Застосування регульованого електроприводу насосних агрегатів

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:

Ø  застосуванням двигунів постійного струму, число обертів яких змінюють шляхом регулювання напруги живлення;

Ø  застосуванням різноманітних муфт ковзання (індукційних, гідравлічних, електромагнітних);

Ø  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 потрібна потужність дорівнює: 1·1=1. Точка В є робочою точкою при 70% подачі: Q=0,7; Н=1,25. Потрібна потужність дорівнює: 0,7·1,25=0,875.

На малюнку 5.2 показана зміна характеристик при регулюванні продуктивності насоса шляхом керування швидкістю обертання внаслідок встановлення регулюємого електроприводу. При цьому характеристика насосу зсувається паралельно паспортній до початку координат, а характеристика мережі залишається незмінною. Точка А є робочою при максимальній подачі. Потрібна потужність дорівнює: 1·1=1. Точка В є робочою точкою при 70% . Потрібна потужність при цьому: 0,7·0,6=0,42.

На сьогодні вітчизняні виробники випускають наступні типи регулюємого електроприводу:

Для синхронних двигунів з напругою живлення 6 кВ:

Ø  тип ПЧСВ, ПЧСН (АТЗТ НПЕК "Елетекс", м. Харків);

Ø  СТ 10 (корпорація "Тріол", м. Харків);

Застосування регулюємого електроприводу призводить крім економії електроенергії до додаткових позитивних факторів:

Ø  зменшення аварійності на водомережі за рахунок виключення поштовхів та гідро ударів при регулюванні і плавному пуску чи зупинці агрегатів;

Ø  збільшення моторесурсу насосних агрегатів і запірної арматури:

Найбільший ефект від застосування регулюємого електроприводу досягається при побудові на його базі систем автоматичного регулювання напору у водомережі. При цьому напір може автоматично підтримуватись за заданим значенням напору в контрольній точці мережі або на виході насосної станції.

Мал. 5.1. Характеристики Q – H насосу та мережі при дроселюванні напірною засувкою

Мал. 5.2. Характеристики Q – H при змінюванні числа обертів насосу за допомогою регулюємого електроприводу

Нами запропоновані наступні заходи: