Научная работа: Енергозбереження в електроприводах насосних агрегатів (на прикладі ВАТ "Полтававодоканал")
З давніх пір до теперішнього часу для збудження генераторів використовують силові реверсивні магнітні підсилювачі – пристрої прості, надійні, але недосконалі. Низький ККД (близько 35%), великі габарити, невисокий коефіцієнт підсилення і ряд інших недоліків не дозволяють реалізувати потрібну швидкодію привода, реальний коефіцієнт форсування процесів збудження генератора αф max ≤ 2. В останні роки вони знімаються з виробництва, тому в замінюваній системі в якості збуджувача генератора вже використовують реверсивний тиристорний перетворювач і обмотку збудження синхронного двигуна, яка раніше підключалась до некерованого джерела, забезпечили для цілей автоматичного регулювання нереверсивним тиристорним збуджувачем. Вибір коефіцієнта форсування і αф ≤10 і використання мікроелектроніки в системі управління забезпечує швидкодію і точність системи Г – Д на рівні, що не поступається системі ТП – Д. При цьому система ТП – Д приваблює високим ККД , кращими малогабаритними показниками, кращою технологічністю і меншими потребами в дефіцитній міді і електротехнічній сталі.
Якщо вибір зупинений на системі ТП – Д, можна вжити заходів щодо покращення її техніко – економічної ефективності за рахунок зменшення потрібної потужності фільтро – компенсуючого пристрою. В двохмосовому перетворювачі з природною комутацією зниження споживання реактивної потужності зсуву можна забезпечити шляхом почергового управління мостами. Використавши аналогічний перетворювач з штучною комутацією вентилів, можна практично повністю виключити реактивну потужність зсуву і обмежитись установкою нерегульованого фільтра найбільш суттєвих гармонік струму.
5. Застосування регульованого електроприводу насосних агрегатів
При застосуванні енергозберігаючого обладнання припускає заміну насосних агрегатів на сучасне устаткування з більш високим ККД. Прикладом можуть служити насоси GRUNDFOSS (Німеччина) чи FLYGT (Швеція). Цей метод на сьогодні застосовується рідко через великі капіталовкладення і, в основному, при новому будівництві.
Найбільш перспективним на сьогоднішній день є застосування регулюємого електроприводу. З огляду на нерівномірний характер водоспоживання, для насосних станцій виникла вкрай гостра потреба плавного регулювання їхньої продуктивності (напір і подача).
Традиційно продуктивність насосних станцій у системах водопостачання та водовідведення регулювалася ступінчасто або дроселюванням напірними засувками. Але такі способи регулювання є неекономічними. Крім того, збільшується знос устаткування через часті пуски і зупинки агрегатів; частіше виходять з ладу напірні засувки, внаслідок того, що засувка є запірною арматурою і не призначена для регулювання. Плавне регулювання продуктивності насосних агрегатів може бути забезпечено кількома способами:
- застосуванням двигунів постійного струму, число обертів яких змінюють шляхом регулювання напруги живлення;
- застосуванням різноманітних муфт ковзання (індукційних, гідравлічних, електромагнітних);
- зміною частоти напруги двигуна агрегату (регулюємий електропривод);
Найбільше поширення в даний час має спосіб, при якому в спеціальному тиристорному перетворювачі напруга частотою 50 Гц може бути перетворена у напругу заданої частоти. Як відомо, швидкість обертання електродвигуна прямо пропорційна частоті наруги живлення. Змінюючи число обертів, можливо домогтися зміни подачі Q, напору Н, потужності N у наступній залежності:
; 
; 
(5.1)
де n1 і n0 – число обертів електродвигуна при зміненій (n1 ) і номінальній (n0 ) частоті напруг живлення;
Н1 і Н0 – напір насосного агрегату;
Q1 і Q0 –подача насосного агрегату;
N1 і N0 – потужність, споживана агрегатом;
Розглянемо детальніше методи регулювання подачі і напору.
Регулювання шляхом дроселювання зводиться до зменшення потовк води в трубопроводі, що зумовлює додаткові витрати електроенергії, так як насос постійно повинен переборювати противотиск, створений напірною засувкою.
Потужність, споживану насосом, знаходимо по формулі:
(5.2)
де Р – потужність, кВт;
Q – подача, м3 /с;
Н – напір, м;
q - щільність;
g - прискорення вільного падіння;
З формули 5. 2 бачимо, що потужність знаходиться в прямій залежності від подачі та напору
На малюнку 5.1 показано зміну характеристик мережі при регулюванні подачі і напору насоса за допомогою дроселювання напірною засувкою, характеристика насоса при цьому залишається незмінною. Точка А є робочою точкою при максимальній подачі, при цьому потрібн?