Промышленные компрессоры — новые возможности энергосбережения
Промышленные компрессоры — новые возможности энергосбережения
1 марта 2005
Наблюдая за развитием технологий, внедряемых ведущими мировыми производителями
компрессорного оборудования, можно констатировать, что в линейке продукции большинства из
них появились компрессоры со встроенным преобразователем частоты, позволяющим осуществлять
бесступенчатое регулирование производительности компрессора, а также мягким пускателем для
плавного пуска и останова компрессора.
Применение этих устройств позволяет значительно уменьшить потребление электроэнергии,
механический из нос компрессора, а также дает ряд преимуществ, которые будут рассмотрены в
этой статье.
Рис. 1. Преобразователи частоты
Emotron серии FDU
Как правило, компрессоры выбираются с
гарантированным запасом по мощности,
обусловленным различными сочетаниями
потребителей сжатого воздуха и снижением производительности по мере износа.
Опираясь на мировой опыт использования компрессоров в реальных условиях,
можно судить о том, что большинство их
них загружены лишь на 50–70 %, а максимальная нагрузка наблюдается лишь в пиковые часы.
В целях регулирования производительности компрессоров применяют несколько
способов: периодический сброс избыточного давления через предохранительный
клапан, отключение электродвигателя от
питающей сети или отключение муфты, передающей крутящий момент от двигателя
к компрессору (режим «нагрузка — холостой ход»). Данные способы несовершенны, т. к. потребление электроэнергии при
этом остается на уровне 90–100 %. Кроме
того, при превышении номинального давления в ресивере происходит нагревание
воздуха вследствие его сжатия, а при отключении ре- сивера от компрессора воздух начинает остывать, давление падает,
происходят адиабатические процессы,
что ведет к снижению КПД установки.
Вышеописанные проблемы, возникающие при различных способах регулирования, могут быть успешно решены установкой пре- образователя частоты на
компрессорную установку, что позволит
получить оптимальную производительность при минимальном потреблении
электроэнергии. Правильный выбор преобразователя частоты может помочь в
дальнейшем избежать многих проблем с
установкой, настройкой и обслуживанием оборудования. Учитывая опыт Компании АДЛ в области внедрения частотного
регулирования, остановимся на наиболее
оптимальном решении — преобразователе частоты серии FDU (рис. 1) шведской
фирмы Emotron. Оборудование данной
фирмы хорошо зарекомендовало себя в
российских условиях эксплуатации. Немецкая фирма Alup Kompressoren уже поставила более десятка компрессоров недавно разработанной серии Allegro (рис.
2) с интегрированным преобразователем
частоты Emotron FDU в Россию.
Производительность компрессора со
встроенным преобразователем частоты
напрямую зависит от частоты вращения
вала двигателя компрессора, т. е. в каждый момент времени производится только необходимое количество сжатого воздуха. Основной эффект заключается в том,
что с помощью преобразователя частоты
можно безопасно для двигателя понижать
частоту его вращения до 30–40 % от номинальной, что приводит к снижению потребления электроэнергии. Применение
преобразователя частоты позволяет избегать режимов, когда компрессор создает
избыточное давление, что ведет к чрезмерному расходу воздуха, его утечкам и
дополнительной нагрузке на все компоненты компрессора. Сравнение энергопотребления нерегулируемого компрессора и компрессора с частотным приводом
приведено на рис. 3.
Рис. 3. Энергопотребление компрессора с преобразователем
частоты по сравнению со стандартными компрессорами
Существуют системы, в которых компрессоры не требуют регулирования производительности. В этом случае основная
задача преобразователя частоты исчезает, и его применение становится необоснованным. Для решения этой задачи
экономически целесообразно применять
более простое устройство — мягкий пускатель, цена которого в 3–5 раза меньше
стоимости преобразователя частоты, и
в десятки раз меньше стоимости самого
компрессора. Мягкий пускатель Emotron
серии MSF (рис. 4) обеспечивает пуск
компрессора с 2–3-кратным током, в том
время как при прямом пуске ток в 7 раз
выше номинального.
Мягкие пускатели Emotron MSF имеют несколько вариантов разгона: с линейным
нарастанием напряжения, с ограничением тока и с линейным нарастанием момента. Оптимальный запуск компрессора возможен только благодаря использованию
функции MSF — «разгон по моменту», когда MSF следит за необходимым значением
момента, обеспечивая пуск с минимальным значением тока. Испытания с включенной функцией «разгон с ограничением
тока», которая присутствует во многих
марках мягких пускателей других производителей, показали, что пусковой ток по
сравнению с «разгоном по моменту» на
20 % выше и переходной
процесс в этом случае не
является линейным.
Мягкие пускатели Emotron
MSF популярны в компрессорных установках
не менее, чем преобразователи частоты. Являясь
высокоинтеллектуальными приборами, они обеспечивают полный набор
функций защиты двигателя, позволяют избавиться
от лишних контакторов, а также осуществлять мониторинг работы компрессора
и элек трической сети. Например, в холодильных винтовых компрессорах голландской фирмы Grasso установка мягкого
пускателя Emotron MSF позволила осуществить гарантированный запуск компрессора, избежать пика тока, возникающего
в момент переключения со звезды на треугольник, снизить время пуска и осуществить плавный разгон компрессора.
Рис. 4. Мягкие пускатели Emotron серии MSF
Ведущие российские производители компрессоров все чаще применяют мягкие пускатели для плавного пуска и останова двигателей компрессоров. Московский завод «Комрессор» имеет пятилетний опыт внедрения мягких пускателей
Emotron MSF мощностью 160 кВт в своих
компрессорах. А в Санкт-Петербурге на
заводах Компании «Талосто» была произведена модернизация холодильного
оборудования немецкой фирмы Bitzer
Kuehlmaschinenbau GmbH, на которые
были установлены мягкие пускатели
Emotron MSF мощностью 22–315 кВт. Мягкие пускатели и преобразователи частоты
Emotron так же эксплуатируются в ставе
компрессоров производства ПензаКомпрессорМаш и Казанькомпрессормаш.
В некоторых случаях для обеспечения требуемой производительности задействован не один компрессор, дающий 100%
необходимого объема сжатого воздуха,
а несколько, работающих параллельно. В
случае использования двух компрессоров, первый необходимо оснастить преобразователем частоты, а второй всегда
включать на полную производительность
и выключать в случае ее превышения
(роль логического элемента может выполнять сам преобразователь частоты
Emotron FDU). Также возможна установка
на второй компрессор мягкого пускателя.
В этом случае речь уже идет о комплектном устройстве.
Компания АДЛ имеет опыт в поставке подобных шкафов управления под торговой
маркой ГРАНТОР®. Подобный описанному
выше шкаф управления компрессорами
производства Компании АДЛ с преобразователями частоты Emotron уже используется в ОАО «РЖД». Данный шкаф управления имеет один преобразователь частоты
Emotron FDU 200 кВт и весь набор защитной и релейно-коммутационной аппаратуры для заданного цикла работы группы
из трех компрессоров.
Авторы данной статьи будут рады ответить на вопросы по опыту применения
преобразователей частоты и мягких пускателей на компрессорах и дать консультации по выбору энергосберегающего
оборудования.
(PDF, 270.58 Кб)PDF
Будь в курсе новостей АДЛ
Узнавайте первыми об изменениях цен, новостях компании и обновлении каталога.