Повышение загрузки рабочих машин и исключение холостого хода

Коэффициент загрузки двигателя рассчитывается по формуле

k_з = ,

где Р_ф – фактическая мощность, развиваемая приводом; Р_с – мощность, потребляемая из сети. Определяется по показаниям приборов за период времени как мощность, потребляемая двигателем из сети при данной нагрузке. Тогда за номинальную мощность берут мощность, потребляемую двигателем из сети при номинальной загрузке

Р_нс= ,

где η – КПД системы электропривода.

Нормативные документы Министерства топлива и энергетики Украины рекомендуют:

· при 0 k _з< (0,4...0,5) - необходима установка двигателя меньшей мощности;

при (0,4...0,5) k_з <(0,7...0,75) - целесообразность снижения установленной мощности привода должна быть подтверждена расчетами;

· при (0,7...0,75) k_з 0,9 - мощность привода выбрана, верно.

Ограничение максимального значения k_з величиной 0,9 позволяет предотвратить возможную перегрузку двигателя в случае падения напряжения питающей сети.

На рисунке представлена усредненная зависимость КПД от коэффициента загрузки, которая показывает, насколько нежелательна работа привода с малым коэффициентом загрузки.

Значение экономии электроэнергии, получаемое в результате повышения загрузки машин, можно определить из рисунка. Здесь k_W - коэффициент увеличения удельного расхода электрической энергии

k_W = ,

где: W_y - фактическое значение удельного расхода электроэнергии за фиксированный промежуток времени, кВт∙ч/(час, сутки, и т.д.); W_yо - удельный расход энергии при отсутствии холостого хода и загрузке k_з = 1, кВт∙ч/(час, сутки, и т.д.) Коэффициент использования рабочей машины

k_т = ,

где: t_н - время работы под нагрузкой, час; t_x - время холостой работы, час.

Пример. Конвейерная линия состоит из четырех последовательных конвейеров с мощностью двигателя каждого 100 кВт, работает со значением К_Т = 0,5 и К_З = 0,25, суточное потребление электроэнергии одним конвейером составило 1000 кВт-ч/сутки.

В результате устройства промежуточного бункера после первого конвейера исключилась работа вхолостую остальных трех конвейеров (К_Т = 1) и повысилась загрузка двигателей до К_З = 0,8. Определить годовую экономию электроэнергии, если число дней работы линии в году составляет 300.

При К_З1 = 0,25 и К_Т1 = 0,5 по графику K_W1 =2,02.

При К_З2 = 0,8 и К_Т2 = 1,0 по графику K_W2 = 1,04.

откуда т.е.

кВт-ч/сутки.

Ожидаемая годовая экономия электроэнергии

т.е.

кВт-ч/год.

Это составляет 21795 долларов США в год при стоимости электроэнергии 0,05 долларов США за 1 кВт-ч.

Исходя из стоимости бункера и сэкономленной энергии, можно определить срок окупаемости установки бункера.

Режим холостого хода привода является экономически нецелесообразным, поскольку приводит к необоснованному потреблению активной энергии

W = P_х t_х,

где P_х – мощность, потребляемая из сети на холостом ходу за время t_х.

Кроме того, увеличиваются потери энергии при передаче излишней реактивной мощности. Ориентировочное потребление реактивной энергии Q в функции коэффициента загрузки при Q_х = 0,4 P_н представлено на рисунке.

Для исключения холостого хода работы двигателей используются таймеры, отключающие двигатель через заданный промежуток времени режима холостого хода.

На обрабатывающих станках при времени холостого хода в межоперационное время 10с и более отключение двигателя всегда экономично. В случае, когда длительность работы на холостом ходу менее 10с, эффективность ограничителей холостого хода определяется расчетом.

Часовая экономия электроэнергии (кВт-ч)

где Р_х - мощность холостого хода двигателя; Z - число циклов работы, цикл/ч.