Экономическая эффективность применения преобразователя частоты

Использование преобразователей частоты в системах регулирования давления и расхода

Преобразователи частоты (ПЧ), в том числе Lenze-ACTech, возможно использовать в промышленных системах, где требуется поддержание на заданном уровне некоторого технологического параметра. Этот параметр измеряется соответствующим датчиком, выходной сигнал которого подается на специальный вход преобразователя.

Часто решение этой задачи используется в системах, где требуется поддержать давление в магистральном трубопроводе. Электродвигатель насоса в этом случае питают от частотного преобразователя, задающего такую скорость вращения насоса, при которой давление в магистрали стабилизируется.

Срок окупаемости затрат после установки преобразователя в систему, как правило, меньше полугода.
Экономическая выгода достигается за счет существенного снижения потребления электроэнергии по сравнению с системой, где давление регулируется, например, задвижкой или перепускным вентилем.

Ниже приведены сравнительные характеристики потребления электроэнергии системой, работающей как с ПЧ, так и с использованием «обычных» методов регулировки:

• регулировка расхода воздуха с помощью выходной задвижки вентилятора (рис.1);
• регулировка расхода воды с помощью циклической работы насоса в режиме «OFF-ON» (рис.2);
• регулировка расхода воды с помощью перепускного (рециркуляционного) вентиля (рис.3).

Рис.1

Рис.2

Рис. 3.

Как видно из графиков на рисунках 1, 2 и 3, наибольшая экономическая эффективность использования ПЧ достигается, если система вентиляции или водоснабжения большую часть времени недогружена. Такая периодическая недогрузка свойственна этим системам. Например, в суточной кривой расхода воды, как правило, имеются два явных максимума – утром и вечером. Исходя из этих максимумов, выбирается мощность магистрального насоса. В остальное время суток насос работает с небольшой нагрузкой. Именно в это время ПЧ позволяет снизить потребление электроэнергии.

В номенклатуре изделий, предлагаемых нашим покупателям, все ПЧ имеют встроенный регулятор, позволяющий использовать этот преобразователь для автоматического поддержания давления воды или расхода воздуха на требуемом уровне. Также в продаже всегда имеются датчики давления воды на 6 и 10 бар. В таблице 1 приведены некоторые характеристики ПЧ в рассматриваемых системах.

Таблица 1.

При рассмотрении данного вопроса несколько слов скажем о целесообразности структуры систем, когда используется один преобразователь, подключаемый к нескольким электродвигателям. Причем поддерживает давление в системе один работающий  двигатель, а остальные находятся в резерве или на регламентном обслуживании. Между преобразователем и двигателем в этом случае должен находиться шкаф коммутации, работающий по довольно сложному алгоритму, учитывающему различные блокировки, временные задержки включения и пр. По нашим расчетам коммерческая целесообразность использования такого шкафа коммутации наступает только в случае, если мощность используемых электродвигателей не меньше 30 кВт. Альтернативой использования шкафа коммутации может служить установка на каждый двигатель «своего» преобразователя частоты. Такая структура не только дешевле, но и обеспечивает возможность «горячего» резервирования в системе.

Отметим также возможность, а в некоторых случаях  необходимость использования дросселей на силовых входе и выходе преобразователя.
Входной сетевой дроссель устанавливается, если существует необходимость защиты преобразователя от некачественного напряжения сети. Например, если существуют недопустимый перекос (более 2%) фазовых напряжений сети или рядом с преобразователем установлены другие, коммутируемые с помощью пускателей нагрузки или двигатели. Кроме того, при установке сетевого дросселя несколько уменьшается входной ток и снижается тепловая нагрузка на входные силовые элементы преобразователя. Установка сетевых дросселей обязательна, если используется преобразователь мощностью 30 кВт и выше или он работает в сельской местности.

Выходной моторный дроссель устанавливается в случае, если от преобразователя до двигателя больше 30 м, или существует вероятность коротких замыканий в нагрузке преобразователя. Кроме того, выходной дроссель уменьшает нагрузку на электродвигатель, делая его работу более надежной.

Установка сетевых и моторных дросселей в оговоренных выше случаях обеспечит Вам отсутствие «сюрпризов» в самый неподходящий для этого момент.

Шустов А. Б.

Документация:

• Карточка быстрого ввода в эксплуатацию регулятора давления (pdf)
• Преобразователь ESMD в системах регулирования давления (pdf)
• Преобразователь ESV в системах регулирования давления (pdf)