Общие сведения о регулируемом электроприводе в насосных установках

Ранее считалось, что электропривод данных механизмов не требует регулирования скорости. Однако практика показала, что для оптимизации рабочего процесса систем водоснабжения и канализации целесообразно применять регулированные электроприводы, что дает значительную (до 30%) экономию электроэнергии.

Применение регулируемого электропривода наиболее эффективно при условии поддержания технологических параметров (расхода, давления и пр.), при применении соответствующих систем автоматического регулирования.

Независимо от области использования (добыча и транспорт нефти, электроэнергетика, жилищно-коммунальное хозяйство и т.д.) эффект от частотного регулирования насосов общеизвестен:

· экономия электроэнергии до 30 – 60 %;

· снижение утечек жидкостей до 5 %;

· экономия тепловой энергии до 10 %;

· увеличение срока службы оборудования в 1.5-2 раза;

· уменьшение вероятности возникновения разрывов трубопроводов;

· повышение эффективности защиты электропривода;

· улучшение экологической обстановки.

Все достоинства применения преобразователей частоты достигаются, главным образом, благодаря возможности плавного регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя и легко могут быть объяснены.

Экономия электроэнергии. В электроприводе существующих насосов и насосных установок установлены электродвигатели с большим запасом по мощности в расчете на максимальную производительность. Однако часы пиковой нагрузки составляют 15-20% общего времени работы насосов. Но электродвигатель насоса работает с постоянной скоростью вращения и потребляет среднесуточно значительно, иногда до 60% больше электроэнергии, чем это необходимо.

Снижение утечек. Скрытые утечки обусловлены избыточным давлением, возникающим при регулировании давления жидкостей с помощью механических задвижек. Плавное регулирование скорости вращения насоса позволяет снизить избыточные напоры в трубопроводах. Задвижки при частотном регулировании полностью открыты.

Экономия тепла. Использование частотного регулирования скорости вращения электродвигателя и соответственно насоса позволяет оптимизировать температурный режим и расход теплоносителя.

Уменьшение количества аварий трубопроводов. Причинами разрывов трубопроводных сетей с нерегулируемыми насосами являются гидравлические удары, возникающие при пуске насосов и наличие избыточных напоров. Гидравлические удары в трубопроводах исключаются за счет плавного пуска и останова электропривода насосов с помощью преобразователя частоты. Уменьшение количества аварий трубопроводов снижает потери и случайные разливы агрессивных жидкостей, что благотворно влияет на экологическую обстановку.

Продление срока службы насосов.Плавный пуск и останов электропривода, помимо устранения гидравлических ударов, снижает пусковые токи электродвигателя и устраняет ударные механические нагрузки на подшипники, соединительные муфты, валы, узлы крепления приводов. Это напрямую связано с долговечностью работы насосов. Доля отказов насосов, связанная с поломкой валов сегодня, по различным оценкам, находится в интервале от 1% - 1,5% до 14% - 40%. Причем количество поломок валов особенно растет при перекачке вязких жидкостей.

Известно, что нагрузку на вал можно условно разделить на два вида:

- импульсные перегрузки при пусках и остановах привода;

- установившиеся нагрузки в процессе работы на стационарном режиме, когда вал работает только в условиях коррозионной усталости при кручениях.

И в том, и в другом случае преобразователь частоты полностью исключает возникновение ударных нагрузок на вал.

В процессе пуска преобразователь частоты позволяет запустить электропривод с пусковым током, не превышающим номинального значения, причем время пуска можно регулировать. Естественно и момент, воздействующий на вал насоса, не будет выше допустимого в отличие от прямого пуска, когда момент на валу превосходит номинальный момент в 2 – 3 раза. При торможении привода также возможен выбор времени торможения, исходя из условия сохранения момента на валу не выше его номинального значения.

При работе насоса на установившемся режиме также может возникнуть аварийная ситуация, способная привести к поломке вала. Например, при заклинивании. В этой ситуации преобразователь частоты и только он в состоянии предотвратить поломку, избежать дорогостоящего ремонта и исключить простой оборудования.