Опыт эксплуатации преобразователей частоты Реутовской теплосети
Опыт эксплуатации преобразователей частоты Реутовской теплосети
1 января 2001
Преобразователи частоты Emotron
В 1998 году в Реутовских теплосетях на сетевой насос был установлен преобразователь частоты
шведской фирмы Emotron AB мощностью 132 кВт. Нужно отметить, что инженерный персонал МП
«Реутовские теплосети» подошел к этому делу основательно. До заказа преобразователя в течение
года снимались характеристики энергопотребления насоса.
Задолго до установки наладчики получили от Компании АДЛ — эксклюзивного дистрибьютора
Emotron в России — всю техническую документацию на преобразователь и тщательно изучили
ее. Монтаж был проведен грамотно и с соблюдением всех требований производителя. На первый
пуск были приглашены инженеры фирмы-дистрибьютора, которые провели небольшое экспресс-обучение и помогли настроить параметры преобразователя.
Наконец все было сделано, кран открыт
и заветная кнопочка «пуск» нажата. Двигатель плавно разогнался, насос начал
качать первые кубометры воды в сеть, а
преобразователь — первые киловатты
электроэнергии из сети...
Надо сказать, что причиной такого осторожного и тщательного подхода к решению о покупке и установке преобразователей частоты является не столько
сложность интегрирования преобразователей частоты в систему управления (ведущие фирмы производители добились
серьезных успехов в упрощении этого
процесса), сколько цена. Однако время не
стоит на месте. Разработчики преобразователей частоты давно поняли, что наиболее частый объект применения регулировочного привода — именно насос. По
счастью, насосы являются очень удобной
нагрузкой для асинхронного двигателя,
т.к. двигатель не испытывает перегрузок
во время работы, а нагрузочная диаграмма насоса практически параллельна механической характеристике двигателя
(рис.1). Соответственно снижаются и требования к преобразователям частоты, поэтому многие фирмы наряду с общепромышленными сериями, рассчитанными
на высокодинамичные применения, предлагают и специальные разработки, ориентированные на применение с насосно-вентиляторной нагрузкой. Однако лицом
фирмы по-прежнему остаются параметры
и возможности высокотехнологичных общепромышленных серии, поэтому именно к их совершенствованию прилагаются
основные усилия, в то время как насосное
и вентиляторное применения обеспечиваются по остаточному принципу: для насосов предлагается использование либо
таких же преобразователей, либо их модификаций в сторону упрощения. Такой
подход, конечно, дает небольшое снижение цены, но не использует весь потенциал простоты насосного применения, и тем
более не учитывает некоторых специфических требований.
Рис. 1. Механическая характеристика
двигателя и нагрузочная диаграмма насоса
Другим путем пошла шведская фирма
Emotron AB (имеющая, кстати, в своем арсенале прекрасную серию общепромышленных преобразователей с передовым
на сегодня способом прямого управления
моментом), организовав разработку с «0»
специализированной насосно-вентиляторной серии преобразователей частоты,
получившей название FlowDrive (в маркировке FDU). Такая стратегия привела к
серьезному снижению цены и введению
специализированных свойств преобразователя, например, наличию программного монитора нагрузки, позволяющего
отслеживать режимы «сухого хода», кавитации или работы на закрытую заслонку.
Уже только наличие этих возможностей
существенно снижает вероятность аварии насоса и работы в недопустимых режимах, что значительно продлевает срок
его эксплуатации. Кроме того, планируется введение специальной опции, позволяющей управлять дополнительными насосами, включая и выключая их по мере
необходимости.
Такая работа превращает преобразователь практически в контроллер насосной
станции.
Есть в преобразователях серии FDU и возможности, милые сердцу именно российского потребителя. Одна из них — преодоление провалов напряжения. При
снижении напряжения в питающей сети
преобразователь не отключается, в плавно уменьшает скорость насоса пропорционально величине просадки напряжения,
оставляя двигатель в нормальном режиме
работы. Производительность насоса при
этом, конечно, падает, но это лучше, чем
отключать его совсем. При восстановлении нормального напряжения в сети преобразователь возвращается к заданным
параметрам.
Радует еще и то, что преобразователи
этой серии выпускаются в прочном металлическом корпусе, позволяющем просто повесить преобразователь на любую
стену, не озадачиваясь изготовлением и
монтажом электрошкафа. Если при этом
необходимо ограничить доступ к изменениям параметров настройки преобразователя, можно заблокировать клавиатуру
или вообще заказать модель со съемным
пультом управления.
Рис. 2. Преобразователь FDU
на 5,5 кВт в электрошкафу
Типоряд преобразователей частоты этой
серии доходит до 800 кВт, при необходимости преобразователи частоты могут
выпускаться и на напряжение 690 В, что
вместе с начавшимся в России выпуском
низковольтных (380/660 В) двигателей
большой мощности позволяет во многих
случаях заменить дорогостоящие высоковольтные привода на низковольтные.
Прошло три года. Все это время персонал
Реутовской теплосети снимал характеристики установки и сравнивал их с аналогичными характеристиками привода без
преобразователя. По словам главного инженера теплосети Н.И. Суслина, результат
сравнения показал снижение энергопотребления в летний период до 50%, зимой — до 30%. Расчеты показали, что срок
окупаемости в этом случае составляет менее трех лет. При этом учитывалась только
экономия по электроэнергии, однако реально следует иметь в виду весь комплекс
снижения затрат — от снижения расхода
воды за счет оптимизации давления на выходе насоса до увеличения ресурса насоса
и трубопровода за счет снижения механических и гидравлических нагрузок как во
время пуска и останова, так и во время
стабильной работы. Преобразователь
окупился и продолжает работать, принося
уже чистую прибыль. За это время на объектах Реутовской теплосети установлено
несколько преобразователей частоты
фирмы Emotron AB, а технический персонал оценил все удобства и преимущества
их эксплуатации.
Вернемся назад, в 1998 год (в прошлый
век?). При планировании покупки преобразователя основной целью его приобретения была экономия электроэнергии,
и все расчеты целесообразности применения регулируемого электропривода
сводились в основном к этому. Однако на
сегодняшний день положение не так однозначно. По различным причинам Россия отстает от передовых западных стран
в плане автоматизации и регулирования
технологических процессов. Не будем
сейчас рассматривать эти причины, воспользуемся положительным следствием
этого отставания: мы можем не ходить
теми путями, которые наши западные
коллеги признали неэффективными, можем не ждать появления собственной
статистики, а просто посмотреть, к каким выводам пришли наши зарубежные
коллеги, и перенять их положительный
опыт. С точки зрения применения регулируемого электропривода опыт этот
показывает, что использование преобразователей частоты необходимо не
только и не столько с целью экономии
электроэнергии. Основная причина
применения регулируемого привода
за рубежом — получение мощного инструмента управления процессами. Это
касается практически всех систем, так
или иначе использующих асинхронные
электродвигатели в качестве активного
элемента. Применительно к системам
теплоснабжения использование возможностей регулирования дает снижение
потребления тепловой энергии, и здесь
цифры экономической эффективности
совсем другие. Если благодаря применению преобразователей частоты удастся
уйти хотя бы от регулирования температуры в помещениях при помощи форточек, сэкономленных за год средств
может хватить на автоматизацию следующей очереди оборудования. А если
учесть возможность оптимизации работы котлов как по теплоносителю, так и по
расходу топлива... ну, вы понимаете.
Рассмотрим теперь собственно теплосеть,
а именно трубу. Думаю, не ошибусь, если
скажу, что именно в трубопроводах сосредоточена львиная доля стоимости всей
системы. Поддержание этой «закопанной
в землю» сети в исправном состоянии
есть головная боль всего жилищно коммунального хозяйства. Могут ли в этом деле
помочь современные технологии регулируемого привода? Могут. На наших латанных-перелатанных магистралях любое повышение давления приводит к порывам.
Вот и не будем его повышать, ведь насос,
работающий от преобразователя частоты,
точно поддерживает заданное давление
на своем выходе, независимо от времени
года и времени суток.
Другая проблема — гидравлические удары, появляющиеся при пусках и остановах
насосов. Если на насосе стоит преобразователь частоты — этой проблемы нет, он
плавно разгоняет и плавно останавливает
насос. Если на преобразователь денег не
нашлось — можно приобрести хотя бы
мягкий пускатель: регулировать давление
он не сможет, но организация плавного пуска и останова — его профессия, стоит он
намного дешевле, и первая же несостоявшаяся авария на трубопроводе окупит его
применение. Мне могут возразить: можно
запустить насос на закрытую заслонку, а
потом ее плавно открыть. Можно, но кто
будет закрывать и открывать заслонку
при отключении питания на 10 минут? И еще одна частая причина использования
высоких технологий в приводе таких простых устройств, как насосы — отрицательное влияние переходных режимов на срок
службы оборудования. Дело в том, что при
прямом пуске любой двигатель испытывает серьезные перегрузки, как механические, так и электрические, что отрицательно сказывается на долговечности его
компонентов.
Поэтому применение устройств, смягчающих этот процесс, может существенно увеличить срок службы как двигателя, так и присоединенного к нему
механизма.
Подводя итог вышесказанному, следует
сделать вывод, что при определении целесообразности покупки преобразователей частоты и мягких пускателей необходимо учитывать не только очевидные
преимущества экономии электроэнергии,
но и другие факторы, не столь очевидные,
но, как показывает практика и опыт той
же Реутовской теплосети, гораздо более
существенные. Удачи вам в нелегком деле
экономических обоснований...
(PDF, 390.99 Кб)PDF
Будь в курсе новостей АДЛ
Узнавайте первыми об изменениях цен, новостях компании и обновлении каталога.