Μεταβλητή ηλεκτρική κίνηση ως μέσο εξοικονόμησης ενέργειας
Η μετάβαση από μη ρυθμιζόμενη ηλεκτρική κίνηση σε ρυθμιζόμενη είναι ένας από τους κύριους τρόπους εξοικονόμησης ενέργειας στην ηλεκτρική κίνηση και στον τεχνολογικό τομέα μέσω της ηλεκτρικής κίνησης.
Κατά κανόνα, η ανάγκη ελέγχου της ταχύτητας ή της ροπής των ηλεκτροκινητήρων των μηχανισμών παραγωγής υπαγορεύεται από τις απαιτήσεις της τεχνολογικής διαδικασίας. Για παράδειγμα, ο ρυθμός τροφοδοσίας του κόφτη καθορίζει την καθαρότητα της επεξεργασίας ενός τεμαχίου εργασίας σε τόρνο, η μείωση της ταχύτητας του ανελκυστήρα είναι απαραίτητη για την ακριβή τοποθέτηση του θαλάμου πριν σταματήσει, η ανάγκη ρύθμισης της ροπής του άξονα περιέλιξης υπαγορεύεται από οι συνθήκες διατήρησης σταθερής δύναμης τάσης του τραυματισμένου υλικού κ.λπ.
Ωστόσο, υπάρχει ένας αριθμός μηχανισμών που δεν απαιτούν αλλαγή της ταχύτητας σύμφωνα με τις τεχνολογικές συνθήκες ή άλλες (μη ηλεκτρικές) μέθοδοι επηρεασμού των παραμέτρων της τεχνολογικής διαδικασίας χρησιμοποιούνται για ρύθμιση.
Πρώτα απ 'όλα, περιλαμβάνουν μηχανισμούς συνεχούς μεταφοράς για τη μετακίνηση στερεών, υγρών και αέριων προϊόντων: μεταφορείς, ανεμιστήρες, ανεμιστήρες, μονάδες αντλίας. Για αυτούς τους μηχανισμούς, επί του παρόντος, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται μη ρυθμιζόμενες ασύγχρονες ηλεκτρικές κινήσεις, οι οποίες θέτουν τα σώματα εργασίας σε κίνηση με σταθερή ταχύτητα, ανεξάρτητα από το φορτίο στους μηχανισμούς. Υπό το μερικό φορτίο του, οι τρόποι λειτουργίας με σταθερή ταχύτητα χαρακτηρίζονται από αυξημένες ειδική κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με την ονομαστική λειτουργία.
Μείωση της απόδοσης NSC, μειώνεται η απόδοση του μεταφορέα, καθώς το σχετικό μερίδιο της καταναλισκόμενης ισχύος υπερνικά τη στιγμή αδράνειας. Πιο οικονομική είναι η λειτουργία μεταβλητής ταχύτητας, η οποία παρέχει την ίδια απόδοση, αλλά με σταθερή συνιστώσα της προσπάθειας έλξης.
Στο σχ. 1 δείχνει τις εξαρτήσεις ισχύος του άξονα του κινητήρα για έναν μεταφορέα με ροπή ρελαντί Mx = 0, ЗМв για σταθερές (v — const) και ρυθμιζόμενες (Fg = const) ταχύτητες κίνησης φορτίων. Η σκιασμένη περιοχή στο σχήμα αντιπροσωπεύει την εξοικονόμηση ενέργειας που επιτυγχάνεται με τον έλεγχο ταχύτητας.
Ρύζι. 1. Εξάρτηση της ισχύος του άξονα του ηλεκτροκινητήρα από την απόδοση του μεταφορέα
Έτσι, εάν η ταχύτητα του μεταφορέα μειωθεί στο 60% της ονομαστικής τιμής, τότε η ισχύς του άξονα του κινητήρα θα μειωθεί κατά 10% σε σύγκριση με την ονομαστική τιμή. Η επίδραση της ρύθμισης της ταχύτητας είναι μεγαλύτερη, όσο μεγαλύτερη είναι η ροπή ρελαντί και τόσο πιο σημαντικά μειώνει την απόδοση του μεταφορέα.
Η μείωση της ταχύτητας των μηχανισμών συνεχούς μεταφοράς με υποφόρτωση σάς επιτρέπει να εκτελέσετε την απαιτούμενη ποσότητα εργασίας με χαμηλότερη ειδική κατανάλωση ενέργειας, δηλαδή να λύσετε ένα καθαρά οικονομικό πρόβλημα μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας στην τεχνολογική διαδικασία μετακίνησης προϊόντων.
Συνήθως, με μείωση της ταχύτητας τέτοιων μηχανισμών, εμφανίζεται και οικονομικό αποτέλεσμα λόγω της βελτίωσης των λειτουργικών χαρακτηριστικών του τεχνολογικού εξοπλισμού. Έτσι, όταν μειώνεται η ταχύτητα, μειώνεται η φθορά του σώματος του μεταφορέα, η διάρκεια ζωής των σωληνώσεων και των εξαρτημάτων αυξάνεται λόγω της μείωσης της πίεσης που αναπτύσσεται από μηχανές παροχής υγρών και αερίων και εξαλείφεται επίσης η υπερβολική κατανάλωση αυτών των προϊόντων.
Η επίδραση στον τομέα της τεχνολογίας συχνά αποδεικνύεται σημαντικά υψηλότερη από ό,τι οφείλεται στην εξοικονόμηση ενέργειας, γι' αυτό είναι θεμελιωδώς λάθος να αποφασίζουμε για τη σκοπιμότητα χρήσης ελεγχόμενης ηλεκτρικής κίνησης για τέτοιους μηχανισμούς αξιολογώντας μόνο την ενεργειακή πτυχή.
Έλεγχος ταχύτητας μηχανών φτυαριών.
Οι φυγόκεντροι μηχανισμοί παροχής υγρών και αερίων (ανεμιστήρες, αντλίες, ανεμιστήρες, συμπιεστές) είναι οι κύριοι γενικοί βιομηχανικοί μηχανισμοί με τις μεγαλύτερες δυνατότητες σε όλη τη χώρα να μειώσουν σημαντικά την ειδική κατανάλωση ενέργειας. Η ειδική θέση των φυγόκεντρων μηχανισμών εξηγείται από τη μαζικότητα, την υψηλή ισχύ τους, κατά κανόνα, με μακρύ τρόπο λειτουργίας.
Αυτές οι συνθήκες καθορίζουν το σημαντικό μερίδιο αυτών των μηχανισμών στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας.Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς των κινητήρων για αντλίες, ανεμιστήρες και συμπιεστές είναι περίπου το 20% της χωρητικότητας όλων των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ μόνοι οι ανεμιστήρες καταναλώνουν περίπου το 10% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στη χώρα.
Οι ιδιότητες λειτουργίας των φυγόκεντρων μηχανισμών παρουσιάζονται με τη μορφή εξαρτήσεων της κεφαλής H από τον ρυθμό ροής Q και της ισχύος P από τον ρυθμό ροής Q. Σε σταθερό τρόπο λειτουργίας, η κεφαλή που δημιουργείται από τον φυγοκεντρικό μηχανισμό εξισορροπείται από την πίεση του υδρο- ή αεροδυναμικού δικτύου στο οποίο παρέχει υγρό ή αέριο.
Η στατική συνιστώσα της πίεσης προσδιορίζεται για τις αντλίες — από τη γεωδαιτική διαφορά μεταξύ των επιπέδων του χρήστη και της αντλίας. για θαυμαστές — φυσικό αξιοθέατο. για ανεμιστήρες και συμπιεστές — από την πίεση συμπιεσμένου αερίου στο δίκτυο (δεξαμενή).
Το σημείο τομής των χαρακτηριστικών Q-H της αντλίας και του δικτύου καθορίζει τις παραμέτρους H-Hn και Q — Qn. Η ρύθμιση του ρυθμού ροής Q μιας αντλίας που λειτουργεί με σταθερή ταχύτητα πραγματοποιείται συνήθως από μια βαλβίδα στην έξοδο και οδηγεί σε αλλαγή στα χαρακτηριστικά του δικτύου, ως αποτέλεσμα της οποίας ο ρυθμός ροής QA * <1 αντιστοιχεί σε το σημείο τομής με το χαρακτηριστικό της αντλίας.
Ρύζι. 2. Q-H-χαρακτηριστικά της αντλητικής μονάδας
Κατ' αναλογία με τα ηλεκτρικά κυκλώματα, η ρύθμιση της ροής μέσω μιας βαλβίδας είναι παρόμοια με τον έλεγχο του ρεύματος αυξάνοντας την ηλεκτρική αντίσταση του κυκλώματος. Προφανώς, αυτή η μέθοδος ελέγχου δεν είναι αποδοτική από ενεργειακή άποψη, καθώς συνοδεύεται από μη παραγωγικές απώλειες ενέργειας στα ρυθμιστικά στοιχεία (αντίσταση, βαλβίδα). Η απώλεια βαλβίδας χαρακτηρίζεται από τη σκιασμένη περιοχή στο Σχ. 1.
Όπως και στο ηλεκτρικό κύκλωμα, είναι πιο οικονομικό να ρυθμίσετε την πηγή ενέργειας παρά τον χρήστη της. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα φορτίου μειώνεται στα ηλεκτρικά κυκλώματα λόγω μείωσης της τάσης πηγής. Σε υδραυλικά και αεροδυναμικά δίκτυα, παρόμοιο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται με τη μείωση της πίεσης που δημιουργείται από τον μηχανισμό, η οποία πραγματοποιείται με τη μείωση της ταχύτητας της πτερωτής του.
Όταν αλλάζει η ταχύτητα, τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των φυγόκεντρων μηχανισμών αλλάζουν σύμφωνα με τους νόμους της ομοιότητας, οι οποίοι έχουν τη μορφή: Q * = ω *, H * = ω *2, P * = ω *3
Η ταχύτητα του στροφείου της αντλίας με την οποία το χαρακτηριστικό της θα περάσει από το σημείο Α:
Η έκφραση για την ισχύ που καταναλώνει η αντλία κατά τη ρύθμιση της ταχύτητας είναι:
Η τετραγωνική εξάρτηση της στιγμής από την ταχύτητα είναι χαρακτηριστική κυρίως για τους ανεμιστήρες, αφού η στατική συνιστώσα της κεφαλής που καθορίζεται από τη φυσική ώθηση είναι σημαντικά μικρότερη από το Hx. Στην τεχνική βιβλιογραφία, χρησιμοποιείται μερικές φορές μια κατά προσέγγιση εξάρτηση της στιγμής από την ταχύτητα, η οποία λαμβάνει υπόψη αυτή την ιδιότητα του φυγοκεντρικού μηχανισμού:
M* = ω *n
όπου n = 2 στο Hc = 0 και nHc> 0. Οι υπολογισμοί και τα πειράματα δείχνουν ότι το n=2 — 5 και οι μεγάλες τιμές του είναι χαρακτηριστικές των συμπιεστών που λειτουργούν σε ένα δίκτυο με σημαντική αντίθλιψη.
Η ανάλυση των τρόπων λειτουργίας της αντλίας σε σταθερές και μεταβλητές στροφές δείχνει ότι η υπερβολική κατανάλωση ενέργειας σε ω= const αποδεικνύεται πολύ σημαντική. Για παράδειγμα, τα αποτελέσματα του υπολογισμού των τρόπων λειτουργίας της αντλίας με παραμέτρους φαίνονται παρακάτω Hx * = 1,2. Px*= 0,3 σε δίκτυο με διαφορετική αντίθλιψη
Τα δεδομένα δείχνουν ότι η ελεγχόμενη ηλεκτρική κίνηση μπορεί να μειώσει σημαντικά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται: έως και 66% στην πρώτη περίπτωση και έως και 41% στη δεύτερη περίπτωση. Στην πράξη, αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να αποδειχθεί ακόμη υψηλότερο, καθώς για διάφορους λόγους (απουσία ή δυσλειτουργία βαλβίδων, χειροκίνητη ενεργοποίηση), η ρύθμιση από τις βαλβίδες δεν εφαρμόζεται καθόλου, γεγονός που οδηγεί όχι μόνο σε αύξηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και σε υπερβολικές προσπάθειες και κόστη στο υδραυλικό δίκτυο.
Τα ενεργειακά ζητήματα των φυγόκεντρων μηχανισμών μονής δράσης σε ένα δίκτυο με σταθερές παραμέτρους έχουν συζητηθεί παραπάνω. Στην πράξη, υπάρχει παράλληλη λειτουργία φυγόκεντρων μηχανισμών και το δίκτυο έχει συχνά μεταβλητές παραμέτρους. Για παράδειγμα, η αεροδυναμική αντίσταση του δικτύου εξόρυξης αλλάζει με την αλλαγή του μήκους των τοίχων, η υδροδυναμική αντίσταση των δικτύων ύδρευσης καθορίζεται από τον τρόπο κατανάλωσης νερού, ο οποίος αλλάζει κατά τη διάρκεια της ημέρας κ.λπ.
Με παράλληλη λειτουργία φυγοκεντρικών μηχανισμών, είναι δυνατές δύο περιπτώσεις:
1) η ταχύτητα όλων των μηχανισμών ρυθμίζεται ταυτόχρονα και ταυτόχρονα.
2) η ταχύτητα ενός μηχανισμού ή μέρους των μηχανισμών ρυθμίζεται.
Εάν οι παράμετροι του δικτύου είναι σταθερές, τότε στην πρώτη περίπτωση όλοι οι μηχανισμοί μπορούν να θεωρηθούν ως ένα ισοδύναμο για το οποίο ισχύουν όλες οι παραπάνω σχέσεις. Στη δεύτερη περίπτωση, η πίεση του μη ρυθμιζόμενου τμήματος των μηχανισμών έχει την ίδια επίδραση στο ρυθμιζόμενο τμήμα με την αντίθλιψη και είναι πολύ σημαντική, γι' αυτό η εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας εδώ δεν υπερβαίνει το 10-15% της ονομαστικής ισχύος της μηχανής.
Οι μεταβλητές παράμετροι δικτύου περιπλέκουν πολύ την ανάλυση της συνεργασίας των φυγόκεντρων μηχανισμών με το δίκτυο. Σε αυτή την περίπτωση, η ενεργειακή απόδοση μιας ελεγχόμενης ηλεκτρικής κίνησης μπορεί να προσδιοριστεί με τη μορφή μιας περιοχής της οποίας τα όρια αντιστοιχούν στις οριακές τιμές των παραμέτρων του δικτύου και στην ταχύτητα του φυγοκεντρικού μηχανισμού.
Δείτε επίσης για αυτό το θέμα: VLT AQUA Μετατροπείς συχνότητας μετάδοσης κίνησης για μονάδες αντλιών