Грузоподъемные установки

Пути экономии электроэнергии в подъёмных установках: выполнение оптимальной диаграммы скорости; обеспечение нормированной загрузки подъёмных сосудов; ликвидация или сокращение работы на холостом ходу; контроль состояния подъёмных сосудов; применение совершенных видов электропривода; специфические способы, обусловленные типом электропривода.

Оптимальной диаграммой скорости с точки зрения расхода электроэнергии будет та, где множитель скорости принимает наименьшее значение

где V_max, V_ср – максимальная и средняя скорости движения подъёмного сосуда, ; H_п – высота подъёма, м; Т_п – время подъёма сосуда, с.

Оптимальную диаграмму скорости получают увеличением ускорения при запуске и замедления при торможении, а также при увеличении в допустимых пределах максимальной скорости подъема.

Выполнение оптимальной диаграммы скорости обеспечивается автоматизацией управления, в результате чего повышается как производительность установки, так и обеспечивается работа с минимальным расходом электроэнергии.

При недогрузке подъемных сосудов нерациональный расход электроэнергии составит

ΔW = W_цn_нр, кВт∙ч,

где W_ц = W_сут/n_ф – расход электроэнергии за один цикл подъёма, кВт×ч; W_сут – суточное потребление электроэнергии подъёмной установки

(определяется по показаниям счетчика активной энергии),кВт.ч; n_ф – фактическое число подъёмов за сутки; n_нр= n_ф – n_рац – нерациональное число циклов за расчётный период времени Т (дн); - рациональное число циклов за расчётный период при нормированной загрузке подъёмного сосуда; А_ф – фактическое количество выданной массы за расчетный период, т; Q_норм – нормированная грузоподъёмность подъёмного сосуда.

Работа на холостом ходу связана с увеличением нерациональных циклов и дополнительным расходом электроэнергии. Для её устранения необходимо соблюдать график работы подъёмной установки.

Для механизмов грузоподъемных машин (кранов, лифтов) применяются различные системы асинхронного привода, которые можно разделить на две группы. Первая реализуется на основе релейно-контакторной аппаратуры с использованием реостатного регулирования, динамического торможения, многоскоростных двигателей и т.д. Вторая группа выполняется с полупроводниковыми устройствами: с преобразователями напряжения, частоты, импульсными регуляторами. Для кранов и лифтов массового назначения до настоящего времени в основном находят применение системы электроприводов первой группы, в которых отсутствуют управляемые полупроводниковые преобразователи.

Однако релейно-контакторные системы управления часто не обеспечивают желаемых энергетических показателей и качества регулирования координат в электроприводах рассматриваемого класса. Выбор системы электропривода для данных механизмов зависит от стоимости, массогабаритных, энергетических показателей, надежности оборудования и существенным образом определяется условиями и уровнем эксплуатации. Поскольку грузоподъемные машины имеют массовое применение, то для них часто требуются максимально простые и дешевые электроприводы, которые имели бы по возможности простое схемное выполнение и вместе с тем обладали бы требуемыми техническими показателями.

Недостатком реостатных систем управления работой подъёма являются значительные потери энергии при пуске и торможении. Частотно-управляемые системы обладают высокими регулировочными свойствами и имеют лучшие технико-экономические показатели, в том числе при меньшем расходе электрической энергии.

Приводные двигатели крановых и лифтовых механизмов работают в повторно-кратковременном режиме. При этом, основную часть рабочего времени (60-70% и более) приводной двигатель вращается с высокой частотой, близкой к номинальной, и примерно до 15% - с пониженной частотой. В процессе работы на высокой частоте АД лучше всего подключать непосредственно к сети. Следовательно, в течение большей части рабочего времени между питающей сетью и статором АД никакой преобразователь не нужен. В течение же небольшой части рабочего времени управляемый преобразователь электрической энергии необходим как для обеспечения пониженной частоты вращения ротора, так и для надлежащего формирования переходных процессов пуска и торможения.

В качестве управляемого преобразователя лучше всего подходит ПЧ, поскольку он обеспечивает более высокое качество регулирования координат АД (скорости, момента, тока). При работе на высокой скорости больше подходит ТРН, так как при нулевом угле управления тиристоры полностью открыты и сеть не загружается высшими гармониками. В случае же использования ПЧ при работе на высокой скорости (и номинальной частоте) возникают определенные проблемы, связанные либо с известными трудностями по обеспечению генераторного режима с рекуперацией энергии в сеть при наличии инвертора напряжения, либо с ухудшением коэффициента мощности при наличии инвертора тока.

В качестве другого примера можно привести лифты в невысоких зданиях (до 16¸24 этажа), когда вместо дорогой, сложной и менее надежной плавно регулируемой системы можно обойтись использованием двухскоростного АД с короткозамкнутым ротором и повышенным пусковым моментом.

Такой привод позволяет в несколько раз снизить рабочую скорость кабины перед остановкой, что уменьшает износ тормозного устройства и увеличивает саму точность остановки. Пуск двухскоростных двигателей – прямой на высокую скорость. Торможение производится переключением напряжения на обмотку малой скорости. При этом двигатель переходит в режим генераторного торможения и частота его вращения снижается в 3¸4 раза. Остановка двигателя осуществляется отключением от сети обмотки малой скорости и наложением механического тормоза.