ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ДОСТИГАЕМОЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ И ОТКАЗЕ ОТ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТУРБОМАШИН ДРОССЕЛИРОВАНИЕМ ПОТОКА
В подавляющем большинстве случаев электроприводы технологических установок транспорта углеводородного сырья являются нерегулируемыми, что не обеспечивает режим рационального электропотребления.
Выбранные по максимуму производительности эти рабочие машины могут значительную часть времени работать с меньшей производительностью и со значительным удельным расходом энергии на транспорт перекачиваемого компонента.
Существующие в настоящее время системы нерегулируемого электропривода турбомашин с регулированием расхода дросселированием (задвижкой) не обеспечивают заметного снижения потребляемой мощности при уменьшении расхода.
Мощность, потребляемая турбомашиной (в кВт) определяется по формуле
P = QHgp/η, (7.9)
где Q — расход, м3/с; H — напор, м; g = 9,8 — ускорение свободного падения, м/с2; р — плотность перекачиваемого компонента, кг/дм3; η — КПД установки, η(соотв. буква) — КПД соответственно электродвигателя, турбомашины и преобразователя частоты.
Определим потребляемую мощность при регулировании расхода задвижкой для случая, когда привод турбомашины нерегулируемый.
При работе в номинальном режиме (точка А рис.), т.е. при номинальных значениях расхода Qj, и напора H, мощность, потребляемая из сети, будет пропорциональна площади прямоугольника AQee. Точка А номинального режима получается в результате пересечения характеристики турбомашины (кривая 1) с характеристикой гидравлической сети (кривая 3). Если требуется уменьшить расход до значения 0,6 Q н, то с помощью задвижки нужно увеличить гидравлическое сопротивление сети, которой теперь будет соответствовать характеристика 4. Мощность, потребляемая из электрической сети, будет теперь пропорциональна площади прямоугольника EFOD.
Рис. Характеристики Q - Н турбомашины, оснащенной частотно-регулируемым электроприводом, и гидравлической сети
Расход можно уменьшить, не используя задвижку, а уменьшив частоту вращения приводного двигателя турбомашины. При этом получим регулировочную характеристику турбомашины (кривая 2) и установившийся режим работы в точке К, полученной в результате пересечения характеристик 2 и 3. Мощность, потребляемая из сети, в этом случае будет пропорциональна площади прямоугольника KFOG. При применении регулируемого электропривода и отказе от регулирования задвижкой получили снижение потребляемой мощности, пропорциональной площади прямоугольника EKGD.
Регулирование задвижкой является весьма неэкономичным способом регулирования расхода. Кроме того, при таком способе регулирования происходит увеличение напора (точка 0), что приводит к дополнительным утечкам и неблагоприятно сказывается на работе запорно-регулирующей аппаратуры.
Преобразование частоты связано с потерями энергии в выпрямителе и инверторе ПЧ. Возникает вопрос об определении границы регулирования дросселированием и применении частотно-регулируемого электропривода.
Поскольку КПД современных ПЧ достаточно высокий (0,96—0,98), то частотно-регулируемый электропривод экономичнее регулирования задвижкой при глубине регулирования давления а > (0,03+0,05).
