АНАЛИЗ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Надёжность и диагностирование технического состояния электроэнергетических ...
Игнатов Кирилл Юрьевич, магистр, kafelene@rambler.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет
PECULIARITIES OF APPLICATION OF ENERGY SAVING TECHNOLOGIES IN THE
HEATING SYSTEMS
S.V. Ershov, K.Yu. Ignatov
This article discusses a range of measures to rationally use energy resources. Heat
power engineering requires innovation in order to lower the production cost of one
Gcal/hour. At the moment there is a technology allowing essentially to reduce costs for thermal energy production.
Key words: energy, heat energy, energy-saving.
Ershov Sergey Victorovich, candidate of technical
schov.serrg@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
science,
docent,
er-
Ignatov Kirill Yurievich, magister, kafelene@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State
University
УДК 621.56
АНАЛИЗ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
КОМПРЕССОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХОЛОДИЛЬНЫХ
УСТАНОВКАХ
Г.В. Кутько
Рассмотрены основные способы регулирования производительности компрессоров, приведены основные преимущества и недостатки указанных методов. Показанные данные позволяют сделать вывод о перспективности применения и надежности
использования указанных способах регулирования.
Ключевые слова: регулирование производительности, холодопроизводительность, компрессор, дросселирование, золотниковый клапан.
Исходя из требуемой холодопроизводительности системы охлаждения проектируются с расчетом на то, чтобы выдерживать самые тяжелые
условия эксплуатации, т.е. максимальные перепады температур. Ввиду
этого на всех промежуточных стадиях холодопроизводительность избыточна, и хотя наиболее оптимальный режим работы любой компрессорной
установки – это её заданный расчетный режим, объем вырабатываемого
компрессором в номинальном режиме сжатого воздуха не всегда соответ131
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 8
ствует объему забора воздуха фактическими потребителями, что отражается на энергозатратах. Ввиду этого производительность компрессора регулируется в соответствии с изменениями загруженности системы.
В научной статье рассмотрены основные методы регулирования
производительности компрессоров:
1) включение – выключение компрессорной установки;
2) сбрасывание лишнего воздуха в атмосферу;
3) подключение дополнительного объема;
4) работа «на холостом ходу»;
5) дросселирование;
6) использование частотного преобразователя для регулирования
частоты вращения электрического двигателя;
7) дискретный метод регулирования частоты вращения электрического двигателя;
8) регулирование производительности компрессорной установки
при помощи золотникового клапана.
Включение – выключение компрессорной установки
Базовым способом регулирования производительности является
включение – выключение компрессорной установки. Он предполагает отключение электродвигателя при повышении давления до максимального
уровня и включение его при достижении соответственно минимально допустимого уровня. Во время простоя компрессора он не потребляет электроэнергию, что говорит в пользу данного метода, но частые включения и
выключения влекут за собой перегрев обмотки электродвигателя и ускоряют износ системы. Подобный способ чаще всего применяют по отношению к маломощным компрессорным установкам.
Сбрасывание лишнего воздуха в атмосферу
На сегодняшний день сбрасывание излишков произведенного воздуха – самый неэкономичный способ регулирования производительности
ввиду своей энергозатратности, тем не менее, некоторые предприятия все
еще пользуются им. Суть метода – в использовании специального клапана,
через который выпускают излишки произведенного хладагента, при достижении системой максимальных показателей давления, в результате чего
энергоресурс, затраченный на сжатие данного воздуха, расходуется впустую. Данный метод оправдан лишь в крупных компрессорных установках
с минимумом разницы производства и потребления сжатого воздуха.
Подключение дополнительного объема
Данный метод применяется только в компрессорах поршневого типа и заключается в использовании зазора, остающегося между поршнем и
крышкой цилиндра для компенсации тепловых деформаций. При увеличении этого пространства, называемого соответственно «мертвый объем»,
производительность компрессора уменьшается. Тем не менее, этот метод
обладает низкой экономичностью, ведь сжатие воздуха, находящегося в
132
Надёжность и диагностирование технического состояния электроэнергетических ...
«мертвом объеме», также требует энергозатрат.
Работа «на холостом ходу»
В установках роторного типа применяется способ, при котором регулирование осуществляется посредством перехода на «холостой ход».
Данная методика имеет преимущество в сравнении с первым указанным
способом регулирования, поскольку при её применении не происходит
полного отключения ввидусрабатывания реле, закрывающего заслонку
всасывающего клапана. Как следствие, при непрерывной работе компрессора не происходит нагнетания и при потреблении порядка 20 % ресурсов
в режиме холостого хода удается снизить энергозатраты в среднем на 25
%.
Дросселирование
Существует также способ регулирования производительности, основанный на дросселировании. Метод осуществляется посредством пропорционального всасывающего клапана, не позволяющего давлению в системе повышаться сверх установленного уровня, перекрывая путь всасываемому воздуху посредством газодинамического сопротивления. Таким
образом, производительность компрессора значительно понижается, а давление в системе достигает номинального уровня. В этом методе система
практически подходит к саморегулированию – заслонка клапана открывается под влиянием давления воздуха в системе, что более эффективно, чем
метод «холостого хода», хотя и требует больших финансовых затрат.
Использование частотного преобразователя для регулирования
частоты вращения электрического двигателя
Использование частотного преобразователя – один из наиболее
конкурентоспособных методов регулирования производительности компрессорной установки на сегодняшний день. Пределы регулирования производительности составляют от 20 до 100 %, при сведении потерь энергии
к минимуму. Одним из ощутимых минусов является стоимость использования данного метода. Также при его универсальности в использовании на
установках динамического типа могут возникнуть проблемы в связи с возникновением резонанса с собственными частотами турбокомпрессора установки.
Дискретный метод регулирования частоты вращения электрического двигателя
Похожим методом является дискретное регулирование частоты
вращения электродвигателя, посредством которого регулируется общая
производительность компрессора. Основное отличие от предыдущего метода заключается в том, что вместо плавного изменения скорости вращения вала здесь имеет место дискретное изменение, основанное на применении специальных многоскоростных двигателей. Это обходится значительно дешевле, чем использование частотного преобразователя, при равнозначной эффективности.
133
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 8
Регулирование производительности компрессорной установки
при помощи золотникового клапана
Использование золотникового клапана – одно из наиболее перспективных направлений регулирования производительности компрессоров
(маслонаполненных винтовых). Использование данного устройства позволяет достигнуть плавного изменения производительности в широком пределе – от 10 до 100 % от исходной величины. Существенно сниженное потребление электроэнергии, лёгкий, без перегрузки электросети, пуск компрессора, широкий диапазон регулирования – очевидные достоинства данной методики.
Вывод. Ввиду того, что количество способов регулирования производительности компрессорных установок растет, выбирать оптимальный
для введения на конкретном предприятии необходимо на основании всех
существующих факторов, ориентируясь в первую очередь на экономическую целесообразность и период окупаемости выбранного метода. Поскольку компрессоры находят широкое применение в значительном количестве схемных решений холодильных машин различной производительности, оценка и повышение эффективности их работы в режимах с меняющейся нагрузкой способны значительно снизить эксплуатационные
расходы на производство искусственного холода, соответственно повышая
степень надёжности функционирования всей системы.
Список литературы
1. Компрессоры холодильные. Условия испытаний по определению
основных характеристик, допуски и представление данных производителями. М.: Стандартинформ, 2011. 14 с.
2. Колиев И. Д. Судовые холодильные установки. Одесса: Феникс,
2009. С. 73-74.
3. Холодильные установки / И.Г. Чумак [и др.] под ред. И.Г. Чумака. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1991. 495 с.
4. Румянцев Ю.Д., Калюмов В.С. Холодильная техника. М.: Издательство «Профессия», 2005. 360 с.
Кутько Григорий Владимирович, бакалавр, Россия, grigoryy.kutko@rambler.ru,
Тула, Тульский Государственный Университет
THE ANALYSIS OF METHOD SOFREGULATION OF PRODUCTIVITY OF
COMPRESSORS USED IN REFRIGERATION UNITS
G.V. Kutko
The main ways of regulation of productivity of compressors are considered, the main
advantages and disadvantages of the specified methods are given. The shown data allow to
draw a conclusion on prospects of application and reliability of use the specified ways of regulation.
134
Надёжность и диагностирование технического состояния электроэнергетических ...
Key words: productivity regulation, refrigerating capacity, compressor, drosselirovaniye, spool-type valve.
Kutko Grigori Vladimirovich, Bachelor of Science, grigoryy.kutko@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.311
ВОЗМОЖНЫЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ПЕРЕДАВАЕМОЙ ПОДСТАНЦИЯМИ
К ПОТРЕБИТЕЛЯМ
Е.М.Саркисова, Ю.В.Кравцов
Рассмотрены устройства, устанавливаемые на подстанциях, для повышения
качества электроэнергии. Отмечены наиболее эффективные способы регулирования
параметров электроэнергии, поступающей к потребителям.
Ключевые слова: подстанция, качество электроэнергии.
Вопросы повышения качества электроэнергии, поступающей к потребителям, в настоящее время являются весьма актуальными. Приборы
контроля качества электроэнергии и специальные устройства регулирования обычно устанавливаются на подстанциях. Это рационально и экономически обосновано. Вместе с тем, возникают вопросы выбора наиболее
эффективных устройств и способов регулирования параметров.
Документом, регламентирующим нормы качества электроэнергии,
является ГОСТ Р 54149-2010 [1]. Основными показателями качества электрической энергии являются установившееся отклонение напряжения;
длительность провала напряжения; импульсное напряжение; коэффициент
временного перенапряжения; коэффициент несимметрии напряжений по
обратной и нулевой последовательности; коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения; коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения.
Наиболее частыми виновниками провалов и импульсов напряжения
являются энергоснабжающие организации. Причинами импульсных напряжений являются грозы и коммутационные переключения. Для снижения перенапряжений в электроэнергетических системах, вызванных молнией, коммутационными процессами или другими причинами, применяются ограничители перенапряжений (защитные разрядные промежутки, вари135