Регулирование чисел оборотов электродвигателя

Затраты на холодильную установку в течение срока ее эксплуатации (35000…40000 ч) включают:
- стоимость потребляемой электроэнергии (78%);
- капитальные затраты на холодильную установку (16%);
- стоимость обслуживания (6%).

Самыми весомыми являются затраты на электроэнергию.

Компоненты холодильной установки подбираются по максимальной тепловой нагрузке, т.е. при работе в летний период. Однако нагрузка на систему сильно колеблется в зависимости от времени года и суток. Зимой она может снижаться до 25% от ее расчетного значения. Зимой, чтобы не прекращалось движение хладагента в цикле, необходимо поддерживать разницу давлений конденсации и кипения не ниже величины гидравлического сопротивления холодильной системы. Летом задача стоит иная: всеми силами необходимо понизить температуру, а следовательно и давление конденсации, чтобы не допустить выхода из строя холодильной машины по высоким давлению и температуре нагнетания и сэкономить электроэнергию.

В магазине тепловая нагрузка на холодильную систему в течение короткого периода времени может измениться от 100 до 20 %. Лучшее техническое решение для работы в этих условиях - применение преобразователей частоты (ПЧ), которые в зависимости от необходимой холодопроизводительности регулируют частоту вращения электродвигателей компрессоров (КМ), вентиляторов (ВН), насосов. Всегда существовала потребность в регулировании скорости двигателей, чтобы оптимально управлять технологическими процессами. Раньше для регулирования скорости использовались только приводы постоянного тока, теперь - ПЧ и асинхронный электродвигатель.

Известно, что холодильный коэффициент (СОР) зависит от температур кипения и конденсации: в среднем он увеличивается на 1% с повышением температуры кипения или с понижением температуры конденсации на 1 К. При оптимизированной (по возможности более высокой) температуре кипения снижается потребление энергии, так и усушка продукта.

Если сравнивать капитальные затраты на холодильную установку с ПЧ и без него, то очевидно, что в первом случае они будут выше.

Преимущества частотного управления КМ (изменение частоты обычно в диапазоне 25...90 Гц в зависимости от модели КМ) заключаются в экономии электроэнергии до 25 %, поддержании стабильного давления кипения, плавном изменении холодопроизводительности для полного ее соответствия требуемой, увеличении ресурса КМ (меньшее число пусков, плавный пуск), уменьшении нагрузки на сеть (плавный пуск).

ПЧ защищает электродвигатель КМ по всем электрическим параметрам: перекос, обрыв фаз; перегрузка, перегрев. Если сравнивать капитальные затраты на холодильную установку с ПЧ и без него, то очевидно, что в первом случае они будут выше, но следует помнить, что срок окупаемости ПЧ для КМ составляет 0,5...1,5 года.

Полугерметичные компрессоры ВОСК идеально подходят для работы с ПЧ (компания ВОСК для своих КМ применяет ПЧ компании Danfoss), так как они оснащены механическим масляным насосом и электродвигатели работают с оптимальным значением cos φ.

Применение ПЧ для электродвигателей ВН обеспечивает поддержание стабильного давления конденсации в воздушных конденсаторах (КД), т.е. более качественное регулирование перепада давления между испарителем и КД. Регулирование потока воздуха в КД согласовывается с практическими потребностями (ночью меньший расход). Производительность ВН V, и его электрическая мощность N находятся в зависимости от частоты вращения n, поэтому преимущества частотного управления ВН заключаются в существенном снижении электропотребления электродвигателями ВН при понижении требуемой производительности (при производительности 50% энергопотребление составляет 15% от номинала), уменьшении уровня шума (при снижении скорости на 50% шум уменьшается на 16,5 дБА), увеличении ресурса ВН.

Некоторые ПЧ снабжены системой управления с возможностью дистанционного мониторинга и документального подтверждения измерений, возможны остановки КМ по аварийному сигналу (функция термостата, прессостата). При пуске КМ ПЧ обеспечивает повышенный (до 130 %) крутящий момент и может обеспечить превышение (110 %) крутящего момента в течение 60 с при нормальной работе. Автоматически настраиваемый PID - контроллер может осуществлять регулирование параметров холодильной системы при помощи нескольких ВН, КМ и насосов. По сигналу датчика давления хладагента ПЧ вычисляет и показывает на дисплее фактическую температуру (хладагент выбирается из списка, содержащего более 30 позиций). Пониженное образование льда при оптимизированной (по возможности более высокой) температуре кипения снижает потребление энергии и усушку продукта. Компания Daikin в кондиционерах с инвертором применяет специальные магнитоэлектрические двигатели КМ, которые сохраняют высокую эффективность в большом диапазоне частот, давая существенную экономию электроэнергии, так как кондиционеры эксплуатируются в широком диапазоне нагрузок и температурных условий. Спиральные КМ компании Daikin холодопроизводительностью 7...20 кВт на R410А работают на частотах 50...266 Гц, что обеспечивает высокую эффективность и компактность оборудования. Винтовые компрессоры Daikin холодопроизводительностью 130…200 кВт работают с частотой 30…80 Гц, причем оптимальная по энергоэффективности частота 50 Гц, а высокие частоты используются при пиковых нагрузках.