как W н = H н · (Q 1 +Q 2 +Q 3 ), где сумма расходов представляет собой общий се- тевой расход воды Q c . В идеальном ва- рианте желательно, чтобы сохранялось равенство W c и W н . На самом деле меж- ду насосным агрегатом и сетью установ- лены элементы со своими гидравличес- кими сопротивлениями, на которых те- ряется часть напора, развиваемого на- В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Эффективность внедрения систем с частотно-регулируемыми приводами Михаил Козлов, Александр Чистяков Электропривод насосного агрегата а