Энергосберегающие режимы перекачивающих машин химических производств с регулируемыми электроприводами

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире важную роль имеет повышение эффективности обеспечения технологических машин в отраслях производства бесперебойной и качественной электроэнергией и исследования направленнные на создание энерго- и ресурсосбрегающих режимов их работы. В этом отношении особое значение уделяется повышению энергоэффективности технологических линий и перекачивающих машин химической промышленности с помощью современных электромеханических и полупроводниковых преобразователей, микропроцессорных средств автоматического контроля и управления. В развитых странах «по причине превышения потребляемой мощности в широко применяемых на химических предприятиях перекачивающих машинах и их электроприводов, над установленной на 40...50%, значительное снижение повышенного энергопотребления достигается за счет обеспечения экономичных режимов работы перекачивающих машин и изменения скорости вращения приводного двигателя»1. В мире особое внимание придаётся разработке технических средств и технологий, обеспечивающих энерго и ресурсосберегающие режимы работы перекачивающих машин регулируемыми электроприводами предприятий химической промышленности. В этой отрасли осуществление научно-исследовательских работ, в том числе, направленных на разработку энергосберегающих технологий насосов с частотно-регулируемыми электроприводами, энергоэффективных режимов работы компрессоров, вентиляторов и их электроприводов, а также создание энергосберегающего электропривода для вентиляторной нагрузки, обеспечивающего минимизацию потерь мощности в асинхронном электродвигателе являются одной из важнейших задач. После обретения независимости Республики особое внимание уделяется качественному развитию энергетики, являющейся одной из важнейших отраслей экономки и способствующих повышению её техникотехнологического уровня на основе современных требований. В этом отношении значительные результаты достигнуты по разработке новых типов и схем автоматически управляемых электроприводов перекачивающих машин промышленных предприятий. Вместе с тем, в том числе, требуется совершенствование структурных схем, алгоритмов управления регулируемого электропривода, обеспечивающего энерго и ресурсосберегающих режимов работы и методов снжения энергопотребления перекачивающих машин химических предприятий. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 годы определены задачи по «...сокращению энергоемкости и ресурсоемкое™ экономики, широкое внедрение в производство энергосберегающих технологий...»2. Реализация этих проблем, в том числе, обеспечение энергетического равновесия энергосберегающих режимов работы технологических и перекачивающих машин на химических предприятиях, совершенствования методов оптимизации потерь мощности, разработка структурных схем частотно-регулируемых электроприводов и алгоритма экстремального управления считается одной из важнейших задач. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан №УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлениях Президента Республики Узбекистан №ПП-2343 от 5 мая 2015 года «О Программе мер по сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015-2019 годы» и №ПП-3012 от 26 мая 2017 года «О программе мер по дальнейшему развитию возобновляемой энергетики, повышению энергоэффективности в отраслях экономики и социальной сфере на 2017-2021 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной области. Целью исследования является разработка энергосберегающих режимов перекачивающих машин химических предприятий с регулируемыми электроприводами. Научная новизна исследования заключаются в следующем: разработаны энергосберегающие режимы работы насосов, вентиляторов и компрессоров, структурные схемы и алгоритмы управления регулируемых электроприводов; определены зависимости потерь мощности группы насосов от частоты и соотношения числа насосов на основе обеспечения равновесия передачи воды для создания эффективной структуры насосных станции; усовершенствована схема энергосберегающего частотно-регулируемого асинхронного электропривода с экстремальной системой управления для вентиляторной нагрузки; разработана аналитическая зависимость величиной и частотой напряжения двигателя, на основе частотного управления, для уменьшения нагрева двигателя при пусковом разгоне вентилятора с большой инерцией. Заключение исследований, проведенных по теме перекачивающих машин химических электроприводами» диссертации доктора наукам, представлено следующее На основе результатов «Энергосберегающие режимы производств с регулируемыми философии (PhD) по техническим заключение: 1. Разработаны энерго и ресурсосберегающие режимы насосов путем подрезки рабочего колеса, использование энергосберегающих асинхронных двигателей и обеспечения соответствия потребляемой мощности насоса к требованиям технологического процесса, а также регулирование скорости вращения насоса. На основе анализа и расчета потерь гидравлической мощности группы насосов, оснащенных регулируемыми электроприводами разработана новая структура насосной станции, характеризующаяся приемлемой стоимостью и минимальными энергетическими затратами. В результате получена возможность уменьшения расхода электроэнергии для насосных установок на 35...40%. 2. Разработаны методы повышения эффективности функционирования турбокомпрессоров для производства сжатого воздуха и их электроприводов: перевод компрессора в глубокое дросселирование; расширение диапазона регулирования производительности механизма; внедрение группового регулирования давления в воздухопроводной сети; обеспечение плавного пуска высоковольтного синхронного электропривода. В результате обеспечена возможность экономии расхода электроэнергии для компрессорных установок на 10...15%, 3. Разработаны и внедрены энергоэффективные режимы вентиляторов и их электроприводов: частотный пуск вентиляторов с большими моментами инерции, частотное регулирование производительности вентиляционных установок грануляции и градирни, дымососов и дутьевых вентиляторов котельных агрегатов предприятия. В результате получена возможность снижение потребляемой мощности вентиляторных установок грануляции и градирни почти в два раза, для вентиляторов котельных установок на 20...25%. 4. Усовершенствована схема энергосберегающего частотно-регулируемого асинхронного электропривода для вентиляторной нагрузки с экстремальной системой управления, на основе серийно выпускаемого в настоящее время электропривода. Данная система электропривода обеспечивает возможность достижения улучшенных энергосберегающих и динамических свойств. 5. Предложена методика определения экономического эффекта от регулирования производительности и давления турбомеханизмов, учитывающая экономии электроэнергии, ресурсосбережение и технологические эффекты и она внедрена в частотно-регулируемой электроприводе на действующем котельном цехе предприятия. 6. Результаты исследований внедрены на АО «Farg'onaazot» в виде энерго и ресурсоэффективных режимов работы насосов, насосных станций, вентиляторов и тягодутьевых механизмов с частотно-регулируемыми асинхронными электроприводами; центробежных турбокомпрессоров в производстве сжатого воздуха и их высоковольтных синхронных электроприводов. За счет внедрения результатов научных исследований получена возможность снижения электропотребления перекачивающих машин на 6%