600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Пакет приводов и двигателей ABB повышает энергоэффективность водонапорной станции AlburyCity Council и устраняет помехи для жилых помещений

Преобразователи частоты

Городской совет Олбери в Новом Южном Уэльсе (NSW), Австралия, управляет двумя системами водоснабжения для управления и очистки сырой воды для обеспечения чистой питьевой водой. Схема подачи сырой воды использует три насосные станции для доставки сырой воды на завод по фильтрации воды, где она перерабатывается в безопасную питьевую воду для 55 000 жителей Олбери и прилегающего региона. Совет управляет и поставляет отдельную систему подачи сырой воды, которая поставляет неочищенную воду нескольким крупным предприятиям в этом районе, включая бумажную фабрику, гольф-клуб и центр верховой езды.

Одна секция сетчатой системы очистки воды оснащена насосной станцией повышения давления воды, отвечающей за перекачку в резервуары для хранения воды на близлежащем холме. Отсюда система использует гравитацию для распределения очищенной воды по близлежащим населенным пунктам. Он находится в режиме ожидания 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, при этом фактическая работа насоса составляет от 6 часов в сутки в зимние месяцы и до 16 часов в сутки в летние месяцы.

В результате многих десятилетий устойчивого развития район насосной станции теперь расположен среди различных жилых домов, включая государственную школу, всего в 20 метрах.

Когда оборудование вызывает электрические помехи

Проблема обнаруживалась в энергосистеме каждый раз, когда запускались насосы станции. Это вызывало обременительные неудобства и навязчивые электрические помехи, в результате чего свет в близлежащих зданиях тускнел каждый раз, когда насосы запускались или останавливались.

В ответ Совет AlburyCity привлек партнера ABB по каналам Remtron для проведения анализа проблемы и предоставления долгосрочного решения.

Remtron определил, что нарушение качества электроэнергии было вызвано установленным в системе контроллером двигателя с плавным пуском. Современное твердотельное оборудование для преобразования энергии (PCE), такое как устройства плавного пуска, эффективно при плавном запуске двигателя, однако побочным эффектом является гармоническое искажение, вносимое в сеть питания во время запуска и остановки двигателя.

“Когда устройство плавного пуска активировало соответствующее действие плавного пуска, это создавало нежелательные искажения в электросети”, — сказал Энтони Мерретт, инженер по поддержке автоматизации — Приводы и качество электроэнергии для Remtron.

Электрическое напряжение, вызванное гармониками и высокими пусковыми токами, загрязняет электрические сети грязной энергией, что может привести к неустойчивому поведению подключенного оборудования. В тяжелых случаях они могут привести к повреждению чувствительного электронного оборудования, помехам в оборудовании связи и давать ложные показания на измерительных приборах. В случае близлежащих жилых домов именно эти гармоники были ответственны за помехи в их системах электрического освещения. В летние месяцы, когда потребление очищенной воды увеличивается, а сетевой спрос находится на пределе, воздействие на сеть было еще большим.

Целью Remtron стало не только устранение сетевых сбоев, но и оказание помощи Совету в оптимизации общей инфраструктуры их системы, чтобы снизить риск сбоев в работе, продлить срок службы оборудования, повысить энергоэффективность, сократить выбросы углекислого газа и, следовательно, последующие затраты на электроэнергию.

Недостатки, выявленные в существующей насосной системе

Анализ существующей системы плавного пуска и мотонасоса показал, что повышение эффективности может быть достигнуто за счет использования управления приводом с переменной скоростью.

Более эффективным методом перекачки воды является использование регулируемого расхода и работа в точке наилучшего КПД насоса (BEP). Значение BEP определяется по кривой откачки путем измерения расхода и давления воды.

После установки привода с регулируемой скоростью вращения (VSD) было замечено, что при работе двигателя с частотой 45 Гц вода перекачивалась со скоростью 176 литров в секунду. Для сравнения, когда частота двигателя была увеличена до 50 Гц, вода перекачивалась с большей скоростью — 210 литров в секунду. Ремтрон определил, что, хотя при частоте 50 Гц достигается больший расход, поскольку он не находится на уровне BEP, перекачка обходится значительно дороже.

Рисунок В показывает, что уменьшение частоты вращения двигателя с 50 Гц до 45 Гц приводит к повышению энергоэффективности перекачки на литр перекачиваемой воды.

Технологии для решения проблемы, легко

Пакет привода и двигателя был признан лучшим решением для совета AlburyCity. Он оснащен приводами с регулируемой частотой вращения (VSD) со сверхнизкими гармониками (ULH) ACQ580 от ABB и двигателем повышенной эффективности M2BAX IE3 от ABB.

Специальные приводы для воды ACQ580 спроектированы таким образом, чтобы уменьшить гармоники в электрической сети. Они легко интегрируются в существующую систему Совета, не опасаясь более широких сбоев. Это означало, что не было необходимости увеличивать электрическую систему или бюджет для более широких инвестиций в дополнительную инфраструктуру. Кроме того, благодаря использованию этой экологически чистой технологии отпадает необходимость в каких-либо дополнительных фильтрах или оборудовании для контроля качества электроэнергии.

Альтернативные 6-импульсные приводы излучают 30-45% общего гармонического искажения (THDi) по сравнению с приводами ULH, которые обычно излучают менее 3%. В отличие от других технологий подавления гармоник, использующих внешние фильтры, приводы ACQ580 ULH также намного проще в установке и требуют минимального подключения благодаря своей конструкции и небольшим габаритным размерам.

Приводы ACQ580 улучшили качество электросети и позволили системе перейти от применения с фиксированной скоростью к переменной скорости. Привод ULH гарантировал, что THDi составлял менее 3%, даже при изменении частоты вращения мотонасоса.

“Мы знали, что сэкономим энергию, снизив частоту вращения двигателя на пару Гц, установив VSD, но благодаря этому проекту мы теперь понимаем, как выбрать наилучшую частоту вращения двигателя и, что более важно, все другие преимущества, достигаемые установкой VSD”, — сказал Митч Палмер, супервайзер по электрике. для строительства и технического обслуживания в AlburyCity.

AlburyCity Council теперь извлекает выгоду из эффективности, обеспечиваемой системой управления двигателем с переменной частотой вращения (рисунок B). Было доказано, что работа на полной скорости 50 Гц приводит к перекачке 1,03 литра в секунду на ампер, однако это было менее эффективно, чем работа на частоте 45 Гц, что приводит к более высокой эффективности перекачки при 1,22 литра в секунду на потребляемый ампер.

Снижая скорость насоса, Совет выигрывает от повышения производительности в целом при одновременном снижении энергопотребления. “По сути, это позволяет оптимизировать требования технологического процесса за счет меньшего износа, снижения кавитации насоса и гидравлического напряжения в трубах, просто благодаря возможности снизить частоту вращения двигателя на 10% с помощью привода”, — говорит Энтони.

“Но в первую очередь это решает первоначальную проблему — ни в одном здании в этом районе больше не мерцает свет”.

На площадке насосной станции также были установлены низковольтные двигатели IE3 премиум-класса M2BAX компании ABB. Двигатели, поставляемые партнером ABB по каналу A1 Electric Motors, представляют собой чугунные двигатели, специально разработанные для таких применений, как перекачка, поскольку они прочны и безотказны даже в тяжелых условиях окружающей среды.

Давно известно, что электроэнергия, необходимая для питания такого оборудования, как двигатели, является причиной высоких эксплуатационных расходов. Высококачественные, высокоэффективные двигатели обеспечивают большую общую экономию средств для пользователей благодаря их низким эксплуатационным расходам на потребление энергии и длительному жизненному циклу продукта. Это также способствует снижению воздействия на окружающую среду в течение всего срока службы двигателя.

Результаты, которые превосходят ожидания

Недавно модернизированное системное оборудование позволило Совету запустить свой насос в BEP. Они уже добились экономии энергии на 20-30%, что привело к снижению эксплуатационных расходов на электроэнергию. Во время запуска насоса не было никаких сбоев в системе электроснабжения.

Гармоники остаются низкими во время работы, что превышает рекомендации австралийских стандартов AS61000, и эффективность насоса теперь может быть сопоставлена с эффективностью системы, замедляя работу насоса до 45 Гц, для достижения большей общей энергоэффективности.

Размышляя о проектной работе, которую он провел с партнерами ABB по каналу Remtron и A1 Electric Motors, Митч говорит: “У меня были довольно глубокие знания о двигателях и приводах, и хотя я знал, что есть чему поучиться, эти ребята поразили меня. Мне действительно понравилось работать бок о бок с Remtron и A1 motors. Они не только поделились своими знаниями о решениях для оборудования и обо всем электрическом, но и их понимание механики было бесценным. Влияние, которое механические и электрические компоненты могут оказывать друг на друга при возникновении проблемы, является глубоким, но в равной степени значимым, когда все факторы были учтены и согласованы. Результаты действительно впечатляют”.

Митч добавляет: “Использование энергоэффективных двигателей и приводов со сверхнизким уровнем гармоник с дополнительным преимуществом коэффициента мощности Unity позволило нам добиться экономии в общем энергопотреблении”.

Чтобы узнать больше, прочтите полное тематическое исследование здесь.

ABB (ABBN: SIX Swiss Ex) — ведущая глобальная технологическая компания, которая стимулирует трансформацию общества и промышленности для достижения более продуктивного и устойчивого будущего. Подключая программное обеспечение к своему портфолио в области электрификации, робототехники, автоматизации и движения, ABB раздвигает границы технологий, чтобы вывести производительность на новый уровень. Благодаря более чем 130-летней истории передового опыта, успеху ABB способствуют около 110 000 талантливых сотрудников в более чем 100 странах. www.abb.com