Рост стоимости электроэнергии заставляет предприятия внимательнее относиться не только к мощности оборудования, но и к режимам его эксплуатации. Значительная часть потерь часто скрывается там, где на первый взгляд все работает исправно: электродвигатель вращается, насос создает необходимое давление, вентилятор обеспечивает воздухообмен. Однако исправное оборудование далеко не всегда работает экономично.
Особого внимания заслуживают асинхронные электродвигатели. На производстве они приводят в движение насосы, вентиляторы, конвейеры, станки, компрессоры и множество вспомогательных механизмов. Если скорость такого двигателя никак не регулируется, он зачастую работает на номинальных оборотах независимо от фактической потребности технологического процесса.
Насос работает на максимум, а поток перекрывает клапан
Типичный пример нерационального расходования энергии - насосная установка, производительность которой регулируют задвижкой или клапаном. Двигатель продолжает вращать насос практически с прежней скоростью, а часть созданного им напора искусственно ограничивается гидравлическим сопротивлением.
При переменной потребности более логичный подход - управлять непосредственно скоростью вращения насоса. Для этого применяется частотный преобразователь, изменяющий частоту питания электродвигателя.
Для центробежных насосов уменьшение скорости особенно интересно с точки зрения энергопотребления. Подача приблизительно пропорциональна оборотам, напор меняется примерно пропорционально квадрату скорости, а требуемая мощность - ее кубу. Поэтому даже умеренное снижение оборотов при подходящем режиме системы способно дать заметное уменьшение потребляемой мощности.
Разумеется, фактическая экономия определяется характеристиками конкретного насоса, гидравлической системой, КПД двигателя и продолжительностью работы на частичной производительности.
Вентиляция: зачем постоянно работать на 100%
Похожая ситуация встречается на вытяжных установках, промышленных вентиляторах и системах охлаждения. Если требуемый воздухообмен меняется в течение смены, постоянная работа двигателя на максимальных оборотах означает избыточное потребление электроэнергии.
Регулирование заслонкой уменьшает поток воздуха, но двигатель при этом продолжает работать с высокой частотой вращения. Частотник позволяет снизить сами обороты вентилятора и привести его производительность в соответствие с текущей задачей.
При автоматизации привод можно связать с датчиками температуры, давления, влажности или другими параметрами. В итоге двигатель развивает полную производительность только тогда, когда она действительно необходима.
Электродвигатель тоже может работать нерационально
Еще один источник потерь - неправильный выбор режима электропривода. Например, двигатель запускается и останавливается десятки раз за смену прямым включением, длительно работает на скорости выше необходимой либо приводит механизм, производительность которого затем искусственно ограничивается.
Частотное регулирование позволяет задать рабочую частоту, плавный разгон и торможение, а также адаптировать скорость к реальной нагрузке.
Для сравнительно небольших трехфазных приводов в сети 380 В в ассортименте VFD-DRIVER представлен промышленный частотный преобразователь SUSWE 2,2 кВт 3×380 В на VFD-DRIVER. Модель рассчитана на управление соответствующими трехфазными двигателями и поддерживает регулирование выходной частоты.
Где экономия действительно имеет смысл
Установка частотного преобразователя сама по себе еще не означает автоматического сокращения счета за электроэнергию. Максимальный эффект появляется там, где двигатель значительную часть времени работает с переменной нагрузкой и полная производительность механизма требуется лишь периодически.
К таким объектам относятся насосные станции, системы вентиляции и аспирации, градирни, технологические линии, некоторые конвейерные системы и другое оборудование с изменяющейся производительностью.
Например, для двигателя мощностью около 5,5 кВт можно рассматривать SUSWE SU300 5,5 кВт 380-380 В. Такая модель ориентирована на управление промышленными электроприводами соответствующего класса мощности. https://vfd-driver.com.ua/ru/chastotnyi-peretvoriuvach-suswe-su300-5.5-kvt-3f-380v-vkhid-380v-vykhid-380v/
Для более мощного оборудования в каталоге имеется SUSWE SU900 11 кВт 380-380 В, рассчитанный на работу с промышленными трехфазными приводами.
Подбирать частотник только по цифре мощности двигателя не стоит. В расчет также принимают номинальный ток, характер нагрузки, требуемый момент, условия пуска, напряжение сети и необходимость работы на пониженных оборотах.
Станки: экономия проявляется иначе
Для токарного, фрезерного или деревообрабатывающего станка принцип экономии отличается от насосной системы. Здесь нельзя автоматически переносить зависимость мощности от куба скорости.
Преимущество частотного управления заключается прежде всего в возможности использовать именно те обороты, которые нужны для конкретной операции. Вместо постоянной работы двигателя на максимальной скорости оператор может адаптировать привод под диаметр детали, материал, инструмент и технологический режим.
Дополнительный эффект дает плавный старт: уменьшаются ударные нагрузки на ремни, муфты, редукторы, подшипники и валы. Поэтому модернизацию привода следует оценивать не только через киловатт-часы, но и через ресурс механики, управляемость оборудования и стабильность технологического процесса.
С чего начать энергоаудит электроприводов
Предприятию полезно определить двигатели, которые работают дольше всего, а затем проверить, соответствует ли их производительность реальной потребности. Особого внимания требуют насосы с постоянно прикрытыми клапанами, вентиляторы с заслонками, двигатели с частыми пусками и механизмы, которые большую часть времени работают с неполной нагрузкой.
После этого уже можно оценивать целесообразность частотного регулирования и срок окупаемости модернизации.
Широкий ассортимент преобразователей для разных схем питания и мощностей представлен в интернет-магазине VFD-DRIVER. В каталоге есть решения для сетей 220 и 380 В, компактных приводов, производственного оборудования и мощных промышленных электродвигателей.
Экономить нужно не на двигателе, а на лишней работе
Главный резерв часто заключается не в замене исправного электродвигателя на новый, а в устранении часов его избыточной работы. Если технологическому процессу требуется 60-80% производительности, постоянное вращение механизма на максимальной скорости с последующим искусственным ограничением потока может быть нерациональным.
Частотный преобразователь позволяет согласовать работу привода с реальной потребностью оборудования. Для насосов и вентиляторов это способ уменьшить энергопотребление в режимах частичной производительности, а для станков и технологических механизмов -дополнительно получить контролируемый разгон, регулирование скорости и более гибкое управление.
Поэтому поиск резервов энергоэффективности стоит начинать с простого вопроса: какие двигатели предприятия сегодня работают быстрее, дольше или мощнее, чем этого действительно требует технологический процесс?
