Современные энергосберегающие технологии 2010

Современные
энергосберегающие
технологии
2010
www.eg-arstem.ru
Содержание презентации
1.
Частотно-регулируемый электропривод
2.
Применяемое оборудование
3.
Основные однолинейные схемы
4.
Результаты обследования СуГРЭС
Современные энергосберегающие технологии
ЧРП:
частотно-регулируемый
электропривод
Использование частотнорегулируемых приводов (ЧРП) в мире
В промышленно развитых странах техника применения частотнорегулируемых приводов используется более 30 лет. За это время
накоплен огромный опыт в создании систем, использующих этот тип
приводов, ряд решений стандартизован.
В нашей стране сложилась иная ситуация. ЧРП, отвечающие
требованиям надежности
и электромагнитной совместимости с
электрическими сетями, появились на российском рынке сравнительно
поздно, цена их в условиях рыночной экономики достаточно высока.
Учитывая относительно высокую стоимость полупроводниковых
преобразователей, применяемых для
регулирования частоты
вращения асинхронных приводов, на сегодняшний день наиболее
важным является вопрос возврата средств, вложенных в их внедрение.
Поэтому особое внимание следует уделить сравнению энергетических
потерь в приводах-нагнетателях с разными видами управления.
Современные энергосберегающие технологии
Энергетические потери и вид
регулирования
Современные энергосберегающие технологии
Характеристика насосного агрегата
и сети без регулирования давления
Кривая 1 – напорная характеристика насосного агрегата
Кривая 2 – гидравлическая характеристика сети, где:
Н0 – требуемый статический напор сети
Точка пересечения этих характеристик является расчетной точкой совместной
работы насосного агрегата и сети(Qном). При изменении расхода в сети
меняется и её гидравлическая характеристика – линии 3-5.
Современные энергосберегающие технологии
Характеристика насосного агрегата
и сети без регулирования давления
С уменьшением расхода увеличивается давление в сети.
В зависимости от режимов работы системы может меняться
давление перед насосом, создаваемое источником водоснабжения ,
что также отражается на величине давления в сети потребителей.
Такой характер взаимосвязи параметров требует установки в
системе дроссельных регулирующих элементов - регулирующих
клапанов (иногда их роль выполняют дроссельные задвижки), которые
создают дополнительное гидравлическое сопротивление и позволяют
обеспечить стабильное давление в сетевом трубопроводе.
Современные энергосберегающие технологии
Характеристика насосного агрегата и сети
с дроссельным и частотным регулированием
ΔНд – падение напора на дроссельном элементе.
Для поддержания заданного давления при изменение расхода
жидкости приходится изменять гидравлическое сопротивление
регулирующего элемента. Величина ΔНд с таким регулированием
неуклонно увеличивается.
Вывод: чем глубже производится дросселирование , тем больше
энергетических потерь имеет весь технологический процесс.
Современные энергосберегающие технологии
Характеристика насосного агрегата и сети
с дроссельным и частотным регулированием
Кривая 1 – напорная характеристика при номинальной частоте вращения
привода;
Кривая 2-4 – напорные характеристики при пониженной частоте вращения.
При организации работы привода насосного агрегата таким образом,
чтобы он при изменении параметров технологического процесса
изменял частоту вращения, можно без существенных потерь энергии
стабилизировать давление
в сети потребителей.
Современные энергосберегающие технологии
Изменение КПД насосного агрегата
с частотным регулированием при изменении
производительности
Способ регулирования давления в сети путем изменения частоты вращения
привода насосного агрегата снижает энергопотребление ещё и по другой причине.
В соответствии с теорией подобия максимум коэффициента полезного действия с
уменьшением частоты вращения несколько снижется и смещается влево.
Если рассмотреть работу агрегата для расхода меньше номинального
(вертикальные линии А и В), то для этих режимов рационально работать на
пониженной частоте вращения.
Современные энергосберегающие технологии
Изменение КПД насосного агрегата
с частотным регулированием при изменении
производительности
В этом случае КПД насосного агрегата выше, чем при работе на
номинальной частоте вращения с дросселированием.
Вывод: снижение частоты вращения при условии поддержания
заданного напора позволяет не только экономить потребляемую
электроэнергию на исключении гидравлических потерь, но и
получить экономический эффект за счет повышения коэффициента
полезного действия самого насосного агрегата – преобразования
механической энергии в гидравлическую.
Современные энергосберегающие технологии
Потребляемая электроприводом центробежного насоса
мощность при дроссельном и частотном
регулировании в зависимости от расхода жидкости
Кривая 1 – При дроссельном
регулировании
Кривая 2 – При частотном регулировании.
С увеличением статического напора
снижается экономия электроэнергии
при внедрении ЧРП, однако при любом
значении статического напора система
технологической автоматизации
обеспечивает поддержание постоянного
давления Н в системе независимо от
расхода, что позволяет избежать
ненужных избытков давления,
свойственных дроссельному
регулированию.
Это очень важно , так как в коммунальной сфере для существующих
систем, не находящихся в аварийном состоянии, каждая лишняя
атмосфера, а это давление 10 м водяного столба, вызывает
дополнительно 2…7% потерь воды за счет утечек.
Современные энергосберегающие технологии
Потребляемая электроприводами вентиляторов и
турбокомпрессоров мощность при регулировании
шибером и частотном регулировании
в зависимости от расхода воздуха.
Кривая 1 – При регулирование
шибером
Кривая 2 – При частотном
регулировании.
Пунктирной линией даны графики с
учетом КПД вентилятора
Потребляемая мощность в частотнорегулируемом электроприводе
вентилятора значительно ниже, чем
при регулировании шибером почти при
любых значениях расхода Q, за
исключением номинального режима.
Современные энергосберегающие технологии
Применяемое оборудование
Высоковольтный преобразователь частоты
Perfect Harmony
Perfect Harmony - это серия
приводов с двигателем
переменного тока с регулируемой
частотой и длительностью
импульса. Конфигурация шкафов
привода Perfect Harmony
различается в зависимости от
мощности привода, количества и
типа ячеек, а также других
факторов.
Современные энергосберегающие технологии
Высоковольтный преобразователь частоты
Perfect Harmony
Привода семейства Perfect Harmony имеют ряд особенностей:
•модульный принцип компоновки, что обеспечивает построение
приводов практически любой мощности, на основе единой топологии
принципиальной схемы, скомплектованные из небольшого набора
отработанных функциональных блоков и узлов;
•высокую надежность ЧРП – способность сохранять
работоспособность при отказе части силовых элементов;
•отсутствие специальных требований к подключаемому двигателю.
Современные энергосберегающие технологии
Преобразователь частоты шкафного
исполнения SINAMICS G150
Привод SINAMICS G150 в шкафном
исполнении – идеальный низковольтный
привод механизмов с квадратичным моментом
на валу M ~ n2 , таких как:
Центробежные насосы
Вентиляторы и воздуходувки
Турбокомпрессоры.
Особенности
•Компактная модульная конструкция,
оптимальность и простота обслуживания;
•Упрощенное проектирование привода с
минимумом проблем;
•Готовый к подключению шкаф, простота
монтажа;
•Быстрый ввод в эксплуатацию, настойка с
выбором по меню, без сложного
параметрирования.
Современные энергосберегающие технологии
Устройство плавного пуска (УПП)
серии HRVS-DN фирмы Solcon
УПП HRVS-DN предназначен для работы со
стандартными индукционными двигателями
с КЗ-ротором.
Преимущества:
•Снижение пускового тока уменьшает
падения напряжения и провалы в сети;
•Плавное ускорение приводной машины и
исключает вредные воздействия на
оборудование
или процесс;
•Увеличение срока службы всех
механических элементов, например,
редукторов;
•уменьшение износа и прорывов, и
обеспечивает экономию средств;
•защита привода (таким образом удлиняя
срок его службы);
•экономия расходов на обслуживание.
Современные энергосберегающие технологии
Человеко-машинный интерфейс
Система управления с визуализацией
Система управления на контроллере
Ручной задатчик
Современные энергосберегающие технологии
Основные
однолинейные схемы
Схемные решения установки ПЧ при
переходе с 6кВ двигателей на 0.4кВ
или 0.69кВ
Современные энергосберегающие технологии
Схемные решения установки ПЧ при
переходе с 6кВ двигателей на 0.4кВ
или 0.69кВ
Варианты перехода с 6кВ двигателей на двигатели 0,4кВ или 0,69кВ
предусматривают установка частотного преобразователя SINAMICS G150
фирмы Siemens и устройства плавного пуска SIRIUS так же фирмы
Siemens. Защита тиристоров УПП обеспечивается предохранителями,
защита линии и двигателя обеспечивается автоматическими
выключателями серии 3VL фирмы Siemens. Так же данные варианты
предусматривают установку понижающих трансформаторов 6/0,4кВ или
6/0,69кВ итальянской фирмы SEA.
В первом варианте для групповых приводов предусматривается
установка одного преобразователя частоты и нескольких устройств
плавного пуска.
Во втором варианте дополнительно к ПЧ и УПП устанавливается по
два контактора на каждый привод для возможности подключения ПЧ к
любому из приводов.
Современные энергосберегающие технологии
Схемные решения установки ПЧ при
переходе с 6кВ двигателей на 0.4кВ
или 0.69кВ
Современные энергосберегающие технологии
Схемные решения установки ПЧ при
переходе с 6кВ двигателей на 0.4кВ
или 0.69кВ
Третий вариант имеет в своем составе один ПЧ, один УПП и по три
контактора на каждый привод. В этом варианте один из двигателей
управляется от ПЧ остальные привода пускаются последовательно от
УПП.
Данный вариант предусматривает прямой пуск двигателя в аварийных
ситуациях и секционные автоматы для надежного электроснабжения.
Современные энергосберегающие технологии
Схемные решения установки
высоковольтных приводов
Современные энергосберегающие технологии
Схемные решения установки
высоковольтных приводов
Второй вариант предусматривает установку одного высоковольтного
ПЧ, одного высоковольтного УПП, по две ячейки с вакуумными
контакторами и одной ячейкой с вакуумным выключателем на каждый
привод. В этом варианте один из двигателей управляется от ПЧ
остальные привода пускаются последовательно от УПП. Данный
вариант предусматривает прямой пуск двигателя в аварийных
ситуациях.
При двух-трансформаторной схеме аналогично первому варианту.
Современные энергосберегающие технологии
Преимущества и недостатки двухтрансформаторной схемы
+ Низкая цена.
+ Уменьшенное воздействие на обмотку двигателя высокочастотных
составляющих тока
- Низкий КПД, вызванный рассеиванием мощности
на трансформаторах,
- Ограниченный диапазон регулирования — от номинальной
скорости до половины номинальной скорости вращения двигателя. Это
ограничение вызвано использованием повышающего трансформатора.
При снижении выходной частоты возрастает насыщение сердечника.
При увеличении выходной частоты растут потери в сердечнике на
перемагничивание и вихревые токи.
Современные энергосберегающие технологии
Результаты
обследования СуГРЭС
Обследование СуГРЭС
Обследовалось 34 группы приводов с общим
числом электродвигателей 71 c рабочим
напряжением 6кВ.
Высоковольтные двигатели, попавшие в
программу обследования можно разделить на три
группы:
• Малой мощности 200-500 кВт
• Средней мощности 500-1000 кВт
• Большой мощности свыше 1000 кВт.
Современные энергосберегающие технологии
Обследование СуГРЭС
Электродвигатели малой мощности
(менее 500кВт) целесообразно заменить
на двигатели
с рабочим напряжением 380В и
оснастить системой ЧП на базе
SINAMICS G150
(см. схемы № 1 и 2).
Можно рекомендовать включить в
программу оснащения ЧП 3 группы
приводов конденсатных насосов Iст,
блока ст. № 9, 10, 11 (общее количество
двигателей 9) с переходом
на рабочее напряжение 380В.
Современные энергосберегающие технологии
Обследование СуГРЭС
Для большинства приводов
средней мощности (500-1000
кВт) наиболее оптимальны два
варианта построения системы
ЧРП:
• высоковольтный ЧП;
• двух-трансформаторная
схема.
В этот диапазон мощностей
попадают 40 приводов.
Современные энергосберегающие технологии
Обследование СуГРЭС
Для приводов мощностью свыше
1000 кВт приемлемый срок
окупаемости имеет высоковольтный
ЧП на основе серии Perfect Harmony.
К этому классу относятся дымососы и
дутьевой вентиляторы (11 шт.)
Таким образом, в программу
оснащения двигателей системами ЧП
можно включить до 60
электродвигателей.
Срок окупаемости от экономии электроэнергии составит 6,7 года. С
учетом сокращения затрат на ремонт и обслуживание срок окупаемости
сократится и составит 4,14 года.
Современные энергосберегающие технологии
Вопросы докладчику
Контактная информация:
620146, Екатеринбург,
Решетникова, 22А
+7 (343) 222-22-78
www.eg-arstem.ru