Передача, распределение и накопление электроэнергии

Экономия электроэнергии с помощью частотного преобразователя

14 ноября 2012 г. в 16:43

Эффективность работы предприятий водоснабжения, отопления, городов и сельских районов может быть существенно повышена за счет автоматизации и внедрения частотно регулируемых электроприводов (ЧРП).

Экономия электроэнергии будет рассмотрена на примере насосного агрегата с ЧП.

При правильном выборе насосного агрегата его расходная характеристика и мощность электродвигателя рассчитаны на обеспечение необходимого давления в системе при максимальном потреблении воды, которое, как известно, приходится на утренние и вечерние часы. Отсюда мы имеем на оставшуюся часть времени избыточное давление в системе.

Регулировать расход можно при полной скорости двигателя, изменяя гидравлическое сопротивление тракта с помощью клапанов или заслонок, однако, дополнительное оборудование, необходимое в этом случае, часто оказывается ненадежным, трудно регулируемым и потребляющим много энергии.

Поэтому наиболее рациональным способом регулирования является снижение частоты вращения приводного двигателя насоса при сохранении неизменной характеристики нагрузки. Динамическое изменение оборотов двигателя становится возможным при использовании датчика давления (датчика обратной связи) и частотного преобразователя (ЧП).

На представленном графике изображены кривые зависимости расхода и энергопотребления. Но для лучшей наглядности можно рассмотреть график тока электродвигателя, на котором представлены кривые тока при использовании ЧРП и при регулировании заслонками (график1).

частотный преобразователь

Они соответствуют кривым расхода воды потребителями в различные периоды времени (график 2).

частотный преобразователь

Понимая, что в разное время суток расход воды, и как следствие — энергопотребление, различаются, мы можем рассчитать экономический эффект от применения ЧРП (см. таблицы).

Расчет эффективности от внедрения системы управления насосами на насосной станции «Сосновская»

Наименование Значение Размерность
Насосный агрегат  
Тип насоса К 80–50–200  
Номинальный напор 50 М
Номинальная подача 50 М3/ч
Частота вращения 2840 Об./мин.
Потребляемая мощность 15 кВт
Мощность электродвигателя 15 кВт
Ном.ток эл/дв 30 А
Оценка экономии  
Стоимость 1 кВт/час 2,28 руб.

Расчет окупаемости

Наименование Кол-во Ед. измерения
Экономия расчетная по сравнению с дросселированием 42 %
Потребление при дросселирование 360 кВт/ч
Экономия при частотном регулировании 151 кВт/ч
Срок окупаемости 0,83 лет
Стоимость шкафа управления с ЧП 120 000 руб.

Взяв данные на момент расчета кВт/ч = 2, 28 руб. и замерив величины энергопотребления с использованием ЧРП и при использовании дроссельной заслонки, мы получим экономию электроэнергии в 42 % при применении преобразователя по сравнению с регулированием заслонкой.

Таким образом, ЧП стоит 31700 руб., и окупается менее чем за 3 месяца, а система (шкаф управления) на основе частотного преобразователя ориентировочной стоимостью в 120 000 руб. окупается менее чем за год и далее работает только на экономию энергии и, как следствие — на экономию денежных средств предприятия.

Помимо прямой экономии мы получим:

  • экономию электроэнергии до 60%;
  • снижение расхода воды до 60% за счет стабилизации давления магистрали;
  • уменьшение износа и увеличение срока службы технологического оборудования, исключение гидравлических ударов;
  • снижение затрат на ремонт.

Для получения всех перечисленных плюсов от использования частотного преобразователя, необходимо правильно выбрать сам преобразователь. Для примера возьмем частотные преобразователи марки HYUNDAI.

Основными критериями выбора являются тип преобразователя частоты и его основные параметры — номинальный ток и мощность. Выбор типа преобразователя частоты зависит от требуемых параметров диапазона регулирования и точности регулирования количества оборотов двигателя.

Исходя из прочих функциональных возможностей — дополнительные протоколы связи, дополнительные входы и выходы – подбирается конкретная модель преобразователя.

Рекомендуемые модели для «насосно-вентиляторной» нагрузки: №50, №100, №700Е (векторное или векторное «бездатчиковое») и №300Р, №500Р (U/F-управление).

Этап первый. Выясняем характер нагрузки и технологический процесс. В нашем случае это насосная нагрузка. Исходя из требований к точности и диапазону регулирования, выбирается тип частотного преобразователя. Для нашего типа нагрузки наиболее подходят два типа управления: векторное без датчика и U/F-управление.

В таблице представлены варианты (типы) управления, использующиеся в частотных преобразователях.

Типы управления в частотных преобразователях

Параметры Векторное без датчика: №50,№100,№700Е U/F-управление (насос): №300Р, №500Р Полное векторное управление с датчиком 700V
Точность поддержания скорости вращения без датчика скорости

± 2-3% (режим U/F)

± 0,2% (векторный режим)

± 2-3% ± 0,1% (векторный режим)
Точность поддержания скорости вращения с датчиком скорости ± 0,01% (импульсный датчик, векторный режим)
Диапазон регулирования 1:40 (при управлении U/F) 1:100 (при векторном управлении) 1:40

1:40 (при управлении U/F)

1:100 (при векторном управлении) 1:1000 (с использованием импульсного датчика вращения)

Возможность управления моментом Нет Нет Есть

Этап второй. После выбора типа частотного преобразователя, нам необходимо выбрать конкретный частотный преобразователь. Для этого необходимо определить выходную мощность и выходной ток частотного преобразователя.

Для стандартных асинхронных электродвигателей, которые работают с полной номинальной нагрузкой:

I ном эд ≤ Iчп

Р эд ≤ Рчп.

Для электродвигателей, которые работают с неполной номинальной нагрузкой и для электродвигателей с малыми значениями коэффициента мощности:

I раб эд ≤ Iчп,

где:

Р эд — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Рчп — мощность частотного преобразовател, кВт;

Iном эд — номинальная мощность электродвигателя,А

I раб эд — рабочая мощность электродвигателя, А

U эд — напряжение питания двигателя, В.

Пример. Выбор преобразователя частоты для консольного насоса К 80-50-200.

Тип электродвигателя — низковольтный трехфазный асинхронный, с короткозамкнутым ротором 5АИ 160S2.

Напряжение питания — 380 В.

Мощность — 15 кВт.

Потребляемый ток — 28,8 А.

Коэффициент мощности — 0,89.

В процессе работы насоса двигатель работает с полной номинальной нагрузкой.

Для группы «насосы» целесообразно применение простого векторного и U/F-управления. Нецелесообразно использование ЧП с полным векторным управлением датчиком.

Двигатель работает с полной номинальной нагрузкой, коэффициент мощности двигателя – в рамках стандартного ряда. Поэтому при выборе модели необходимо соблюсти два неравенства:

15 кВт ≤ Р чп

28,8 А ≤ I чп

Iчп = 300 Р — 29А

700 E — 32А

Таким образом, из линейки преобразователей HYUNDAI, на примере которых мы рассматривали использование ЧРП, наиболее подходящими для данной задачи будут модели №700Е и №300Р.

Г. А. ШУВАЛОВ, менеджер отдела автоматики ГК «Элком»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Компания ООО «Элком», основанная в 1998 году, является одним из лидеров электротехнического рынка на территории России и СНГ, а также эксклюзивным дистрибьютором компании HYUNDAI по низковольтному оборудованию с 2009 года. Компания ООО «Элком» представлена более чем в 20 крупнейших городах России и Республики Казахстан, что позволяет предлагать партнерам оптимальные цены за счет отсутствия посредников.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Шкафы управления насосами и водоснабжением ШУН до 800 кВт

Шкафы управления насосами и водоснабжением ШУН к поставке от производителя ГК ЭнергоЗапад в диапазоне мощностей до 800 кВт и более, как на низкое напряжение: 220В, 380В, 690В, так и на высокое: 6 кВ, 10 кВ. Тип управления-регулирования: Прямой пуск/ручное/СТАРТ-СТОП, под заказ: плавный пуск, с частотником, с УПП, с ЧРП, с ПЧ. Климатическое исполнение под заказ: У1, У2, У3, УХЛ, УХЛ1, УХЛ2, УХЛ3, УХЛ4 и УХЛ5. Степени защиты шкафа - под заказ: IP00, IP21, IP31, IP44, IP54, климатический блок контейнер для крайнего севера (-60+50t). На заметку покупателю! По отдельному требованию заказчика возможно изготовление шкафов на другие значения мощности, управлением прямого пуска, напряжения сети и др. ШУН 0,12 кВт; ШУН 0,18 кВт; ШУН 0,25 кВт; ШУН 0,37 кВт; ШУН 0,4 кВт; ШУН 0,55 кВт; ШУН 0,75 кВт; ШУН 1 кВт; ШУН 1,1 кВт; ШУН 1,5 кВт; ШУН 2 кВт; ШУН 2,2 кВт; ШУН 3 кВт; ШУН 4 кВт; ШУН 5,5 кВт; ШУН 7,5 кВт; ШУН 8 кВт; ШУН 9 кВт; ШУН 10 кВт; ШУН 11 кВт; ШУН 15 кВт; ШУН 18 кВт; ШУН 18,5 кВт; ШУН 20 кВт; ШУН 22 кВт; ШУН 30 кВт; ШУН 37 кВт; ШУН 45 кВт; ШУН 55 кВт; ШУН 75 кВт; ШУН 90 кВт; ШУН 93 кВт; ШУН 100 кВт; ШУН 110 кВт; ШУН 132 кВт; ШУН 160 кВт; ШУН 185 кВт; ШУН 200 кВт; ШУН 220 кВт; ШУН 250 кВт; ШУН 280 кВт; ШУН 300 кВт; ШУН 315 кВт; ШУН 355 кВт; ШУН 370 кВт; ШУН 400 кВт; ШУН 450 кВт; ШУН 500 кВт; ШУН 600 кВт; ШУН 700 кВт; ШУН 800 кВт и др. Реализуем продукцию с доставкой на территории: России, Казахстан, Беларусь, Армении, Киргизии. Купить шкафы ШУН по выгодной цене, Вы можете по телефону или эл.почтеl, наши специалисты проконсультируют Вас в рабочее время. По отдельному требованию заказчика возможно изготовление шкафов на другие значения мощности, степени защиты и др.
Энергозапад Ооо · ЭНЕРГОЗАПАД · 28 февраля · Россия · г Санкт-Петербург
Шкафы управления насосами и водоснабжением ШУН до 800 кВт

ПРОДАМ: Приводы, насосы и насосные станции электрогидравлические

Компания OPTTOOLS предлагает: приводы, насосы гидравлические и насосные станции электрогидравлические производства России, Германии, Китая от ОАО ЭМИ Н.Новгород, Klauke, haupa, GREENLEE, КВТ, ШТОК, РОСТ предназначенные для работы с гидравлическим электромонтажным инструментом: Приводы, насосы и насосные станции, Насосные станции электрогидравлические, Насосы ножные, Насосы ручные гидравлические и др.
Отдел продаж · OPTTOOLS · 21 марта · Россия · Московская обл
Приводы, насосы и насосные станции электрогидравлические

ПРОДАМ: Частотные преобразователи

Предлагаем частотные преобразователи марки ВЕСПЕР различной мощности для различных типов электропривода. При внедрении частотного преобразователи в систему электропривода насосов, вентиляторов, дымососов, экономия электроэнергии составляет 30-40%. Кроме того снижаются пусковые токи, а также повышается надежность работы оборудования.
Волков Александар · ИТЦ ЭНЕРГОАУДИТ · 21 марта · Россия · Краснодарский край
Частотные преобразователи

ПРОДАМ: Универсальный насосный агрегат УНА

Предлагаем широкий выбор гидромоторов,гидронасосов,гидро распределителей  различных модификаций для спецтехники  (дорожной, коммунальной, лесозаготовительной и сельскохозяйственной техники). Демократичные цены.Отправка в регионы. Гидрораспределитель Р Насосный агрегат (внешний вал) 321.224.10 Гидромотор (шпонка) МГП Гидронасос шлицевой левого вращения 210.12 Гидромотор шпоночный реверс 210.12.01.03 Гидромотор d=45 303.3.112.501 Гидромотор 303.3.112.501.002 Гидромотор шлицевой 303.3.56.501 Гидромотор 303.3.112.241 Гидромотор шлицевой реверс 310. 12.00 Гидромотор шлицевой реверс 310.56.00 Гидромотор шлицевой реверс 310.112.00 Гидромотор шлицевой вал 310.2.28.00. Гидромотор шлицевой реверс 310.2.56.00 Гидромотор 310.3.112.00 Гидронасос 313.3.112.50.04 Гидронасос шлицевой правого вращения 313.3.55.507.303 Гидронасос шлицевой левого вращения 313.56.50.04 Гидромотор шпоночный реверс 310.2.28.01.03 Гидронасос шлицевой правого вращения 310.56.03 Гидронасос шлицевой левого вращения 310.56.04 Гидронасос шлицевой левого вращения 310.2.28.04.05 Гидромотор шлицевой реверс 310.2.56.00 Гидронасос шлицевой правого вращения 310.2.56.03 Гидромотор шлицевой реверс 310.2.112.00 Гидронасос шлицевой правого вращения 310.2.112.03 Гидромотор шлицевой реверс 310.3.56.00 Гидронасос шлицевой правого вращения 310.3.56.03 Гидромотор 310.3.112.00 Гидронасос шлицевой правого вращения 310.3.112.03
Васильева Ольга · ООО «Отечественная гидравлика» · 19 марта
Универсальный насосный агрегат УНА

ПРОДАМ: Водонагревательный котел электрический

Водонагревательные котлы электрические применяются в системах отопления с принудительной циркуляцией и системах горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Котлы не подлежат регистрации в органах Ростехнадзора. Максимальная мощность, кВт – 1000 500 400 300 250 200 160 100 Теплопроизводительность, Гкал/час – 0,860 0,430 0,344 0,258 0,215 0,172 0,140 0,086 Давление - рабочее 6 кг/см2 (0,6 мПа), расчетное 10 кг/см2 (1 мПа) Регулирование мощности – 100-1% Состав и комплектность. Блок электрического котла – 1 шт. Шкаф управления – 1 шт. Насос циркуляционный – 1 шт. Управление электрическим котлом осуществляется от шкафа управления, в котором смонтированы автомат защиты, контактор и схема автоматики. В силовой цепи предусмотрены приборы контроля токовой нагрузки и напряжения, а также защиты, действующие на отключение электрокотла при перегрузках и коротких замыканиях.
Манеев Игорь · Промышленная компания · 20 марта · Россия · Алтайский край
водонагревательный котел электрический
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.