 |
|
Обследование электропотребляющего оборудования, проверка соответствия мощности электродвигателей и мощности потребителя
Электродвигатели являются наиболее распространенными электропотребителями промышленных предприятий. На них приходится около 80% потребления электроэнергии. Большую долю установленной мощности составляют асинхронные электродвигатели.
При проведении энергоаудита необходимо проверять соответствие мощности привода (электродвигателя) потребляемой мощности нагрузки, т.к. завышение мощности электродвигателя приводит к снижению КПД и
. С уменьшением степени загрузки двигателя возрастает доля потребляемой реактивной мощности на создание магнитного поля системы по сравнению с активной мощностью и снижается величина. Капитальные затраты на замену одного двигателя, другим двигателем с соответствующей номинальной мощностью целесообразны при его загрузке его менее 45%, при загрузке 45-75% для замены требуется проводить экономическую оценку мероприятия, при загрузке более 70% замена нецелесообразна.
Эффективность зависит от типа, скорости, времени нагрузки двигателя, а также от его мощности:
Для двигателей мощностью 5 кВт при 100% нагрузке КПД= 80%, для двигателей 150 кВт КПД=90%.
Для двигателей мощностью 5 кВт при 50% нагрузке КПД=55%, для двигателей мощностью 150 кВт КПД равен 65%.
При снижении нагрузки двигателя до 50% и менее его эффективность начинает быстро падать по причине того, что потери в железе начинают преобладать.
Суммарные потери в электродвигателе имеют четыре основных составляющих (см. рис. 2):
Потери в стали (потери намагничивания), связанные с напряжением питания, постоянны для каждого двигателя и не зависят от нагрузки.
Активные потери в меди 
, пропорциональные квадрату тока нагрузки.
Потери на трение, постоянные для данной частоты вращения и не зависящие от нагрузки.
Добавочные потери от рассеивания,- зависят от нагрузки.
Снижение регулятором напряжения питания электродвигателя позволяет уменьшить магнитное поле в стали, которое избыточно для рассматриваемого режима нагрузки, снизить потери в стали и уменьшить их долю в общей потребляемой мощности, т.е. повысить КПД двигателя. Сам регулятор напряжения (обычно в тиристорном исполнении) потребляет мало энергии. Его собственное потребление становится заметным, когда двигатель работает на полной нагрузке.
Часто в режиме холостого хода потребляется почти столько же энергии, сколько необходимо для работы. Переключение обмоток двигателя мощностью 7,5 кВт, работающим в номинальном режиме (линейное напряжение равно 380 В) по схеме треугольник, на схему звезды при работе на пониженной нагрузке 1кВт (режим холостого хода) позволяет уменьшить потери с 0,5 кВт до 0,25 кВт (рис.3).
Автоматическое переключение обмоток со схемы «треугольник» на схему соединения «звезда» в зависимости от нагрузки является простейшей схемой регулирования двигателя, длительное время работающего на малой нагрузке. Необходимо избегать работы двигателя в режиме холостого хода.
В установках с регулируемым числом оборотов, (насосы, вентиляторы и др.) широко применяются регулируемые электроприводы. Оценочные значения экономии электроэнергии при применении регулируемого электропривода в вентиляционных системах - 50%, в компрессорных системах- 40-50%, в воздуходувках и вентиляторах -30%, в насосных системах - 25%. Тиристорные регуляторы напряжения дешевле и диапазон регулирования скорости вращения меньше (снижение на 10-15% ниже номинальных), частотные регуляторы (наиболее часто в транзисторном исполнении) дороже и диапазон регулирования шире.
Рис.2 Сложение составляющих потерь мощности в электродвигателях
Рис.3 Влияние на потери переключения из "треугольника" в "звезду" стандартного двигателя мощностью 7,5 кВт
Стоимость электронного регулятора примерно равна стоимости электродвигателя.
В 1994 г. ориентировочная стоимость электронного регулятора оборотов для обычного электродвигателя составляла около 55-59 $ USA за кВт мощности двигателя, для 15-киловатного двигателя стоимость электронной системы управления составляла около 300$ USA..
Применение регуляторов мягкого пуска и торможения позволяет достичь экономии 1,6-3,7% электроэнергии для двигателей мощностью 22-30 кВт при 20% загрузке двигателя. Удельная стоимость регулятора в 1994г. составила 50 $ USA/кВт (для двигателей менее 20 кВт) и 33 $ USA / кВт для двигателей более 20 кВт.
На западе широко применяются энергетически эффективные (ЭЭ) двигатели, использующие более качественные электротехнические стали и медные обмотки, позволяющие на 2-5% уменьшить активные потери.
Фирма - производитель Brook Crompton Parkinson отмечает четыре направления повышения энергоотдачи таких устройств:
Большая длина сердечника из стальных пластин с низкими потерями. Этим уменьшаются магнитная индукция и, следовательно, потери в стали.
Потери в меди уменьшаются максимальным использованием пазов и обеспечением подходящих размеров проводников.
Потери от рассеивания минимизируются тщательным подбором количества пазов и их геометрией.
Уменьшение потерь приводит к снижению мощности вентилятором обдува, затрачиваемой на охлаждение двигателя.
Они имеют более высокий КПД, допускают термические перегрузки, менее требовательны к обслуживанию, менее чувствительны к колебаниям напряжения сети и меньше шумят. Некоторые ЭЭ двигатели имеют цену двигателей обычного исполнения.
Сводка общих мероприятий по энергосбережению в установках, использующих электродвигатели:
- Мощность двигателя должна соответствовать нагрузке;
- При часто повторяющейся работе в режиме холостого хода двигатель должен легко выключаться;
- Необходимо эффективно защищать крыльчатку системы обдува двигателя для устранения его возможного перегрева и увеличения доли потерь;
- Проверять качество эксплуатации трансмиссии, на эффективность работы системы влияет смазка подшипников и узлов трения;
- Применять правильно тип трансмиссии;
- Рассмотреть возможность применения электронных регуляторов скорости вращения в двигателях, часть времени работающих не на полной нагрузке;
- Оценить возможность применения энергоэффективных (ЭЭ) двигателей, т.к. экономия электроэнергии может превысить в 15 раз стоимость электродвигателя;
- Качественно проводить ремонт двигателя, отказаться от применения неисправных или плохо отремонтированных двигателей.