Системи автоматизації на базі регульованих електроприводів
При сучасних вимогах до електроприводів на першому місці стоять вимоги щодо енергозбереження, надійності, технологічної ефективності, уніфікації та збільшення міжремонтних періодів приводів. Асинхронні двигуни забезпечують зазначені вимоги, однак, при всіх своїх перевагах (простості виготовлення, надійності в експлуатації, довговічності) вони мають дві істотні недоліки: відсутність можливості плавного регулювання частоти обертання для зміни продуктивності приводного механізму і високими пусковими струмами (моментами).
Забезпечити весь комплекс вимог з одночасним винятком зазначених недоліків дозволяє застосування пристроїв частотного регулювання - перетворювачів частоти (ПЧ), які служать для плавного, безступінчастого пуску та регулювання частоти обертання трифазних асинхронних та синхронних електродвигунів змінного струму. ПЧ поєднують у собі унікальні якості - високий технічний рівень, надійність та невисоку ціну. Вони прості в експлуатації, мають великий термін служби, практично не вимагають складного налагодження при встановленні та легко вбудовуються у існуючі системи. Широкий діапазон потужностей та різні варіанти системи керування дозволяють підібрати рішення для будь-яких завдань.
Системи з пристроями частотного регулювання –
перетворювачами частоти
Ефективність перетворювачів частоти залежить від типу приводного механізму, режимів його роботи та вимог щодо його управління. У зв'язку з тим, що ПЧ мають цілий комплекс переваг, області їх застосування можна розділити на дві категорії:
- застосування, де переважно необхідне та можливе енерго- ресурсозбереження (вентилятори, насоси);
- технологічні застосування, де потрібна зміна частоти обертання, підтримання та регулювання параметрів техпроцесу, швидкості, моменту (конвеєри, виробничі лінії, верстати, крани та ін.).
Загальну інформацію про перетворювачі частоти та переваги їх впровадження Ви можете отримати тут >>>
Як доводить практика, найбільшого ефекту при впровадженні перетворювачів можна досягти лише зв'язавши їх у комплекс із системою автоматики.
ТОВ "Техноелектро" має значний досвід у розробці, постачанні та налагодженні низьковольтних (0,4 кВ) та високовольтних перетворювачів частоти, включаючи проектування та впровадження супутніх систем автоматизації.
Основним завданням АСУТП має бути реалізація такого закону регулювання частоти обертання насоса (або вентилятора), який був би функцією багатьох змінних, що враховують технологічні режими роботи обладнання, підтримання необхідних технологічних параметрів на потрібному рівні та забезпечення захисту обладнання від пошкодження у разі неномінальних та аварійних режимів .
У цьому випадку АСУТП включає первинні вимірювальні пристрої (датчики) як електротехнічних, так і технологічних параметрів, а також комплекс пристроїв виконують функції накопичення та обробки інформації, що реалізуються на базі мікропроцесорних контролерів, а також програмне забезпечення Залежно від побажань Замовника формується людина -машинний інтерфейс: персональний комп'ютер, операторська панель, пульт керування тощо.
В окремому випадку, концепція суміщення АСУТП і ПЧ на насосній станції, у складі якої знаходяться кілька насосів, дозволяє здійснювати автоматичну підтримку заданої продуктивності на виході насосної кількома шляхами:
- шляхом автоматичного регулювання частоти обертання одного з кількох насосів (головного) та (за потреби) автоматичного включення/вимкнення в роботу інших (допоміжних) насосів;
- шляхом автоматичного регулювання частоти обертання одного з кількох насосів та (за потреби) дистанційного ручного або автоматичного перемикання на роботу з іншим (третім, четвертим тощо) насосом.
 |
Застосування ПЧ у складі системи автоматики дозволить забезпечувати такі переваги при експлуатації обладнання:
- підвищити енергоефективність як окремого технологічного пристрою чи агрегату, так і підприємства загалом, оскільки регулювання частоти обертання насосного агрегату дозволяє забезпечувати витрату речовини для споживачів, адекватну водорозбору в широкому діапазоні, а отже – економити електроенергію в порівнянні з «класичним» (нерегульованим) варіантом;
- знизити непродуктивні витрати на транспортування (доставку) продукту споживачеві - залежність опору мережі, на яку працює насос має квадратичну залежність від витрати, тому втрати при зменшенні витрати зменшаться у квадраті;
- продовжити термін експлуатації, і, відповідно, збільшити міжремонтні періоди основного обладнання, а саме:
- зменшити знос механічної частини (підшипників, ущільнень, валу тощо) двигуна і самого насоса на 50-70% за рахунок плавних пусків;
- виключити гідроудари в мережі та обрив трубопроводів внаслідок надлишкового тиску;
- виключити дроселювання на напорах насосів;
- істотно зменшити кількість ремонтів запірної арматури у мережі;
- збільшити термін служби електротехнічного обладнання, що входить до комплексу насосного агрегату.
- зменшити коливання тиску в мережі, на яку працює насос;
- знизити величину витоків у гідромережі за рахунок адекватного тиску в періоди мінімального навантаження (ніч), а також знизити аварійність обладнання насосної та мережі за рахунок підтримки мінімального тиску;
- скоротити термін окупності системи за умов постійного подорожчання енергоносіїв;
- забезпечити зручність експлуатації системи для оператора за рахунок високого рівня автоматизації.
Короткий перелік функцій системи управління насосної станції, що реалізуються, на базі перетворювачів частоти:
- автоматичне регулювання продуктивності групи насосів в залежності від водорозбору, необхідного тиску в гідросистемі та ін. параметрів;
- забезпечення оптимальних енерговитрат;
- повний комплекс захисту виконавчих пристроїв та технологічного обладнання від перевантажень та неприпустимих режимів роботи з метою підвищення надійності та безпеки експлуатації системи;
- надання диспетчеру повної інформації про перебіг технологічного процесу, стан обладнання та механізмів.
ТОВ "Техноелектро" розробляє та впроваджує системи регульованих електроприводів, включаючи постачання готових виробів та інжинірингові роботи, на таких об'єктах як:
 |
- котли;
- прокатні стани та конвеєри;
- крани, ліфти;
- насосні станції;
- системи вентиляції та ін.
Реалізація систем залежить від вимог Замовника та може бути виконана на компонентах наступних фірм-виробників:
- перетворювачі частоти: Schorch, Siemens, HYUNDAI, Danfoss, Elettronica Santerno, EATON (Moeller), Omron, Schneider Electric, Allen Bradley, Bosch Rexroth, ABB, Bonfiglioli, Hitachi, Mitsubishi, LS Industrial Systems (LG) , Toshiba, FUJI Electric, Lovato, Ansaldo, Control Techniques , SEW Eurodrive, Eurotherm Drives, Flender Loher, WEG
- система управління: контроллери Siemens, Unitronics, Omron, EATON (Moeller), Schneider, Allen Bradley, Beckhoff, Mitsubishi, ОВЕН, Delta та ін.,
- датчики и первинні перетворювачі: Siemens, Omron, Balluff, Sick, Pepperl+Fuchs, Schneider, Allen Bradley, Turck, Baumer Electronic, Honeywell, Banner, Contrinex, Crouzet, Cuttler-Hammer, Euro-Sensor, IFM, Infra, Klaschka, Lehner, Leuze , NAMCO, Schoenbuch Electronic, Pulsotronic, Rechner, Schmersal, Wenglor, Autonics, Hubner, Lenord+Bauer, TR Electrinics, Bauer, Leine&Linde, Renishaw, Protescap, Precizika Metrology, Givi Misure и та ін.
- верхній рівень: In-Touch Wonderware, Step7 Siemens
- комплектація шаф коммутаційної та релейної автоматики: SIEMENS, HYUNDAI, Chint, E-NEXT, RADE Koncar, EATON (Moeller), ИЭК, ETI, General Electric, Schneider, ABB, Allen Bradley, LS Industrial, OEZ, Legrand та ін.,
- оболонки шаф: E-NEXT, Rittal, Schroff, Siemens, ІЕК, італійскі фирми, EATON (Moeller), Richard Woehr, Spelsberg або власного виробництва.
Приклад випускних комплектних перетворювачів частоти:
 |
 |
 |
||
Комплектний перетворювач частоти на базі обладнання HYUNDAI (потужністю 75кВт, з реакторами), у герметичній IP54 двосекційній шафі (при цьому радіатор ПЧ винесений назовні), обладнаний витяжною системою вентиляції |
||||
 |
Комплектний крановий перетворювач частоти на базі обладнання SIEMENS (потужністью 132кВт) |
 |
 |
|
| Комплектна шафа з групою ПЧ, обладнана вихідними фільтрами dU/dt для роботи з довгими кабельними трасами до двигунів | ||
 |
 |
|
Системи з регульованими електроприводами постійного струму
 |
В силу своєї складності та незручності експлуатації регульовані електроприводи постійного струму (ЕПТ) з багатьох сфер застосування витісняються системами змінного струму "двигун + перетворювач частоти" через переваги та постійне вдосконалення останніх.
Однак, ЕПТ поки незамінні в тих випадках, де потрібне повне та точне управління механізмами: у металургії, папероробній промисловості та ін.
По конфігурації та ідеології побудови системи ЕПТ аналогічні розглянутим вище системам з перетворювачами частоти.
ТОВ "Техноелектро" виконує проектування, монтаж та налагодження систем на базі електроприводів постійного струму виробництва Ansaldo, Siemens, Elettronica Santerno, Control Techniques та ін.
Системи із пристроями плавного пуску
 |
Одним із простих та недорогих альтернативних варіантів усунення недоліків асинхронного двигуна змінного струму є пристрої плавного пуску (ППП), які дозволяють зменшити пусковий струм (до 1,5...4*Іном) та захистити електропривід від позаштатних ситуацій та можливих аварій при пуску.
Області їх застосування:
- конвеєри;
- приводи насосів (занурювальних та ін.);
- приводи з більшим часом холостого ходу;
- механізми з коробками передач, ремінними та ланцюговими передачами;
- приводи із великим моментом інерції..
ППП застосовуються для електродвигунів змінного струму, з метою зменшення пускового струму двигуна та його пускового моменту і зниження його негативних впливів на механічну частину двигуна і механізму, а також для зниження пікових навантажень в мережі енергоживлення.
Застосування ППП особливо ефективно для електроприводів, чутливих до поштовхів і розтягуючих зусиль, приводів насосів, приводів з великим часом холостого ходу, механізми з коробками передач, ремінними і ланцюговими передачами, приводи з великим моментом інерції.
Виключення високих пускових моментів та піків струму досягається завдяки зниженню напруги на клемах двигуна. ППП виконує це за допомогою мікропроцесорного управління кутами відкриття фаз напруги тиристорів. Реалізовані при цьому функції, як, наприклад, плавний пуск і плавна зупинка, гальмування постійним струмом і економія енергії при неповному навантаженні, оптимально вирішують проблеми асинхронного приводу за допомогою різних можливостей регулювання.
Особливостями ППП є: компактність, мала займана площа, просте підключення двигуна, різноманітні можливості регулювання розгону, тривала робота та уповільнення, простий монтаж та введення в експлуатацію, функції захисту та контролю.
Крім зменшення зносу механічної частини двигунів, агрегатів, а також механічних частин, що сполучаються з ними (трубопроводів, конвеєрів, тощо), ППП можуть істотно впливати на електричне обладнання мереж, а саме – на вибір кабелів. За наявності на підприємстві асинхронних електродвигунів, віддалених від РУ на відстань 1000 м і вище, для забезпечення мінімально допустимих величин падіння напруги в силових кабелях доводиться суттєво завищувати їх перетин при проектуванні, що не адекватно номінальному струмовому навантаженню. Установка ППП у разі дозволяє істотно зменшити падіння напруги з допомогою зменшеного пускового струму, отже - зменшити перетин кабелю та його вартість.
Таким чином, ППП є ще одним засобом мінімізації як стартових капіталовкладень у будівництво об'єктів (виключення застосування обладнання та кабелів із завищеними навантажувальними характеристиками), так і витрат на експлуатацію та ремонт основного електротехнічного та технологічного обладнання.
Переваги використання пристроїв плавного пуску
Обмеження прискорюючого моменту зменшує навантаження на матеріал, що транспортується або обробляється, зменшує знос всіх механічних деталей приводу і, відповідно, збільшує періоди міжремонтами, а також підвищує надійність роботи та скорочує часи простоїв. Виключення високих пускових моментів та піків струму досягається завдяки зниженню напруги на клемах двигуна. УПП виконує це за допомогою мікропроцесорного управління кутами відкриття фаз напруги мережі трифазного тиристорного пристрою. Реалізовані при цьому функції, як, наприклад, плавний пуск і плавний зупинка, гальмування постійним струмом і економія енергії при неповному навантаженні, оптимально вирішують проблеми асинхронного приводу за допомогою різних можливостей регулювання, що надаються.
Особливостями УПП є: компактність, малі габарити, просте підключення, різноманітні можливості регулювання пуску/зупинки, простий монтаж та введення в експлуатацію, функції захисту та контролю, робота з технологічними датчиками (рівня, тиску та ін.).
Діапазон потужностей ППП:
- 1,1...1200 кВт; робоча напруга 200 ... 690В,
- 160 ... 8000 кВт, робоча напруга 6 ... 10 кВ.
Для спрощення контролю та управління приводом та введення системи в експлуатацію, конфігурування УПП може здійснюватися шляхом підключення персонального комп'ютера.
Наша компанія виконує проектування, монтаж та налагодження систем на базі пристроїв плавного пуску виробництва Danfoss, Siemens, Elettronica Santerno, Solcon, Control Techniques, Allen Bradley, WEG та інших виробників.
Постачання електродвигунів змінного та постійного струму, редукторів та мотор-редукторів різних типів
Наша компанія виробляє постачання та адаптацію габаритно-приєднувальних розмірів електричних машин за допомогою виготовлення перехідних плит, спеціальних фланців, наплавлення валів, тощо.
Підберемо та поставимо електродвигуни, редуктори та мотор-редуктори наступних виробників:
ABB, Siemens, FFD, STM, Stromberg, WEG, Cantoni, AEG, Helmke, VEM, Baldor, Lonne, Motive, Reliance Motors&Drives, Schorch, Besel, Celma, Ebmpapst, Indukta, Buehler, Stoegra, Ziehl-abegg, Baumuller, MGM, Amer, Fimet, Seimec, Carpanelli, Lafert group, Minimotor, Brook Crompton, Motovario, Parvex,Mijno, Aerotech, Leeson, Dayton, Oriental Motor, CAG, ATAS Elektromotory, Nachod, Schorch, Brook Hansen, Bonfiglioli, Baumuller, Berger Lahr, Buhler Motor,Bukh-Farymann, Diesel GmbH, Besel, CEG, Celma, Krauter, Dunkermotoren, Dutchi motors, Universal Motors, Elin Motoren, Emit, Emod motoren, Fasco, Fimet motorie Riduttori, Indukta SA, Kuenle, Antriebssysteme, Faulhaber, Faurndau, Lenze, Leeson, Lincoln Motors, Leroy Somer, Maxon Motor, M.G.M motori elettrici, Marelli Motori, Perske, Relianse Electric, Rotor bv, Seipee, SEW Eurodrive, Sicme motori,VELA, TDM, ADDA Antriebstechnik Gmbh, Teco lectric Europe, TECO Electric & Machinery, WEG Indastrias, Tatung, Watt Drive, Rossi Motoriduttori, Flender Loher, Sayama, Tamagawa, Seiki, Cemp, ABG та ін.