Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий
Реферат
по курсу «Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов»
«Автоматизация технологических процессов на основе частотно-регулируемого асинхронного электропривода как средства ресурсо- и энергосбережения»
Выполнил:
студент группы АЭ-01-01 К.Е. Швыткин
Проверил:
кандидат технических наук, доцент В.И. Бабакин
Уфа 2005
Содержание
| Стр. | |
| Введение | 2 |
| 1. Основные пути повышения энергетической эффективности асинхрон-ных электроприводов | 3 |
| 2. Энергетическая эффективность асинхронных электроприводов | 6 |
| 2.1. Кинематически связанные электроприводы | - |
| 2.2. Режимы энергосбережения в электроприводах с полупроводнико-выми преобразователями | 9 |
| 2.3. Электроприводы центробежных насосов | 14 |
| 2.4. Электроприводы вентиляторов и турбокомпрессоров | 23 |
| 2.5. Электроприводы поршневых машин | 29 |
| 2.6. Электроприводы конвейеров и транспортёров | 31 |
| 2.7. Электроприводы управления дуговыми сталеплавильными печами | 33 |
| Заключение | 39 |
| Список литературы | 40 |
Введение.
Возрастающие технологические требования к качеству производственных процессов, необходимость внедрения высоких технологий обусловливают устойчивую тенденцию внедрения в различные отрасли промышленного и сельскохозяйственного производства регулируемых электроприводов.
Развитие математической теории машин переменного тока, создание усовершенствованных силовых полупроводниковых приборов и преобразователей на их основе, использование современных средств управления, включая микропроцессорные, позволили создать высококачественные и надежные системы регулируемых асинхронных электроприводов, которые становятся основным видом регулируемого электропривода. Как указывается в [10], в 2002 г. на европейском рынке из общего числа продаваемых регулируемых приводов электроприводы переменного тока составили 68 %, электроприводы постоянного тока – 15 %, механические и гидравлические приводы – 17 %. Тенденция возрастания доли внедряемых регулируемых асинхронных электроприводов объективно сохранится и в дальнейшем, так как массовый регулируемый электропривод может быть реализован только на базе асинхронных двигателей. Это связано с тем, что в диапазоне мощностей до 100 кВт их производится в 40 – 50 раз больше, чем двигателей постоянного тока.
Широкое использование регулируемых электроприводов привело к тому, что современный электропривод является не только энергосиловой основой, позволяющей обеспечить производственные механизмы необходимой механической энергией, но и средством управления технологическими процессами, так как задачи по реализации качества производственных процессов в настоящее время в большинстве случаев возлагаются на системы управления регулируемыми электроприводами в сочетании с системами технологической автоматики. В связи с возрастанием цен на энергоносители, в частности на электроэнергию, и ограниченными возможностями увеличения мощности энергогенерирующих установок проблема энергосбережения, в том числе снижения электропотребления, приобретает особую актуальность.
Энергосбережение стало одним из приоритетных направлений технической политики во всех развитых странах мира. Это связано, во-первых, с ограниченностью и невозобновлямостью основных энергоресурсов, во-вторых, с непрерывно возрастающими сложностями их добычи и стоимостью, в-третьих, с глобальными экологическими проблемами, обозначившимися на рубеже тысячелетий.
Энергосбережение является наиболее дешевым и безопасным способом увеличения энергогенерирующих мощностей, так как затраты на экономию 1 кВт мощности обходятся в 4 – 5 раз дешевле, чем стоимость вновь вводимого 1 кВт мощности.
Основные потери (до 90 %) приходятся на сферу энергопотребления, в которой должны быть сконцентрированы основные усилия по энергосбережению электроэнергии. Так как электроприводы потребляют до 70 % вырабатываемой электроэнергии, наиболее существенная экономия электроэнергии может быть достигнута при использовании регулируемых электроприводов для управления технологическими процессами, что в сочетании с возможностями автоматизации может обеспечить оптимальное использование электроэнергии и других ресурсов.
В связи с тем что среди регулируемых электроприводов доминирующее положение занимают частотно-регулируемые асинхронные электроприводы, их массовое применение позволяет решать не только технологические задачи, но и проблему энергосбережения.
В последние годы в России уделяется большое внимание теоретическим и практическим вопросам энергосбережения. Это связано в первую очередь с тем, что удельные затраты энергии на единицу стоимости валового внутреннего продукта (ВВП) и энергетическая составляющая себестоимости продукции в России выше, чем в других развитых странах. Можно утверждать, что в настоящее время многие отечественные научные и проектные организации, а также производственные предприятия, достигли определенных успехов в энергосбережении и число таких организаций и предприятий, решающих проблемы энергосбережения, постоянно растет [1].
В данном реферате в систематизированном виде изложен комплекс вопросов, связанных с возможностями энергосбережения при использовании регулируемых асинхронных электроприводов, главным образом частотно-управляемых; обоснованы рациональные способы применения энергосберегающего электропривода; намечены схемные решения, обеспечивающие энергосбережение при управлении различными технологическими процессами и производственными механизмами; дана количественная оценка снижения электропотребления и других ресурсов.
1. Основные пути повышения энергетической эффективности асинхронных электроприводов.
В настоящее время основным типом регулируемого электропривода является частотно-регулируемый асинхронный электропривод – система «полупроводниковый преобразователь частоты – асинхронный двигатель» (ППЧ – АД). Однако наряду с этим электроприводом в некоторых случаях для решения отдельных производственных задач и энергосбережения находит применение система «тиристорный преобразователь напряжения – асинхронный двигатель» (ТПН – АД), обеспечивающая регулирование напряжения первой гармоники напряжения, подводимого к статору.
В эксплуатации также находятся электроприводы на основе асинхронных двигателей с фазовым ротором, регулируемые за счет изменения добавочных сопротивлений в роторных цепях, так называемые системы реостатного регулирования – «устройство реостатного регулирования – асинхронный двигатель с фазовым ротором» (УРР – АДФР). Особенно много таких электроприводов входит в состав подъемно-транспортных механизмов.
С учётом приведенных выше способов и систем управления асинхронными электроприводами можно наметить следующие направления снижения потребления энергии АД.
Первое направление связано со снижением потерь в электроприводе при выполнении им заданных технологических операций по заданным тахограммам и с определенным режимом нагружения. Это электроприводы, работающие в пускотормозных режимах (краны, лифты, главные приводы слябингов и блюмингов, вспомогательные позиционные механизмы прокатных станов и т.д.) или длительных режимах с медленно изменяющейся нагрузкой (насосы, вентиляторы, компрессоры, транспортеры и т.д.). В таких электроприводах за счет снижения потерь электропривода в установившихся и переходных режимах возможна значительная экономия электроэнергии. В кинематически связанных электроприводах (рольганги, многодвигательные приводы тележек и т.д.) равномерное деление нагрузок между двигателями позволяет также минимизировать потери в них.
Второе направление связано с изменением технологического процесса на основе перехода к более совершенным способам регулирования электропривода и параметров этого технологического процесса. При этом происходит снижение потребления энергии электроприводом. В качестве примера можно привести электроприводы турбомеханизмов (насосов, вентиляторов, турбокомпрессоров), поршневых насосов и компрессоров, транспортеров, систем регулирования соотношения топливо — воздух и др. При этом, как правило, эффект не ограничивается экономией электроэнергии в электроприводе, во многих случаях возможна экономия ресурсов (воды, твердого и жидкого топлива и т.д.).
Для обоих названных направлений характерным является то, что в них снижается потребление энергии именно в электроприводе: в первом случае за счет снижения потерь энергии, во втором за счет использования менее энергозатратного со стороны электропривода управления технологическим процессом.
Можно назвать и третье направление, обеспечивающее реализацию энергосберегающих технологий. Известно, что имеется ряд технологических процессов, где электропривод сравнительно небольшой мощности управляет потоком энергии, мощность которого в десятки и сотни раз превышает мощность электропривода. К таким объектам можно отнести дуговые сталеплавильные печи постоянного и переменного тока, вакуумные дуговые печи, рудо-восстановительные печи, установки индукционного нагрева и т.д. На них электроприводы мощностью в несколько киловатт могут управлять процессом, потребляющим десятки и даже сотни мегаватт. Очевидно, что от совершенства электропривода, его быстродействия и точности, степени автоматизации процесса во многом зависит эффективное использование таких значительных объемов энергии. Это направление не связано с уменьшением потока энергии через электропривод, чаще потребление энергии электроприводом даже увеличивается. Тем не менее, так как это направление связано со значительной экономией электроэнергии, рассмотрим его на примере дуговой сталеплавильной печи.