Enerji tasarrufu aracı olarak değişken elektrikli tahrik
Regülesiz elektrikli tahrikten regüleli tahrike geçiş, elektrikli tahrikte ve teknolojik alanda elektrikli tahrik vasıtasıyla enerji tasarrufu sağlamanın ana yollarından biridir.
Kural olarak, üretim mekanizmalarının elektrikli tahriklerinin hızını veya torkunu kontrol etme ihtiyacı, teknolojik sürecin gereklilikleri tarafından belirlenir. Örneğin, kesicinin ilerleme hızı, bir iş parçasının bir torna tezgahında işlenmesinin temizliğini belirler, asansör hızının düşürülmesi, durmadan önce arabanın doğru konumlandırılması için gereklidir, sarım milinin torkunun ayarlanması ihtiyacı tarafından belirlenir. yaralı malzemenin sabit bir gerilim kuvvetini sürdürme koşulları vb.
Bununla birlikte, teknolojik koşullara göre hız değişikliği gerektirmeyen bir dizi mekanizma vardır veya düzenleme için teknolojik sürecin parametrelerini etkilemenin diğer (elektriksel olmayan) yöntemleri kullanılır.
Her şeyden önce, katı, sıvı ve gaz halindeki ürünleri taşımak için sürekli taşıma mekanizmalarını içerirler: konveyörler, fanlar, fanlar, pompa üniteleri. Bu mekanizmalar için, şu anda, kural olarak, mekanizmalar üzerindeki yükten bağımsız olarak çalışan gövdeleri sabit bir hızda hareket ettiren düzensiz asenkron elektrikli sürücüler kullanılmaktadır. Kısmi yükü altında, sabit hızda çalışma modları artan ile karakterize edilir özgül enerji tüketimi nominal mod ile karşılaştırıldığında.
NSC performans düşüşü, tüketilen gücün nispi payı boşta kalma anını aştığı için konveyörün verimliliği azalır. Daha ekonomik olan, aynı performansı sağlayan ancak sabit bir çekme kuvveti bileşeni olan değişken hız modudur.
İncirde. Şekil 1, sabit (v — const) ve ayarlanabilir (Fg = const) yük hareket hızları için boşta momenti Mx = 0, ЗМв olan bir konveyör için motor şaftının güç bağımlılıklarını gösterir. Şekildeki taralı alan, hız kontrolü ile elde edilen enerji tasarrufunu temsil etmektedir.
Pirinç. 1. Elektrik motoru milinin gücünün konveyörün performansına bağlı olması
Yani konveyör hızı nominal değerin %60'ına düşürülürse motorların mil gücü nominal değere göre %10 azalacaktır. Hız regülasyonunun etkisi daha yüksektir, rölanti torku ne kadar büyükse ve konveyörün performansını o kadar önemli ölçüde azaltır.
Düşük yükleme ile sürekli taşıma mekanizmalarının hızının düşürülmesi, gerekli miktarda işi daha düşük özgül enerji tüketimi ile gerçekleştirmenize olanak tanır, yani ürünlerin taşınmasının teknolojik sürecinde enerji tüketimini azaltma gibi tamamen ekonomik bir sorunu çözmek.
Genellikle, bu tür mekanizmaların hızının düşmesiyle birlikte, teknolojik ekipmanın çalışma özelliklerinin iyileştirilmesi nedeniyle ekonomik bir etki de ortaya çıkmaktadır. Böylece hız düştüğünde konveyör gövdesinin aşınması azalır, makinelerin sıvı ve gaz ikmali için geliştirdiği basıncın düşmesi nedeniyle boru hatları ve bağlantı parçalarının kullanım ömrü artar ve bu ürünlerin fazla tüketimi de ortadan kalkar.
Teknoloji alanındaki etkinin genellikle enerji tasarrufundan önemli ölçüde daha yüksek olduğu ortaya çıkıyor, bu nedenle, yalnızca enerji yönünü değerlendirerek bu tür mekanizmalar için kontrollü bir elektrikli tahrik kullanmanın tavsiye edilebilirliğine karar vermek temelde yanlıştır.
Kürek makinelerinin hız kontrolü.
Sıvıların ve gazların tedariki için santrifüj mekanizmaları (fanlar, pompalar, fanlar, kompresörler), özgül enerji tüketimini önemli ölçüde azaltmak için ülke genelinde en büyük potansiyele sahip ana genel endüstriyel mekanizmalardır. Santrifüj mekanizmalarının özel konumu, kural olarak uzun bir çalışma modu ile kütleleri, yüksek güçleri ile açıklanmaktadır.
Bu koşullar, bu mekanizmaların ülke enerji dengesindeki önemli payını belirlemektedir.Pompalar, fanlar ve kompresörler için tahrik motorlarının toplam kurulu gücü, tüm enerji santrallerinin kapasitesinin yaklaşık %20'sini oluştururken, fanlar tek başına ülkede üretilen tüm elektriğin yaklaşık %10'unu tüketmektedir.
Santrifüj mekanizmalarının çalışma özellikleri, H kafasının Q akış hızına ve P gücünün Q akış hızına bağımlılığı şeklinde sunulur. Sabit bir çalışma modunda, santrifüj mekanizması tarafından oluşturulan kafa şu şekilde dengelenir: sıvı veya gaz ilettiği hidro- veya aerodinamik ağın basıncı.
Basıncın statik bileşeni, pompalar için — kullanıcı ve pompa seviyeleri arasındaki jeodezik farkla belirlenir; hayranlar için — doğal çekicilik; fanlar ve kompresörler için - ağdaki (hazne) sıkıştırılmış gaz basıncından.
Pompanın Q-H özelliklerinin kesişme noktası ve ağ, H-Hn ve Q — Qn parametrelerini belirler. Sabit hızda çalışan bir pompanın Q debisinin düzenlenmesi genellikle çıkıştaki bir vana tarafından gerçekleştirilir ve şebekenin karakteristiğinde bir değişikliğe yol açar, bunun sonucunda QA * <1 debisi şuna karşılık gelir: pompanın karakteristiği ile kesişme noktası.
Pirinç. 2. Pompalama ünitesinin Q-H-özellikleri
Elektrik devrelerine benzetilerek, bir valf aracılığıyla akışı düzenlemek, devrenin elektrik direncini artırarak akımı kontrol etmeye benzer. Açıkçası, bu kontrol yöntemi, düzenleyici elemanlarda (direnç, valf) verimsiz enerji kayıplarının eşlik etmesi nedeniyle enerji açısından verimli değildir. Valf kaybı, Şekil 1'deki gölgeli alanla karakterize edilir. 1.
Elektrik devresinde olduğu gibi enerji kaynağının düzenlenmesi kullanıcısından çok daha ekonomiktir. Bu durumda kaynak gerilimindeki azalmadan dolayı elektrik devrelerinde yük akımı azalır. Hidrolik ve aerodinamik ağlarda benzer bir etki, çarkının hızının düşürülmesiyle gerçekleştirilen mekanizmanın oluşturduğu basıncın düşürülmesiyle elde edilir.
Hız değiştiğinde, merkezkaç mekanizmalarının çalışma özellikleri şu şekildeki benzerlik yasalarına göre değişir: Q * = ω *, H * = ω *2, P * = ω *3
Karakteristiğin A noktasından geçeceği pompa pervanesi hızı:
Hız regülasyonu sırasında pompa tarafından tüketilen gücün ifadesi şu şekildedir:
Momentin hıza ikinci dereceden bağımlılığı esas olarak fanlar için karakteristiktir, çünkü kafanın doğal itme tarafından belirlenen statik bileşeni Hx'ten önemli ölçüde daha küçüktür. Teknik literatürde, bazen merkezkaç mekanizmasının bu özelliğini dikkate alan anın hıza yaklaşık bir bağımlılığı kullanılır:
M* = ω *n
Hc = 0 ve nHc> 0'da n = 2. Hesaplamalar ve deneyler, n=2 - 5 olduğunu ve büyük değerlerinin, önemli geri basınçla bir ağda çalışan kompresörlerin karakteristiği olduğunu gösterir.
Pompa çalışma modlarının sabit ve değişken hızda analizi, ω= sabitte fazla enerji tüketiminin çok önemli olduğunu göstermektedir. Örneğin, pompanın çalışma modlarının parametrelerle hesaplanmasının sonuçları aşağıda gösterilmiştir Hx * = 1,2; Px*= 0,3, farklı karşı basınç Зс ile bir ağda:
Verilen veriler, kontrollü elektrikli tahrikin tüketilen elektrik tüketimini önemli ölçüde azaltabileceğini gösteriyor: ilk durumda %66'ya kadar ve ikinci durumda %41'e kadar. Uygulamada, bu etki daha da yüksek olabilir, çünkü çeşitli nedenlerle (vanaların olmaması veya arızalanması, manuel çalıştırma), vanalarla regülasyon hiç uygulanmaz, bu da sadece elektrik tüketiminde artışa değil, aynı zamanda elektrik tüketiminde de artışa neden olur. hidrolik ağdaki aşırı çaba ve maliyetlere.
Sabit parametrelere sahip bir ağdaki tek etkili santrifüj mekanizmalarının enerji sorunları yukarıda tartışılmıştır. Uygulamada, merkezkaç mekanizmalarının paralel çalışması vardır ve ağ genellikle değişken parametrelere sahiptir. Örneğin, maden şebekesinin aerodinamik direnci, duvarların uzunluğundaki bir değişiklikle değişir, su şebekelerinin hidrodinamik direnci, gün içinde değişen su tüketim şekli vb. ile belirlenir.
Santrifüj mekanizmalarının paralel çalışmasıyla iki durum mümkündür:
1) tüm mekanizmaların hızı aynı anda ve senkronize olarak düzenlenir;
2) bir mekanizmanın veya mekanizmaların bir kısmının hızı düzenlenir.
Şebeke parametreleri sabitse, ilk durumda tüm mekanizmalar, yukarıdaki tüm ilişkilerin geçerli olduğu bir eşdeğer olarak kabul edilebilir. İkinci durumda, mekanizmaların regüle edilmeyen kısmının basıncı, regüle edilen kısım üzerinde karşı basınçla aynı etkiye sahiptir ve çok önemlidir, bu nedenle buradaki elektrik tasarrufu nominal gücün %10-15'ini geçmez. makinenin.
Değişken ağ parametreleri, merkezkaç mekanizmalarının ağ ile işbirliğinin analizini büyük ölçüde karmaşıklaştırır. Bu durumda, kontrollü bir elektrikli sürücünün enerji verimliliği, sınırları ağ parametrelerinin sınır değerlerine ve merkezkaç mekanizmasının hızına karşılık gelen bir alan şeklinde belirlenebilir.
Bu konuda ayrıca bakınız: Pompa üniteleri için VLT AQUA Sürücü frekans konvertörleri