Электродвигатели и электроприводы

Энергетическое обследование электродвигателей и электроприводов позволяет определить, насколько потребляемая электрическая мощность соответствует фактической загрузке оборудования, способу регулирования и продолжительности работы. При оценке рассматривают не только паспортные характеристики двигателя, но и выполняемую технологическую задачу: необходимую скорость вращения, нагрузку на валу и характер изменения рабочего режима.

Основная задача обследования — измерить потребляемую мощность при характерных режимах, сопоставить её с загрузкой оборудования и проверить возможности изменения управления приводом. Особое внимание уделяют двигателям с неполной загрузкой, установкам с регулированием скорости, оборудованию с дросселированием потока и приводам, работающим с частыми пусками. При этом повышенное потребление не всегда свидетельствует о неисправности: оно может быть обусловлено необходимым давлением, крутящим моментом или непрерывностью производственного процесса.

Фактическая загрузка электродвигателя

Номинальная мощность, указанная в паспорте электродвигателя, характеризует его расчётные возможности, но не показывает фактическое потребление электроэнергии в каждом рабочем режиме. Двигатель может длительное время работать с нагрузкой, существенно отличающейся от номинальной. Поэтому для энергетической оценки необходимо установить связь между потребляемой электрической мощностью и выполняемой механической работой.

При обследовании используют паспортные характеристики, графики вращения и нагрузки, сведения о продолжительности работы. Измерения проводят в характерных эксплуатационных режимах, чтобы сопоставить потребление с фактической загрузкой оборудования.

Работа с малой нагрузкой может сопровождаться снижением энергетической эффективности двигателя. Однако сам по себе низкий коэффициент загрузки ещё не подтверждает целесообразность замены. Необходимо установить, почему двигатель работает в таком режиме, как часто возникает соответствующая нагрузка и какие условия предъявляет технологический процесс.

Если привод большую часть времени работает с неполной загрузкой, результаты измерений позволяют определить необходимость дальнейшей проверки его параметров. При этом важно отличать постоянное несоответствие характеристик двигателя выполняемой задаче от временного снижения нагрузки, предусмотренного производственным циклом.

Измерение мощности в характерных рабочих режимах

Электропривод может работать с различной потребляемой мощностью в зависимости от нагрузки и скорости вращения. Поэтому единичное измерение не позволяет достоверно охарактеризовать потребление за весь эксплуатационный период.

Для анализа выбирают характерные режимы работы оборудования и сопоставляют измеренную мощность с графиками нагрузки. Одновременно учитывают продолжительность соответствующих режимов. Это необходимо для перехода от оценки мощности к определению расхода электроэнергии.

Мощность показывает интенсивность потребления в конкретный момент или режим работы. Расход электроэнергии зависит также от времени, в течение которого оборудование работает с соответствующей нагрузкой. Поэтому для оценки годового потребления требуется установить не только значения мощности, но и продолжительность работы привода в различных режимах.

Если архивы отражают только суммарное потребление группы двигателей, необходимо уточнить границы учёта. Без разграничения отдельных установок нельзя обоснованно отнести изменение расхода электроэнергии к конкретному приводу.

Регулирование скорости и дросселирование

Для оборудования с изменяющейся технологической нагрузкой существенное значение имеет способ регулирования производительности. При дросселировании требуемый расход ограничивают без соответствующего уменьшения скорости вращения привода. При частотном регулировании скорость двигателя изменяется с помощью преобразователя частоты.

Энергетическая оценка этих способов требует сопоставления потребляемой мощности при одинаковой полезной технологической задаче. Нельзя сравнивать два режима только по скорости двигателя, если они обеспечивают различное давление, расход или другой необходимый производственный параметр.

При обследовании изучают сведения о приводных преобразователях, графики вращения и нагрузки. Затем определяют, какие режимы необходимо измерить для сравнения существующего способа управления с возможным регулированием скорости.

Частотный привод способен обеспечить снижение энергопотребления при определённых характеристиках нагрузки, но не является универсальным решением. Его эффективность зависит от особенностей оборудования и требуемого технологического режима. Если работа установки требует определённого крутящего момента или постоянных параметров процесса, уменьшение скорости может оказаться неприменимым либо не дать ожидаемого результата.

Поэтому решение об установке или перенастройке преобразователя частоты принимают после проверки фактической нагрузки и расчёта потребления в сравниваемых режимах. Само наличие дросселирования не подтверждает конкретную величину возможной экономии.

Пусковые циклы и продолжительность работы

При оценке электроприводов необходимо учитывать не только установившуюся работу, но и периоды пуска оборудования. Частота пусковых циклов связана с характером технологического процесса и влияет на общую картину эксплуатации двигателя.

Если оборудование работает с повторяющимися остановками и запусками, среднее значение мощности за длительный период может не отражать особенности отдельных режимов. Поэтому сведения о пусковых циклах сопоставляют с графиками нагрузки и продолжительностью работы.

Для непрерывно работающего оборудования условия оценки отличаются. Высокое потребление такого привода может быть связано с необходимостью постоянно поддерживать производственный процесс. Сокращение времени работы без проверки технологических ограничений нельзя считать допустимым энергосберегающим мероприятием.

При анализе определяют, какие режимы обусловлены производственной задачей, а какие требуют дополнительного изучения. Если исходные данные не позволяют разграничить пусковые и установившиеся периоды, необходимо уточнить состав измерений до расчёта энергетического эффекта.

Исходные данные для обследования приводов

Для технической проверки используют паспорта электродвигателей, графики вращения и нагрузки, данные приводных преобразователей и сведения о часах работы. Эти материалы позволяют установить исходные характеристики оборудования, фактические режимы и продолжительность потребления электроэнергии.

Паспортные сведения необходимы для сопоставления характеристик двигателя с выполняемой задачей. Графики нагрузки показывают изменение условий работы. Данные преобразователей помогают определить применяемый способ управления скоростью, а сведения о часах эксплуатации — оценить вклад отдельных режимов в суммарный расход электроэнергии.

Показатели должны относиться к согласованным временным интервалам и установленной границе энергетического учёта. Если измеренная мощность относится к одному режиму, а продолжительность работы определена только для оборудования в целом, расчёт потребления требует уточнения распределения времени между режимами.

При недостаточности архивных данных определяют характерные режимы для дополнительных измерений. Их задача — подтвердить фактическую загрузку, сопоставить способы регулирования и установить условия, при которых возможна обоснованная оценка энергопотребления.

Условия замены или перенастройки электропривода

Результатом энергетического обследования становится перечень электродвигателей и характерных режимов их работы с расчётными условиями возможной замены либо перенастройки. Для каждого рассматриваемого привода необходимо связать фактическую загрузку, способ регулирования и продолжительность эксплуатации с выполняемой технологической задачей.

Такой результат позволяет определить, какие двигатели требуют уточнения характеристик, где необходимо проверить возможность регулирования скорости и какие режимы следует дополнительно измерить. Если расчётные условия не подтверждены фактическими данными, вариант модернизации остаётся предметом дальнейшей технической оценки.

Для технического заказчика перечень служит основанием для выбора последовательности проверки оборудования. При этом замена двигателя большей или меньшей номинальной мощности не должна рассматриваться изолированно от требований к крутящему моменту, давлению, скорости и непрерывности работы технологической установки.

Установленная мощность двигателя сама по себе не показывает годовой расход электроэнергии и не позволяет рассчитать экономию. Для количественного вывода необходимы измеренные значения потребляемой мощности, сведения о характерных нагрузках и продолжительности соответствующих режимов. Только после их сопоставления можно оценивать техническую применимость и энергетический результат предполагаемых изменений.

Другие направления обследования представлены в разделе «Электроснабжение и учёт энергоресурсов».