ЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

Модернизация и реконструкция бетонных заводов и другого технологического оборудования по производству строительных смесей - это направление, которым компания Спектрон успешно занимается на протяжении последних двенадцати лет.

Учесть  пожелания Заказчика решить задачу наиболее эффективно и наименее затратно с помощью «красивых» технологий, а не путём бездумной замены дорогостоящего оборудования на более производительное и ещё более дорогостоящее - наша главная цель при  проведении модернизации.

Мы готовы поделиться своим опытом применения подобных «умных» решений  увеличения производительности действующих бетонных заводов.

 

Если вас интересуют способы:

  • увеличения производительности оборудования;
  • снижения электропотребления;
  • снижения пусковых токов электродвигателей;
  • снижения пусковых механических ударов в оборудовании;
  • осуществления многоуровневой защиты электродвигателей,

тогда стоит прочитать эту статью.

 

1. ЧТО ТАКОЕ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ?

Трехфазные асинхронные двигатели составляют основу подавляющего большинства приводов в технологическом оборудовании:

  • конвейеры;
  • подъемники;
  • вибраторы;
  • миксеры;
  • мельницы;
  • шнеки;
  • насосы;
  • компрессоры;
  • элеваторы и многое другое.

Как только включается асинхронный двигатель обычным пускателем, он тут же стремится развить номинальные обороты, а пока он к ним стремится, токи в его обмотках в 7, или даже в 10 раз превышают номинальные рабочие токи.

Механические удары, порой, сравнимы с ударами пресса, ускорения запредельны, происходит разогрев обмоток двигателя, а напряжение электросети просаживается до уровней ниже дозволенных ГОСТом.

Если нагрузочная способность подводящих кабелей низка, то заниженное напряжение не может создать необходимого момента, и процесс пуска начинает затягиваться, продлевая тем самым негативные воздействия на оборудование.

Снижение напряжения при пуске не улучшает, а ухудшает ситуацию.

От всех этих пагубных воздействий можно избавиться только плавным изменением частоты сети, питающей двигатель, и плавным повышением амплитуды переменного напряжения. Слово «плавный» подразумевает «не скачкообразный». Частотные преобразователи как раз для этого и предназначены. Они потребляют из сети электрический ток с напряжением 380 Вольт 50 Герц, и преобразуют его в напряжение от 0 до 600 Вольт с частотой от 0 до 100 Герц.

Заметим, двигатель с номинальной частотой вращения 3000 оборотов в минуту, превращается в двигатель с переменной частотой вращения от 0 до 6000 оборотов в минуту (если позволят подшипники). При этом  создается контролируемый момент и оптимальные разгон и торможение.

Частотный привод имеет около 100 настраиваемых параметров, что дает возможность адаптировать его к любой механической системе с двигателем.

В настоящее время на рынке предлагается около трех десятков типов преобразователей с номиналами от 1 до 1000 кВт, один другого дороже, лучше и импортнее. Если продавец частотных преобразователей является специалистом в области ваших технологий, то предпочтение стоит отдать ему. Наверняка там уже отработаны все технические нюансы и есть готовые решения.

 

2. ОБ УВЕЛИЧЕНИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

 

Рассмотрим цикл работы типового бетонного завода. Щебень и песок дозируются на конвейер, конвейер сбрасывает свое содержимое в СКИП подъемник (ковш на наклонных рельсах), СКИП начинает подъем к бетономешалке, в это время дозируются вода, добавки и цемент каждый в свой дозатор, когда СКИП поднимется и выгрузится в бетономешалку, туда выгружаются вода, добавки и цемент. Засекается время замеса, СКИП опускается вниз и, наконец, выгружается готовая смесь.

Как увеличить производительность? Заменить бетономешалку на более объемную? Но СКИП не сможет вместить больше инертных, дозаторы воды и цемента так же рассчитаны на определенный объем, более того, время дозирования увеличится. Либо нужно менять все, либо купить новый завод, либо сократить цикл производства.

В данном случае целесообразней сокращать время цикла. Сначала определим, какие элементы технологии затягивают цикл. Дозирование инертных материалов происходит во время подъема и опускания СКИПа, а значит, на цикл не влияет. Это же касается дозирования воды, добавок и цемента. Раскручивание бетономешалки до большей скорости не снизит времени перемешивания, а проблем с нагрузками на лопатки добавит. Слабые звенья в этой цепи – это конвейер и СКИП. Если ускорить движение конвейера и СКИПа простой заменой электродвигателя на более оборотистый, то эта замена породит несколько новых проблем.

Такие проблемы, как замена кабелей и пускорегулирующей аппаратуры на более мощные, более мощный двигатель увеличит величину механических ударов, увеличатся пусковые токи, придется менять тросы и т.д.

Применим частотный преобразователь: Для этого найдем место в шкафу или на стене, переподключим существующий кабель от двигателя к преобразователю, смонтируем пару датчиков положения СКИПа, определим разгонные и тормозные характеристики, настроим параметры системы, и смотрим что получилось.

А получилось вот что! Вместо того, что бы резко дернуть, лента конвейера щадяще натянулась, плавно сдвинулась вместе с грузом без проскальзывания и стала стремительно набирать скорость до величины на 30-50% большей прежней. Время выгрузки сократилось на 5-7 секунд. Затем СКИП, как комфортабельный пассажирский лифт, набирает скорость, на подлете к бетономешалке скорость замедляется, легкий, в одно касание финиш без привычного удара, и вдобавок экономия времени 10-12 секунд.

Вниз скорость еще более высокая - экономия времени 12-14 секунд.

Подведем итог: Ранее время цикла составляло 90-110 секунд, теперь 60-70 секунд.

Производительность увеличилась почти на 30-50%.

 

3. ОБ  ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИИ

 

Мы говорили о снижении в несколько раз пусковых токов электродвигателей, а что происходит с потреблением энергии после режима пуска? При разгоне среднее напряжение, подаваемое на двигатель, меньше 380В, а значит и мощность потребляемая от сети меньше.

При торможении энергия вообще не расходуется (иногда даже вырабатывается). В добавок ко всему снимается головная боль главных энергетиков предприятий – забота о COS(φ), связанная с индуктивным характером работы электродвигателей. Если учесть, что пуски мощных двигателей страшно портят сеть (без преобразователей),  то все вышеуказанные замечания становятся очень существенными.

 

4. НОВЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ И ДИАГНОСТИКИ

 

Частотный преобразователь имеет ряд полезных функций защиты и диагностики, как двигателя, так и преобразователя, а также контролирует:

  • обрыв фазового провода на входе преобразователя;
  • обрыв фазового провода на входе двигателя;
  • короткое замыкание;
  • пусковые и номинальные токи или моментов;
  • ограничение максимальных напряжений, токов и скоростей вращения;
  • интегральных перегрузок по времени.

Можно проконтролировать потребляемую мощность, ток, напряжение и обороты.

Сообщения об аварийных ситуациях записываются в память, что упрощает анализ происходящего.

Частотный преобразователь автоматически является высокодинамичным стабилизатором напряжения.

 

5. ЛОЖКА ДЕГТЯ

 

Стоимость частотных преобразователей примерно в 2-3 раза выше стоимости двигателя, но их цена резко снижалась за последнее время. Пять лет назад я писал "в 5 раз". Монтаж и пусконаладка требуют высокой квалификации. Требуется доработка электросхемы управления. Требуется установка дополнительных датчиков положения, кнопок и индикаторов (лампочек).

 

6. А ЕСЛИ ПОДУМАТЬ

 

Перечисленные в п.5 затраты являются единовременными и не соизмеримыми с возможностью увеличения производительности хотя бы на 20%. Квалификация обслуживающего персонала изменения не требует. Не требуется замена и перемонтаж оборудования и кабельного хозяйства. Сроки модернизации укладываются в 3-5 дней, при простое оборудования 1-2 дня.

 

7. O ЧЕМ ЗДЕСЬ НЕ ГОВОРИЛОСЬ

 

В устаревших системах автоматики поддержание уровня, какого либо параметра, осуществлялось в старт-стопном режиме.

Например, поддержание уровня воды в емкости или давления в сети водоснабжения либо воздуха сопровождается периодическим включением и выключением двигателя насоса (компрессора). Частотный привод исключает старт-стопный режим и регулирует параметр оборотами, а если уж останавливаться и вновь запускаться, то плавно, до необходимых оборотов.

Вы теперь сами можете представить, как будет работать устройство протяжки проволоки или бумаги.

Модернизация сверлильных, токарных и прочих станков, тепло-водоснабжение, вентиляция и поддержание температуры в помещениях – отдельная песня на ту же тему применения частотных преобразователей.

 

УВЕРЕН, ВЫ ПОНЯЛИ - ПРОБЛЕМЫ МОЖНО РЕШИТЬ!