Решение проблем после повышения энергоэффективности растений

Попытка сэкономить энергетические доллары не всегда так проста, как кажется. Установка частотно-регулируемых приводов (ЧРП) и модернизация систем освещения - два из самых быстрых и широко распространенных способов достижения значительной экономии энергии. Тем не менее, в результате могут возникнуть новые проблемы.

Один из первых шагов в решении этих проблем - понять, что причиной могут быть сами энергоэффективные устройства. Хотя большинство энергосберегающих электронных пускорегулирующих аппаратов, элементов управления освещением и
частотно-регулируемых приводов прекрасно работают с современными системами распределения электроэнергии, это оборудование может стать причиной кошмаров при поиске и устранении неисправностей на старых объектах.

Проблемы с электричеством, возникающие в результате модернизации с высокой эффективностью и энергосбережением, можно разделить на одну или несколько из трех областей:

• Приложение
• Установка (включая запуск)
• Техническое обслуживание

Несоответствия ЧРП
Одним из наиболее распространенных применений энергосбережения на объектах является использование частотно-регулируемых приводов на центробежных насосах, вентиляторах и воздуходувках. Изменение скорости двигателя - гораздо более эффективный способ управления расходом и, следовательно, поддержания температуры воды, чем запуск двигателя и насоса на полной скорости и дросселирование клапана для регулировки расхода. Но проблемы возникнут, если:

• ЧРП не выбран правильно и не правильно.
• Привод и установка двигателя производились без учета частотно-регулируемого привода.
• Параметры не были правильно установлены при запуске
• Влияние гармонических токов не учитывалось при проектировании и учитывалось при техническом обслуживании.

Нелинейный эффект электронных нагрузок
Частотно-регулируемые приводы представляют собой сложные электронные устройства, называемые нелинейными нагрузками, которые изменяют свое выходное напряжение и частоту для управления скоростью двигателя. Система распределения подает напряжение, однако ток не течет в частотно-регулируемый привод, пока цепь выпрямителя в секции преобразователя не начнет проводить. Поскольку при приложении напряжения ток не течет линейно, оборудование называется «нелинейным».

Когда диоды внезапно пропускают ток, это создает «выемку» на синусоидальной волне, которая вызывает искажение синусоидальной волны. Схема выпрямителя частотно-регулируемого привода также заставляет токи течь обратно в систему распределения с частотой, кратной 60 герц (Гц). Ток, который течет обратно в количестве, кратном основной гармонике, называется гармоническим током. Третья гармоника в три раза больше основной частоты 60 Гц или 180 Гц. Пятая гармоника тока находится на частоте 300 Гц и т. Д.

Гармоники
Эти гармонические токи не только имеют тенденцию искажать напряжение на всем заводе, но и определенные гармонические частоты создают проблемы, характерные только для этой гармоники. Например, третья гармоника вызывает перегрев нейтральных проводов и трансформаторов. Пятая гармоника может вызвать проблемы с двигателем, например перегрев, необычный шум и вибрацию, а также неэффективность двигателя.

Итог:все электронное оборудование создает гармоники и искажает напряжение, распределяемое на предприятии.

Другие типичные нелинейные нагрузки, добавляемые во время модернизации энергоснабжения, включают электронные балласты, компьютеры, средства управления (ПЛК и т. Д.) И различные компоненты систем автоматизации зданий. При измерении нелинейных нагрузок, особенно силы тока, всегда используйте измерительный прибор с истинным среднеквадратичным значением. Чтобы узнать, почему именно истинное среднеквадратичное значение, посетите сайт www.fluke.com/true-rms.

Чувствительные элементы управления
Вот основная причина проблемы:современные системы управления довольно часто чувствительны к любым проблемам с качеством поставляемой электроэнергии. Это означает, что нелинейные высокоэффективные нагрузки создают эксплуатационные проблемы не только с другим чувствительным заводским оборудованием, но и с самим собой. Как ни странно, само оборудование, устанавливаемое для экономии энергии, часто приводит к неэффективности и непредвиденным расходам на техническое обслуживание.

К счастью, некоторые быстрые проверки и устранение основных электрических неисправностей могут решить многие проблемы.

Примеры устранения неполадок частотно-регулируемого привода
Плохое управление скоростью двигателя и / или ложные срабатывания: Например, типичная проблема с частотно-регулируемым приводом, встречающаяся в полевых условиях, заключается в том, что привод не может должным образом контролировать скорость двигателя и даже может испытывать ложные срабатывания. Две наиболее вероятные причины этой конкретной проблемы:

• Несимметрия напряжения на трех фазах, питающих привод.
• Гармоники, выходящие из привода, возвращаются в систему распределения.

Например, чиллер с установленным частотно-регулируемым приводом может испытывать проблемы с контролем температуры в определенных местах системы из-за искаженных синусоидальных волн, создаваемых гармониками. Это искажение влияет на работу ПЛК, контроллеров температуры и других элементов управления холодильной машины.

Другая возможность:если кабели обратной связи тахометра не выбраны и не установлены должным образом, ошибочная информация о скорости двигателя будет передаваться обратно в частотно-регулируемый привод, что делает невозможным для частотно-регулируемого привода управление реальной скоростью двигателя.

Решение:проложите экранированный кабель для этих низковольтных сигналов и заземлите его только с одного конца.

При прокладке этих низковольтных проводов убедитесь, что они не проложены близко к силовым проводам. Электромагнитная индукция от силовых кабелей может повлиять на управление низким напряжением.

Проверка установки: Чтобы устранить проблемы с управлением VFD, сначала просмотрите схему установки. Скорее всего, были выбраны подходящий привод, двигатель и сопутствующее оборудование, но все равно проверьте. Спуститесь и понаблюдайте за установкой. Были ли выбраны и правильно установлены кабели правильного типа? Подходит ли установка для среды, в которой она установлена? Защищены ли корпуса от пыли и обеспечена ли соответствующая вентиляция?

Проверка параметров диска: Просмотрите параметры, запрограммированные в приводе. Соответствуют ли введенные данные паспортной табличке двигателя? Настроен ли привод на правильную работу, например, с регулируемым крутящим моментом для энергосберегающих насосов и вентиляторов? Если частотно-регулируемый привод не управляет двигателем, как ожидалось, это может быть связано с тем, что рабочие параметры были либо неправильно установлены, либо, что более чем вероятно, были сброшены каким-то благонамеренным человеком, пытающимся исправить другие проблемы.

Быстрая проверка результатов измерений: Измерьте входное напряжение частотно-регулируемого привода цифровым мультиметром с истинным среднеквадратичным значением, убедившись, что несимметрия напряжения соответствует спецификациям производителя. Измерьте частоты и уровни гармоник в точке, где питание подается на частотно-регулируемый привод, с помощью токоизмерительных клещей или анализатора качества электроэнергии. Кроме того, проверьте наличие гармоник в фидере, где питание на частотно-регулируемый привод также питает другие нагрузки.

Решение:если проблема заключается в дисбалансе напряжений, сместите и равномерно распределите однофазные нагрузки. Если выясняется, что причиной являются гармоники, обратитесь к производителю привода или производителю фильтра гармоник, определите и установите правильно настроенный фильтр гармоник.

Проблемы с переоборудованием освещения
Непредвиденное отключение: Несомненно, модернизация освещения позволяет сэкономить на ежемесячных счетах за электроэнергию. Но многие предприятия вкладывают средства в модернизацию освещения только для того, чтобы обнаружить, что огни мерцают или вообще не работают. Трехфазные двигатели, казалось бы, не связанные друг с другом, перегреваются, серверы и компьютеры выходят из строя, а данные теряются. Внезапно начинают происходить мешающие срабатывания автоматических выключателей. Новое установленное электронное оборудование таинственным образом срабатывает при перенапряжении или перегреве, однако на оборудовании нет никаких признаков таких аномальных условий.

Такие проблемы обычно связаны с гармониками. Одно исследование IEEE показывает, что эти гармоники могут стать серьезной проблемой, если флуоресцентное освещение составляет 25 или более процентов нагрузки предприятия.

Электронные балласты часто вводят гармонические токи обратно в систему распределения. Если объект более старый, и только один нейтральный провод был протянут для каждого из трех незаземленных фазных проводов к цепи освещения (общие нейтрали), результатом может быть перегрев нейтральных проводов, щитков и трансформаторов. Техническое обслуживание часто находит и исправляет эти проблемы.

Совет:при необходимости подключите дополнительные нейтральные проводники, по одному на фазу. Инфракрасная термография часто позволяет выявить эти проблемы еще до отказа.

Регуляторы яркости: Обычная модернизация ламп Т-8 электронными балластами и замена ламп накаливания компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) позволяют значительно сэкономить электроэнергию. Для дополнительной экономии энергии уменьшайте яркость флуоресцентного освещения, когда полная светоотдача не требуется. Диммирования можно добиться с помощью ручных диммеров или фотодатчиков, которые определяют уровень освещенности в помещении или на улице по мере необходимости.

Убедитесь, что соответствующий тип регулятора яркости соответствует типу балласта и лампы, для которой требуется регулировка яркости. Несоответствие здесь может привести не только к неправильной работе оборудования, но и к повреждению компонентов системы освещения.

В зависимости от типа используемого регулятора яркости может быть установлена ​​дополнительная проводка управления, работающая от нуля до 10 вольт. Размещение такой контрольной проводки слишком близко к силовым проводам во время установки или технического обслуживания может привести к неустойчивому управлению освещением.

Совет:во время установки старайтесь, чтобы управляющая проводка была как можно короче.

Автоматические средства управления освещением, которые беспорядочно выключают и включаются осветительные блоки после установки энергосберегающих средств управления, должны быть проверены на предмет правильной работы датчиков. Некоторые фотодатчики могут иметь регулировку зоны нечувствительности для изменения времени между выключением и включением света.

Перегрев двигателей: В рамках модернизации энергосберегающего освещения можно переключить блоки освещения для экономии энергии. В зависимости от коммутируемых цепей в трехфазных системах может возникнуть разбаланс фаз. Требуется замена двигателей, вышедших из строя из-за перегрева.

Совет:проверяйте напряжение, подаваемое на двигатель на всех этапах работы установки.

Максимальный дисбаланс напряжения на клеммах двигателя не должен превышать 1%. Работа двигателя при дисбалансе более 5 процентов, вероятно, приведет к его повреждению.

Заключение
Лучшим инструментом для решения проблем после обновления является хорошо обученная и хорошо оснащенная рабочая сила. Знание того, как работает энергосберегающее приложение, является первым шагом в решении связанных с этим проблем. Изучите дизайн, установку и все процедуры запуска, чтобы выявить и исправить многие проблемы. Поскольку требуется техническое обслуживание оборудования, используйте логический, систематический подход с правильными инструментами для локализации проблем.

Просмотрите рисунок 1, чтобы увидеть типичные проблемы, возникающие после модернизации энергосбережения, и идеи, с чего начать.

Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт корпорации Fluke по адресу www.fluke.com.

Рис. 1. Типичные проблемы, сообщаемые после модернизации энергопотребления, и некоторые быстрые проверки для решения проблем.

Рис. 2. Чтобы сэкономить на обновлении энергии, научитесь устранять и устранять связанные проблемы самостоятельно.