ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ДЛЯ ТЯГОДУТЬЕВЫХ МЕХАНИЗМОВ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
К числу объектов в системе теплоснабжения, для которых целесообразно применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода, относятся дутьевой вентилятор и дымосос котельной установки. Регулирование соотношения топливо-воздух с помощью дутьевого вентилятора и разряжения в топке котла с помощью дымососа является одной из наиболее важных задач, так как это необходимо для поддержания качества теплоносителя в регламентированных пределах. Однако традиционный способ регулирования дросселированием обеспечивает удовлетворительное решение этой задачи не во всех режимах работы агрегата, поэтому возникла необходимость перевода указанных турбомеханизмов на регулируемый привод. С точки зрения энергосбережения наиболее эффективным для этого является применение асинхронного привода с частотным управлением [1].
Дымососы котельных агрегатов относятся к одним из наиболее эффективных объектов применения частотного управления. Основной критерий выбора мощности двигателя дымососов - его возможность выдержать запуск высокоинерционного механизма дымососа, длительность которого может составлять 30 с и более при пусковом токе. Поэтому мощности установленных двигателей оказываются завышенными в несколько раз относительно мощности, необходимой для рабочего режима поддержания заданного уровня разряжения в котле при различном числе работающих горелок [2].
При этом поддержании требуемого разряжения в зоне горения обеспечивается направляющим аппарата (НА) с неизменной частотой вращения двигателя, а также
На рис. 1 представлены зависимости потребляемой мощности двигателем привода дымососа котла ПТВМ-30м в производстве карбамида от числа работающих горелок, путем изменения частоты вращения с помощью преобразователя частоты (ПЧ) энергосберегающего асинхронного электропривода мощностью 75,0 кВт [3]. Там же показана разность указанных мощностей, которую можно рассматривать в качестве оценки потенциала энергосбережения. Совпадающие итоги получены при проведении экспериментов на других дымососах котельных.
На рис.2 представлены результаты эксперимента, проведенного на приводе дымососа, позволяющие подтвердить уровень энергосбережения при переходе на частотное управление.
На графике потребляемая мощность показана в функции давления газа. Мощность двигателя дымососа - 75,0 кВт. Ранее на этом механизме был установлен двигатель мощностью 160,0 кВт и ввиду больших пусковых токов даже рассматривалось предложение заменить его на высоковольтный двигатель такой же мощности. По итогам проведенных исследований на приводе дымососа реализовано частотное управление с преобразователем частоты мощностью 75,0 кВт.
Экспериментальное определение потенциала энергосбережения, проведенное на дымососах различных котлов, подтвердило, что при переходе на частотное управление срок возврата инвестиций на приобретение преобразователя не превышает 0,75 года. Исследования, проведенные на вентиляторах котельных установок, позволили определить, что потенциал энергосбережения на этих механизмах в 2...3 раза ниже, чем на приводе дымососов; поэтому срок возврата инвестиций на приобретение преобразователя для них составляет 1,5.2,5 года.
Управление тягодутьевыми механизмами котельной установки (вентилятором и дымососом) осуществляется с помощью двух независимых систем, основным назначением которых является управление скоростью приводных электродвигателей так, чтобы в топке котла поддерживался оптимальный режим горения, создающий благоприятные условия для полного сгорания топлива во всем диапазоне производительности котельной установки. Для этого необходимо подать нужное количество воздуха в топку котла в зависимости от количества поступающего топлива, а также с заданной интенсивностью удалять из нее продукты горения.
Дополнительно эти системы должны выполнять ряд вспомогательных функций, а именно:
• обеспечение режима вентиляции котла;
• поддержание заданного режима в момент розжига;
• управление работой аппаратуры;
• предотвращающее влияние дестабилизирующих факторов на режимы горения и розжига.
Основным режимом работы системы управления тягодутьевыми механизмами является автоматический. Он характеризируется изменением режима работы котла в зависимости от поступающих в систему управления сигналов. Для настройки различных систем управления агрегата предусматривается ручной режим работы тягодутьевых механизмов с непосредственным управлением скоростью двигателей. Перевод каждой системы управления из ручного режима работы в автоматический и обратно может быть произведен в любой момент времени независимо от режима работы другой системы управления.
В целом экономический эффект в системе теплоснабжения складывается из следующих составляющих:
• улучшение энергетических показателей котельной установки в целом;
• обеспечение системой управления на основе программируемого контроллера оптимальных режимов работы котельной установки во всем диапазоне ее производительности;
• уменьшение потребления электроэнергии двигателями центробежных механизмов;
• увеличения срока службы механизмов, так как их ввод в работу осуществляется плавно, практически с нулевой скоростью, которая с заданным темпом увеличивается;
• увеличение срока службы контактно-коммутационной аппаратуры. При пуске электропривода отсутствуют броски тока, связанные с прямым включением двигателя в сеть. Значения пускового тока электропривода не превышают номинального;
• улучшение характеристик питающей сети. Во всем диапазоне рабочих скоростей и нагрузок коэффициент мощности электропривода близок к единице. Питающая сеть не нагружается реактивным током и, как следствие, отсутствуют дополнительные потери в проводящих элементах.