Применение частотного привода в компрессорном оборудовании

Статья посвящена частотному приводу электродвигателей компрессоров и критериям их выбора.

На многих компрессорах мощность электродвигателей выбирается с учетом максимальной производительности оборудования, хотя время, соответствующее работе оборудования с максимальной производительностью, составляют, как правило, 15-20% общего времени его работы. Поэтому двигатели, работающие с постоянной частотой вращения, потребляют заметно (до 60%) больше электроэнергии, чем требуется для работы оборудования в оптимальном, учитывающем производительность, режиме работы.

Сейчас одним из самых перспективных путей оптимизации работы оборудования является переход на частотное регулирование скорости вращения приводных электродвигателей . Внедрение устройств частотного регулирования электродвигателей (в дальнейшем сокращенно ПЧ – привод частотный ) позволяет реализовать следующие преимущества:

• плавный (управляемый) пуск и останов двигателя, обеспечивающий щадящий режим эксплуатации как самого оборудования, так и коммутирующих элементов схемы электропитания, что способствует повышению в несколько раз ресурса их работы и снижению эксплуатационных затрат на ремонт;

• оперативное управление производительностью оборудования (компрессоров) в режиме непрерывной работы в зависимости от их загрузки, поддержание необходимого давления на выходе. При этом получается максимальный эффект энергосбережения (снижение расхода электроэнергии на 40-50%). Достигается этот эффект за счет резкой зависимости потребляемой электрической мощности от величины производительности оборудования. Например, при снижении производительности компрессора в два раза потребляемая электрическая мощность электродвигателя снижается в восемь раз.

Основными препятствиями, сдерживающими до недавнего времени широкое внедрение частотных приводов (ПЧ), были относительно высокая цена на ПЧ и отсутствие представителей фирм-изготовителей, обеспечивающих техническую поддержку при внедрении ПЧ, гарантийное и послегарантийное его обслуживание. В настоящее время в странах СНГ сформировалась сеть специализированных внедренческих фирм, занимающихся как продажей, так и техническим сопровождением продукции практически всех ведущих производителей ПЧ.

Что касается цены на ПЧ, то сложившаяся практика внедрения оборудования показывает, что наиболее приемлемый срок окупаемости инвестиций на приобретение ПЧ не должен превышать два года, что должно учитываться при решении вопроса экономической целесообразности внедрения ПЧ.

Основные технические характеристики ПЧ разных производителей достаточно близки по принципам построения силовой части преобразователей и элементной базе. Основные отличия оборудования, предлагаемого зарубежными фирмами, связаны с используемым интерфейсом пользователей, процедурами программирования, набором реализуемых функций управления и контроля. В силу этих особенностей, ценовой диапазон ПЧ одной и той же мощности имеет достаточно широкий разброс, что требует четкого знания особенностей применения ПЧ с целью исключения избыточного по функциональным возможностям (и цене) оборудования, как, например, у фирмы «Mitsubishi Electric».

Для обеспечения оптимального выбора оборудования необходимо предварительно обследовать объект внедрения частотного привода, так как важнейшим условием достижения максимальной эффективности внедрения частотного привода является правильная (оптимальная) настройка частотного привода, учитывающая следующие особенности:

• характер нагрузки приводного двигателя, способ его охлаждения, охлаждения и смазки компрессора;

• особенности программирования частотного привода, в том числе способность идентифицировать параметры двигателя (потребляемая мощность, обороты, и т. д.);

• выполнение внутренней диагностики исправности основных блоков частотного привода;

• адекватное реагирование на кратковременное отключение питания;

• отслеживание режимов остановки механизма при возникновении неисправностей;

• реализация возможности контроля и коммутации внешних силовых коммутирующих устройств.

По результатам анализа технических и ценовых показателей наиболее приемлемыми изделиями в настоящее время является продукция фирм «Danfoss» и «Schneider Electric», имеющих, к тому же, развитую сеть технического сопровождения продаваемой продукции.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Применение преобразователей частоты Danfoss для управления холодильными компрессорами

Для данного применения рекомендуется использовать преобразователи частоты серии VLT Micro Drive FC51, либо другие специальные серии преобразователей частоты «Данфосс».

Наиболее распространены следующие типы холодильный компрессоров:
• Поршневые
• Спиральные
• Винтовые

Принцип управления всеми типами холодильных компрессоров подобны, однако, в работе винтовых компрессоров существует специфика.

Поршневые и спиральные компрессоры

Система управления преобразователя частоты поддерживает заданное значение давления всасывания (температуры кипения) хладагента. Преобразователь частоты поддерживает давление на требуемом уровне путем изменения частоты вращения электродвигателя, тем самым плавно регулируя производительность компрессора. Такой режим работы особо актуален при значительно изменяющейся нагрузке на холодильную систему.

Винтовой компрессор

В большинстве случаев такие установки снабжены регуляторами производительности. Исследования показывают, что эффективность регулирования производительности винтового компрессора золотником, по сравнению с применением преобразователя частоты для этих целей, экономически обоснована лишь при узком диапазоне производительносте (85–100%). В случае, если технологически необходимо регулирование производительности в более широком диапазоне, энергоэффективность решения на базе преобразователей частоты не имеет аналогов.

Ввод в эксплуатацию

Преимущества применения преобразователей частоты

Поршневой и спиральный компрессор

Винтовой компрессор

Пример. Рассчет экономии электроэнергии с использованием преобразователей частоты для холодильных компрессоров

Винтовой холодильный компрессор с электродвигателем мощностью 15 кВт работает в составе производственного технологического процесса. Компрессор работает круглосуточно. Среднесуточная загрузка распределена следующим образом:
27 % производительности – 6 ч
55 % производительности – 8 ч
85% производительности – 6 ч
100 % производительности – 4 ч

Стоимость преобразователя серии VLT Micro Drive FC51 мощностью 15 кВт ≈ 48 500 руб.
Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии ≈ 3 руб.
КПД двигателя = 84%.
Потребление без ПЧ в сутки = 9,47 * 24= 227,28 кВт/ч.
Потребление с ПЧ в сутки = 8,65 * 24 = 207,5 кВт/ч.
Экономия за сутки = (227,28-207,5) * 3=59,04 руб.
Экономия за сутки составит 8,7% (Расчет был сделан при помощи программы «Экономия с ЧРП»).
Экономия за год = 59,04 руб * 365 дней ≈ 21 549,6 руб.
Экономия за счет встроенного логического контроллера составит 4000 руб (это стоимость внешнего контроллера).

В компании «Данфосс» разработаны методики расчета ТЭО для винтовых компрессоров и программа для мобильных приложений по расчету. Данный факт позволяет экономить время заказчику при предварительных расчетах ТЭО по внедрению Преобразователей частоты. Экономия составит около 8000 руб.

Сведем все расчеты энергосбережения в таблицу

Покупка преобразователя частоты в данном случае окупится менее чем за полтора года.

Источник

Мифы продавцов о частотном приводе для компрессоров.

На днях я увидел очередную маркетинговую брошюру по компрессорам с частотным приводом (или с переменной скоростью / частотным преобразователем), очень известного бренда. Экономия энергии там выглядит просто огромной. Срок окупаемости такого оборудования составит несколько месяцев, а может и дней!

Попробуем разобраться с этим вопросом не предвзятым образом. Да, компрессор с «частотником» может сэкономить вам существенное количество энергии (и, следовательно, денег), но только если вы заранее сделаете некоторые расчеты и будете использовать в них здравый смысл.

Для тех, кто не понимает о чем идет речь: компрессор с переменной скоростью использует частотный преобразователь, чтобы скорость вращения двигателя (вала компрессорного блока) и, следовательно, потребляемая мощность соответствовала объему требуемого сжатого воздуха. В отличие от них обычные компрессоры с дискретной системой регулирования производительности работают на фиксированных скоростях, либо в режиме «нагрузки», либо в режиме «холостого хода» между минимальным и максимальным давлением.

Но чтобы компрессор с регулируемой скоростью сэкономил вам деньги очень важно подобрать правильный типоразмер компрессора. Его скорость (загрузка) должна быть менее 80% от максимально возможной в течение большей части времени работы. Также он должен работать ежедневно и непрерывно. В этих случаях экономия затрат может быть очень большой. Можно экономить десятки тысяч рублей в год на расходы на энергию.

Но есть одно «но», компрессор с частотным приводом который нагружен на все 100% потребляет на 5-10% больше энергии, чем компрессор с фиксированной скоростью! Это связано с «накладными расходами» на работу электронного частотного преобразователя. Компрессор с частотником должен быть загружен на 50 — 80%. Только в этом случае получается максимальная экономия.

Не стоит сразу верить продавцам компрессоров и их глянцевым брошюрам с яркими картинками об экономии электроэнергии компрессорами с частотным приводом. Зачастую такие продавцы сами не понимают суть этого вопроса. В большинстве своем эта технология не применима к вашей ситуации, либо просто не соответствуют действительности. Печальная правда заключается в том, что компрессоры с частотным приводом раза в полтора дороже обычных компрессоров, к тому-же стоимость электроэнергии в России гораздо меньше, чем в той-же Европе и такая «экономия» выглядит весьма сомнительной. Отдельного рассмотрения также требует вопрос надежности такого решения.

1) Компрессор с частотным приводом с двигателем 90 кВт был слишком большим по производительности для производства. Он работал только от 5 до 10 минут каждый час с максимальной нагрузкой 30%. Эта машина медленно «умирала» от воды и ржавчины, потому что она никогда не нагревалась до оптимальных рабочих температур компрессора. Меньшая машина с фиксированной скоростью, соответствующая фактическому потреблению сжатого воздуха, была бы более логичной в этом случае.

2) Компрессор с частотным приводом, который все время и каждый день нагружен в диапазоне от 30 до 50%. Несомненно, это экономит деньги на загрузке-разгрузке машины того же типоразмера. Но частотный компрессор, который был-бы вдвое меньшим и работал на 80% нагрузке, был бы более рентабельным (как в отношении инвестиций, так и в текущих расходах на его обслуживание).

3) Компрессор с частотным приводом, который был необходим для одной конкретной машины и использовался только с перерывами. Этот компрессор был похож на единое целое с маленьким агрегатом, в который он подавал воздух, и был слишком большой. Потребность в воздухе была в основном стабильной и требовалась только 10 или 20 минут за раз, несколько раз в день. В этом случае стандартный компрессор правильного размера с большим воздушным ресивером будет гораздо более рентабельным.

4) Компрессор с частотным приводом, который работал весь день на 100% и каждый день. Этот клиент вложил дополнительные деньги за покупку компрессора с переменной скоростью и в итоге платил от 5 до 10% БОЛЬШЕ в расходах на энергию каждый год! Вот так.

Вывод: компрессор с частотным приводом может быть отличным выбором и может сэкономить вам много денег. Во многих случаях это верно. Но, остерегайтесь ушлых «продавцов сжатого воздуха» с красивыми рассказами об экономии энергии, но которые при этом даже не слышали о перечисленных выше примерах, когда не стоит даже пытаться предлагать такой компрессор. Иначе в конечном итоге вы оплатите больше затрат на энергию, больше расходов на техническое обслуживание и больше денег на покупку более дорогого и капризного компрессора.

Но может возникнуть ряд других проблем, которые вызывают эти проблемы. Рекомендуем обратиться к нашим специалистам за советом.

Источник