Устройства плавного пуска и приводы двигателей Ежегодно в нашей стране проводятся мероприятия, посвящённые обсуждению проблем предприятий водного хозяйства. Одной из главных тем любого «круглого стола» или конференции профессионалов становится применение современных технологий в водоснабжении, водоотведении и обработке сточных вод, управлении водными ресурсами. Так, например, большинство специалистов сходятся во мнении, что у насосного оборудования, применяемого сегодня в отрасли, есть две проблемы: быстрый износ, который возникает вследствие несовершенства процесса пуска и останова электродвигателей, и низкая энергоэффективность. Справиться с обозначенными трудностями помогает внедрение современных решений – устройств плавного пуска и преобразователей частоты. «Как правило, электродвигатель даже при пуске насосов, момент нагрузки которых нарастает достаточно плавно, потребляет в разы больше энергии. В итоге скачкообразно возрастает ток, – отмечает Алексей Аникин, менеджер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. – Достаточно сказать, что пусковой ток в 6-7 раз превышает номинальную величину, чтобы представить, что происходит как в самом электродвигателе, так и с питающей сетью». При прямом пуске от сети обмотки ЭД испытывают энергетический удар, негативное влияние которого на их изоляцию нарастает с каждым новым включением. Указанное явление сопровождается перегревом обмоток и приводит к межвитковым коротким замыканиям. В конечном счёте двигатель выходит из строя. Кроме того, пусковые токи влияют и на другое оборудование, которое подключено к той же электрической сети. «Большую опасность прямой пуск представляет для механических частей насосов, арматуры и трубопроводов. Кроме того, в момент включения (пуска) и отключения (останова) в системе возникает гидроудар. Для него характерны мгновенные значения давления, в десятки раз превышающие номинальную величину в системе. В течение короткого промежутка времени чередуются процессы повышения и понижения напора воды, зачастую входящие в резонанс. Это провоцирует деформацию трубопровода и механизмов насоса, – рассказывает Роман Смирнов, инженер-конструктор компании «А-Трейд», более 15 лет занимающейся производством электрощитового оборудования и имеющей значительный опыт разработки и внедрения систем водоснабжения и водоотведения. – Применение УПП позволяет исключить ударные нагрузки на подшипники агрегатов и лобовые части обмоток электродвигателей, снизить электродинамические нагрузки на питающее оборудование (трансформаторы, шины, автоматические выключатели), увеличить межремонтные промежутки, а значит, обеспечить долговечность и надёжную эксплуатацию насосного оборудования». Специалисты пробовали бороться с переходными процессами, возникающими при старте двигателя от сети, при помощи механических устройств. Например, за счёт дополнительного слабосильного привода, который раскручивал базовый двигатель до требуемых оборотов. Затем разгонник отцеплялся, а на обмотки основного мотора подавалось напряжение. Из-за сложности в эксплуатации данный способ не нашёл широкого применения. Ему на смену пришла схема пуска электродвигателя «звезда-треугольник». В ней ЭД включается ступенчато, в два этапа. С маленьким крутящим моментом электродвигатель раскручивается до определённых оборотов, а затем подключается с большим моментом. Проблема пуска по схеме «звезда-треугольник» кроется в том, что «ступеньки» сопровождаются локальными гидроударами, правда, не такими мощными, как при включении напрямую от сети. Страдают механическая и электрическая части насосного оборудования. Кроме того, при переходе от «звезды» к «треугольнику» всплеск потребления электроэнергии может быть даже большим, чем при прямом пуске.
«Для того чтобы предупредить возможные нештатные ситуации, устройства плавного пуска должны обладать широким функционалом: иметь защиту от перегрузки, холостого хода, заклинивания ротора, – дополняет Алексей Аникин (АББ). – Кроме всего вышеуказанного, УПП должно иметь удобный интерфейс. Например, устройства серии PST(B) оснащены полнотекстовым ЖК-дисплеем с отображением информации, в том числе и на русском языке. Посредством адаптера FieldBusPlug данные УПП могут быть подключены к промышленной шине Fieldbus для систем автоматизации». Однако оба способа являются неэффективными. В первом случае – из-за перерасхода электроэнергии в периоды «штиля», когда насосы работают в штатном режиме при частично закрытых задвижках. Во втором из-за утраты гибкости при регулировании расхода. Выход видится в возможности регулирования частоты вращения насосов. В этом случае агрегаты будут давать именно такой напор, который нужен. Об эффективности данного способа известно давно. Однако долгое время он не был популярен ввиду сравнительно низкой стоимости электроэнергии. Иными словами, у предприятий водного хозяйства не было нужды экономить. Ситуация существенно изменилась в последние несколько лет, когда цены на энергоресурсы значительно выросли. Кроме того, на рынке появился ряд совершенных и доступных технических средств – например, частотно-регулируемые приводы (ЧРП). Сегодня они успешно применяются в комплексе с устройствами плавного пуска. Рассмотрим следующий пример комбинации УПП и ПЧ: в стандартной трубопроводной системе (с преобладанием напора на преодоление трения ? = 5%) с четырьмя параллельными насосами с расходом 2500 м3/ч устанавливается два устройства плавного пуска и два преобразователя частоты. «В данной схеме насосы, оснащённые устройствами плавного пуска, работают в номинальном режиме. Агрегаты с преобразователями частоты позволяют увеличить или уменьшать в нужное время производительность гидросистемы, – поясняет Алексей Аникин (АББ). – Опыт применения схем на основе УПП серии PSE, PST(B) и ПЧ семейства ACQ показал, что экономия электроэнергии может достигать 50%. Причём информацию о текущих энергозатратах можно увидеть в реальном времени – например, на мониторе частотно-регулируемого привода. Затраты на закупку оборудования окупаются всего за полтора года». Инвестиции в современные электротехнические решения в итоге окупаются, а сбережённые после средства можно вложить в дальнейшую модернизацию. |
- Дата: 30 сентября 2018
Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.