Pemacu elektrik unit pam dengan frekuensi

Mod operasi pam emparan adalah yang paling cekap tenaga untuk dilaraskan dengan menukar kelajuan putaran roda mereka. Kelajuan putaran roda boleh diubah jika pemacu elektrik boleh laras digunakan sebagai motor pemacu.
Reka bentuk dan ciri-ciri turbin gas dan enjin pembakaran dalaman adalah sedemikian rupa sehingga ia boleh memberikan perubahan dalam kelajuan putaran dalam julat yang diperlukan.

Proses melaraskan kelajuan putaran setiap mekanisme dianalisis dengan mudah menggunakan ciri mekanikal peranti.

Pertimbangkan ciri mekanikal unit pengepaman yang terdiri daripada pam dan motor elektrik. Dalam rajah. 1 menunjukkan ciri mekanikal pam emparan yang dilengkapi dengan injap sehala (lengkung 1) dan motor elektrik dengan rotor sangkar tupai (lengkung 2).

nasi. 1. Ciri-ciri mekanikal unit pengepaman

Perbezaan antara nilai tork motor elektrik dan tork rintangan pam dipanggil tork dinamik.Jika tork motor lebih besar daripada momen rintangan pam, tork dinamik dianggap positif, jika kurang, ia negatif.

Di bawah pengaruh momen dinamik positif, unit pam mula berfungsi dengan pecutan, i.e. memecut. Jika tork dinamik adalah negatif, unit pam beroperasi dengan kelewatan, i.e. perlahan.

Apabila momen ini sama, mod operasi pegun berlaku, i.e. unit pam beroperasi pada kelajuan tetap. Kelajuan ini dan tork yang sepadan ditentukan oleh persilangan ciri mekanikal motor elektrik dan pam (titik a dalam Rajah 1).

Jika dalam proses pelarasan dalam satu cara atau yang lain ciri mekanikal berubah, sebagai contoh, menjadi lebih lembut dengan memperkenalkan perintang tambahan dalam litar pemutar motor elektrik (lengkung 3 dalam Rajah 1), tork motor elektrik akan menjadi kecil momen rintangan.

Di bawah pengaruh tork dinamik negatif, unit pam mula berfungsi dengan kelewatan, i.e. perlahan sehingga tork dan momen rintangan seimbang semula (titik b dalam Rajah 1). Titik ini sepadan dengan nilai eigen kelajuan dan tork.

Oleh itu, proses mengawal kelajuan putaran unit pengepaman sentiasa disertai dengan perubahan dalam tork motor elektrik dan momen rintangan pam.

Kawalan kelajuan pam boleh dilakukan sama ada dengan menukar kelajuan motor elektrik, yang disambungkan dengan tegar ke pam, atau dengan menukar nisbah gear transmisi yang menyambungkan pam ke motor elektrik, yang berjalan pada kelajuan tetap.

Peraturan kelajuan putaran motor elektrik

Motor AC digunakan terutamanya dalam unit pengepaman. Kelajuan putaran motor AC bergantung kepada kekerapan arus bekalan f, bilangan pasangan kutub p dan gelinciran s. Dengan menukar satu atau lebih parameter ini, anda boleh menukar kelajuan motor elektrik dan pam yang disambungkan kepadanya.

Elemen utama pemacu elektrik frekuensi ialah penukar frekuensi… Penyongsang mempunyai frekuensi grid malar f1 ditukar kepada pembolehubah e2. Berkadar dengan frekuensi e2 mengubah kelajuan motor elektrik yang disambungkan kepada output penukar.

Dengan penukar frekuensi, voltan sesalur U1 dan frekuensi secara praktikal tidak berubah f1 ditukar kepada parameter berubah U2 dan e2 yang diperlukan untuk sistem kawalan. Untuk memastikan operasi motor elektrik yang stabil, untuk mengehadkan beban lampau dari segi arus dan fluks magnet, untuk mengekalkan penunjuk tenaga tinggi dalam penukar frekuensi, nisbah tertentu antara parameter input dan output mesti dikekalkan bergantung pada jenis ciri pam mekanikal. Hubungan ini diperoleh daripada persamaan undang-undang kawalan frekuensi.

Untuk pam, nisbah mesti diperhatikan:

U1 / f1 = U2 / f2 = const

Dalam rajah. 2 menunjukkan ciri mekanikal motor aruhan dengan peraturan frekuensi.Apabila frekuensi f2 berkurangan, ciri mekanikal bukan sahaja mengubah kedudukannya dalam koordinat n - M, tetapi sedikit sebanyak mengubah bentuknya. Khususnya, tork maksimum motor elektrik dikurangkan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa dengan nisbah U1 / f1 = U2 / f2 = const dan perubahan frekuensi f1 tidak mengambil kira kesan rintangan aktif stator pada magnitud tork motor.

nasi. 2. Ciri-ciri mekanikal pemacu elektrik frekuensi pada frekuensi maksimum (1) dan berkurangan (2).

Apabila melaraskan kekerapan, dengan mengambil kira pengaruh ini, tork maksimum kekal tidak berubah, bentuk ciri mekanikal dipelihara, hanya kedudukannya berubah.

Penukar frekuensi dengan modulasi lebar nadi (PWM) mempunyai ciri tenaga yang tinggi disebabkan oleh fakta bahawa bentuk lengkung arus dan voltan yang menghampiri sinusoidal disediakan pada output penukar. Baru-baru ini, penukar frekuensi berdasarkan modul IGBT (transistor bipolar get terlindung) adalah yang paling meluas.

Modul IGBT ialah elemen utama kecekapan tinggi. Ia mempunyai penurunan voltan rendah, kelajuan tinggi dan kuasa pensuisan rendah. Penukar frekuensi berdasarkan modul IGBT dengan PWM dan algoritma vektor untuk mengawal motor tak segerak mempunyai kelebihan berbanding jenis penukar lain. Ia mempunyai faktor kuasa yang tinggi ke atas keseluruhan julat frekuensi keluaran.

Gambarajah skematik penukar ditunjukkan dalam rajah. 3.

nasi. 3.Skim penukar frekuensi modul IGBT: 1 — blok kipas; 2 - bekalan kuasa; 3 — penerus tidak terkawal; 4 - panel kawalan; 5 - papan panel kawalan; 6 — PWM; 7 — unit penukaran voltan; 8 — papan kawalan sistem; 9 - pemandu; 10 — fius untuk unit penyongsang; 11 — penderia semasa; 12 — motor sangkar tupai tak segerak; Q1, Q2, Q3 — suis untuk litar kuasa, litar kawalan dan unit kipas; K1, K2 — penyentuh untuk mengecas kapasitor dan litar kuasa; C - bank kapasitor; Rl, R2, R3 - perintang untuk mengehadkan arus cas kapasitor, nyahcas kapasitor dan blok longkang; VT - Suis Kuasa Penyongsang (Modul IGBT)

Pada output penukar frekuensi, lengkung voltan (arus) terbentuk, sedikit berbeza daripada sinusoid, yang mengandungi komponen harmonik yang lebih tinggi. Kehadiran mereka membawa kepada peningkatan kerugian dalam motor elektrik. Atas sebab ini, apabila pemacu elektrik beroperasi pada kelajuan yang hampir dengan kelajuan yang diberi nilai, motor elektrik terlebih beban.

Apabila beroperasi pada kelajuan yang dikurangkan, keadaan penyejukan untuk motor elektrik pengudaraan sendiri yang digunakan dalam pemacu pam semakin merosot. Dalam julat kawalan biasa unit pengepaman (1: 2 atau 1: 3), kemerosotan keadaan pengudaraan ini diimbangi oleh pengurangan beban yang ketara akibat pengurangan kadar aliran dan kepala pam.

Apabila beroperasi pada frekuensi yang hampir dengan nilai nominal (50 Hz), kemerosotan keadaan penyejukan dalam kombinasi dengan penampilan harmonik susunan yang lebih tinggi memerlukan pengurangan kuasa mekanikal yang dibenarkan sebanyak 8-15%.Disebabkan ini, tork maksimum motor elektrik dikurangkan sebanyak 1 — 2%, kecekapannya — sebanyak 1 — 4%, cosφ — sebanyak 5-7%.

Untuk mengelakkan beban berlebihan motor elektrik, adalah perlu sama ada untuk mengehadkan nilai atas kelajuannya atau untuk melengkapkan pemacu dengan motor elektrik yang lebih berkuasa. Langkah terakhir adalah wajib apabila unit pengepaman direka untuk beroperasi pada frekuensi e2> 50 Hz. Mengehadkan nilai atas putaran enjin dilakukan dengan mengehadkan frekuensi e2 kepada 48 Hz. Peningkatan dalam kuasa undian motor pemacu dibundarkan kepada nilai standard yang terdekat.

Kawalan kumpulan pemacu blok elektrik berubah-ubah

Banyak set pam terdiri daripada beberapa blok. Sebagai peraturan, tidak semua unit dilengkapi dengan pemacu elektrik boleh laras. Daripada dua atau tiga unit yang dipasang, sudah cukup untuk melengkapkan satu dengan pemacu elektrik boleh laras. Jika penukar disambungkan secara kekal kepada salah satu unit, terdapat penggunaan sumber motor yang tidak sekata, kerana unit yang dilengkapi dengan pemacu kelajuan berubah-ubah digunakan untuk masa yang lebih lama.

Untuk pengagihan seragam beban di antara semua blok yang dipasang di stesen, stesen kawalan kumpulan telah dibangunkan, dengan bantuan blok boleh disambungkan secara bersiri ke penukar. Stesen kawalan biasanya dihasilkan untuk unit voltan rendah (380 V).

Biasanya, stesen kawalan voltan rendah direka untuk mengawal dua atau tiga unit.Stesen kawalan voltan rendah termasuk pemutus litar yang memberikan perlindungan terhadap litar pintas dan pembumian fasa fasa, geganti terma untuk melindungi peranti daripada beban lampau, serta peralatan kawalan (suis, jawatan butang dan lain lain.).

Litar pensuisan stesen kawalan mengandungi interlock yang diperlukan yang membolehkan penukar frekuensi disambungkan ke mana-mana blok yang dipilih dan menggantikan blok kerja tanpa mengganggu mod teknologi operasi unit mengepam atau meniup.

Stesen kawalan, sebagai peraturan, bersama-sama dengan elemen kuasa (suis automatik, penyentuh, dll.) mengandungi peranti kawalan dan pengawalseliaan (pengawal mikropemproses, dll.).

Atas permintaan pelanggan, stesen dilengkapi dengan peranti untuk menghidupkan automatik kuasa sandaran (ATS), pengukuran komersil elektrik yang digunakan, kawalan peralatan penutupan.

Jika perlu, peranti tambahan dimasukkan ke dalam stesen kawalan, yang memastikan penggunaan, bersama-sama dengan penukar frekuensi, pemula lembut unit.

Stesen kawalan automatik menyediakan:

• mengekalkan nilai set parameter teknologi (tekanan, tahap, suhu, dll.);

• kawalan mod pengendalian motor elektrik unit terkawal dan tidak terkawal (kawalan arus yang digunakan, kuasa) dan perlindungannya;

• permulaan automatik peranti sandaran sekiranya berlaku kegagalan peranti utama;

• menukar blok terus ke rangkaian sekiranya berlaku kegagalan penukar frekuensi;

• menghidupkan automatik input elektrik sandaran (ATS);

• penyambungan semula automatik (AR) stesen selepas kehilangan dan penurunan voltan dalam dalam rangkaian bekalan kuasa;

• perubahan automatik mod operasi stesen dengan berhenti dan memulakan unit kerja pada masa tertentu;

• pengaktifan automatik unit tidak terkawal tambahan jika unit terkawal, mencapai kelajuan nominal, tidak menyediakan bekalan air yang diperlukan;

• penggantian automatik blok kerja pada selang waktu tertentu untuk memastikan penggunaan seragam sumber motor;

• kawalan operasi mod operasi unit pengepaman (tiup) dari panel kawalan atau dari panel kawalan.

nasi. 4. Stesen untuk kawalan kumpulan pemacu elektrik pam frekuensi berubah-ubah

Kecekapan menggunakan frekuensi berubah dalam unit pengepaman

Penggunaan pemacu frekuensi berubah-ubah membolehkan anda menjimatkan tenaga dengan ketara, kerana ia memungkinkan untuk menggunakan unit pengepaman besar pada kadar aliran rendah. Terima kasih kepada ini, adalah mungkin, dengan meningkatkan kapasiti unit unit, untuk mengurangkan jumlah bilangan mereka dan, dengan itu, untuk mengurangkan dimensi keseluruhan bangunan, untuk memudahkan skim hidraulik stesen dan untuk mengurangkan bilangan saluran paip. injap.

Oleh itu, penggunaan pemacu elektrik boleh laras dalam unit pengepaman membolehkan, bersama-sama dengan penjimatan elektrik dan air, untuk mengurangkan bilangan unit pam, untuk memudahkan litar hidraulik stesen dan untuk mengurangkan jumlah pembinaan bangunan stesen pam.Dalam hubungan ini, kesan ekonomi sekunder timbul: kos pemanasan, pencahayaan dan pembaikan bangunan dikurangkan, kos yang dikurangkan, bergantung pada tujuan stesen dan keadaan khusus lain, dapat dikurangkan sebanyak 20-50%.

Dokumentasi teknikal untuk penukar frekuensi menunjukkan bahawa penggunaan pemacu elektrik boleh laras dalam unit pengepaman membolehkan anda menjimatkan sehingga 50% daripada tenaga yang dibelanjakan untuk mengepam air bersih dan sisa, dan tempoh bayaran balik adalah dari tiga hingga sembilan bulan.

Pada masa yang sama, pengiraan dan analisis keberkesanan pemacu elektrik terkawal dalam unit pam operasi menunjukkan bahawa untuk unit pam kecil dengan unit dengan kuasa sehingga 75 kW, terutamanya apabila ia berfungsi dengan komponen tekanan statik yang besar, ternyata. tidak sesuai untuk menggunakan pemacu elektrik terkawal. Dalam kes ini, anda boleh menggunakan sistem kawalan yang lebih mudah dengan menggunakan pendikit, menukar bilangan unit pam yang berfungsi.

Penggunaan pemacu elektrik berubah-ubah dalam sistem automasi unit pam, dalam satu tangan, mengurangkan penggunaan tenaga, dan sebaliknya, memerlukan kos modal tambahan, oleh itu kemungkinan menggunakan pemacu elektrik berubah-ubah dalam unit pam ditentukan dengan membandingkan kos yang dikurangkan. daripada dua pilihan: asas dan baharu. Unit pengepaman yang dilengkapi dengan pemacu elektrik boleh laras diambil sebagai pilihan baharu, dan unit yang unitnya beroperasi pada kelajuan malar diambil sebagai yang utama.