Производители утверждают, что шкафы управления с преобразователями частоты могут обеспечить множество преимуществ. Они приводят в качестве примеров существенное повышение энергоэффективности, улучшение производительности и надежности, снижение затрат на техническое обслуживание, повышение гибкости эксплуатации и снижение выбросов — и это лишь некоторые из преимуществ.
Но подтверждаются ли эти утверждения на практике?
Да, в большинстве случаев, во многих областях применения вышеуказанные утверждения верны, например, в экструдерах, крупных поршневых или объемных насосах, крупных мешалках и системах с высокой инерцией.
Хотя производители не располагают конкретными данными о преимуществах использования частотно-регулируемых приводов, они являются важной частью общей стратегии, направленной на повышение энергоэффективности производственных процессов на 25% к 2020 году.
Компания получает наибольшую выгоду, когда разработка шкафов управления частотными преобразователями ориентирована на конкретный вид деятельности или режим работы.
Для некоторых применений частотно-регулируемые приводы являются предопределенными решениями, например, для экструдеров, крупных поршневых насосов, объемных насосов и больших мешалок (с мощностями более 1 кВт). Однако в других областях применения использование частотно-регулируемых приводов также рассматривается и анализируется. Если оборудование часто работает в режиме частичной нагрузки, потенциал экономии возрастает. В отдельных случаях применение частотно-регулируемого привода может снизить затраты на электроэнергию на 40%.
Компания РИТМ тесно сотрудничает с производителями технологического оборудования для разработки решений, которые улучшат как собственные возможности тестирования оборудования, так и расширят область применения частотно-регулируемых приводов на предприятии.
«В большинстве случаев затраты на техническое обслуживание промышленного оборудования несколько увеличиваются при использовании частотно-регулируемых приводов. Но эти эффекты необходимо оценивать в связи с улучшениями, которые обеспечивают частотно-регулируемые приводы, особенно в плане энергопотребления и производительности», — отмечают специалисты РИТМ.
Отраслевые применения частотных преобразователей
Снижение энергопотребления и повышение производительности за счет частотно-регулируемых приводов, безусловно, привлекательны для всех промышленных предприятий. Однако производство пластмасс — это тот сектор, в котором такие достижения особенно важны, поскольку компании испытывают серьезные трудности с поддержанием рентабельности предприятий в условиях роста цен на энергоносители.
Для большинства предприятий по экструзионной обработке пластмасс примерно 30% потребляемой энергии приходится на двигатели экструдеров. Если линия старше пяти лет, то, скорее всего, в качестве двигателя экструдера используется двигатель постоянного тока (DC). Сегодня большинство производителей экструзионного оборудования устанавливают на свои экструдеры двигатели переменного тока (AC) и частотно-регулируемые приводы (ПЧ) вместо систем постоянного тока. Причин для этого несколько, но главные — снижение затрат и повышение производительности.
Результаты, достигнутые на одном из предприятий по производству пластиковых листов, которое решило заменить двигатель постоянного тока и систему привода, используемые на его основном экструдере, на двигатель переменного тока мощностью 45 кВт. и частотно-регулируемый привод. Линия имеет три экструдера, подключенных к собственной энергосети, поэтому измеритель качества электроэнергии и анализ счетов коммунальной компании позволили легко проверить влияние модернизации.
В химической, нефтегазовой промышленности наблюдается нежелание использовать новейшие технологии. Поэтому мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы определить наилучшее для них решение, и проводим для них обучение оптимальному использованию преобразователей частоты. Кроме того, мы работаем над обеспечением исключительной надежности шкафов управления частотниками.
Например, один из нефте-перерабатывающих заводов также выиграл от перехода на частотно-регулируемый привод. Он заменил заслонку, регулирующую производительность вытяжного вентилятора, который пропускает горячие газы через каталитический нейтрализатор для снижения уровня NOx в соответствии со строгими государственными нормами.
Заслонка была недостаточно точной, что иногда приводило к неприемлемым уровням выбросов NOx. Это происходило, когда нестабильность вакуума, создаваемого вентилятором, приводила к недостаточному управлению нагревателями на всасывающей стороне вентилятора, которые участвуют в процессе, что требовало остановки вентилятора. В этом случае процесс переработки продолжался, но газы, обогащенные NOx, должны были обходить каталитический нейтрализатор, выбрасываясь непосредственно в атмосферу.
Управление двигателем на основе частотно-регулируемого привода обеспечило более точный контроль процесса, сокращая время простоя вентилятора и уменьшая выбросы. Стабильность вакуума на стороне всасывания исключила остановки процесса нагревателя и, соответственно, необходимость регулярного отключения каталитического нейтрализатора. Теперь выбросы стабильно и предсказуемо низкие и полностью контролируемые.
Другие преимущества частотно-регулируемого привода включают сокращение времени простоя и повышение стабильности и, следовательно, однородности продукции. Еще одним преимуществом стало то, что полная пусконаладка и запуск системы заняли всего три дня, включая полную перепроектировку электрической цепи и повторное подключение двигателя.
Окупаемость внедрения шкафов частотного регулирования
Компания Siemens отмечает, что, хотя электродвигатели составляют более 65% от общего потребления электроэнергии в промышленности, примерно 70% из них не используют оптимальное управление двигателем. Таким образом, частотно-регулируемые приводы могут обеспечить существенные дополнительные преимущества на предприятиях — в некоторых случаях сокращая потребление энергии до 70%, а также помогая снизить производственные затраты, улучшить качество продукции и, в конечном итоге, снизить выбросы CO2.
Использование программных инструментов может значительно помочь в раскрытии реального потенциала частотно-регулируемых приводов. Программа может определить потенциальную экономию и срок окупаемости энергоэффективных двигателей и преобразователей частоты. Расчет также включает ключевые показатели объемного расхода, такие как скорость подачи, напор на выходе, время работы, а также профиль подачи, что имеет решающее значение для эффекта экономии. Пользователь получает результат расчета, который показывает ему потенциальную экономию по сравнению с методами управления без частотно-регулируемого привода (ЧРП) и указывает время, в течение которого приобретение ЧРП окупится. Обычно это занимает всего несколько месяцев.
Программа может использоваться как производителями оборудования и насосов, так и операторами предприятий для расчета того, сколько затрат на электроэнергию они могут сэкономить, используя шкафы управления с частотниками и энергоэффективные двигатели для экструдеров, крупных мешалок, больших поршневых насосов, объемных насосов и других систем с высокой инерцией.