Електродвигателите са най-важните консуматори на енергия в химическата промишленост. При това консумираната мощност на струйните машини, като помпи и вентилатори изключително много зависи от оборотите. Както в този случай, така и при много други приложения честотните преобразуватели предлагат голям потенциал за икономии. Въпреки това само около 10% от по-старите системи са оборудвани с честотни преобразуватели. При новите инсталации този процент е значително по-висок. Допълнителното оборудване на старите инсталации наистина си струва, тъй като ще доведе до спестяване на енергия и разходи, както и до намаляване на замърсяването на околната среда.
В международен мащаб сравнителният анализ на енергийните разходи е важен показател за ефективността на всяко производство. Поради това и тъй като производствените процеси в химическата промишленост консумират почти непрекъснато изключително много енергия , много от предприятията прераснаха и в производители на енергия за собствени нужди. Чрез когенерация те произвеждат по един модерен начин сами и много ценово изгодно своята енергия. Същевременно доходните продажби на произведената в повече енергия се превърна в нов и атрактивен търговски отрасъл.
Но как се разпределя консумацията между отделните инсталации? Най-важните консуматори на енергия в химическата промишленост са електродвигателите от всякакъв вид. Често имаме инсталирани над 50 000 броя електродвигатели, като се започне от малките спомагателни задвижки и се стигне до задвижванията за компресори с няколко мегавата мощност. Така например в най-голямата химическа фирма в Германия в момента работят 120 000 задвижвания. 80% от тях са помпи и вентилатори, чийто основен диапазон на мощност е между 22 и 45 kW. За отбелязване е, че само 8 000 до 10 000 от тези мотори са с постоянни обороти. А с честотни преобразуватели са оборудвани по-малко от 10% от задвижванията, като този процент е значително по-висок предимно при новите системи.
Спестяване на разходи чрез регулиране на оборотите
До сега предприятията използваха честотно регулиране само в случаите, когато технолозите на различните процеси го смятаха за целесъобразно, за да могат да постигнат идеално регулиране на процеса. На практика това означаваше, че с помощта на честотни преобразуватели се регулираше само постигането на точно определено съотношение при смесването на различни вещества, или оптимизацията на качеството на продуктите. Тази картина все повече се променя, причина за което е непрекъснато повишаващата се цена на енергията. Помпите и вентилаторите са точно онези уреди, които по отношение на консумирана мощност изключително много се влияят от оборотите. До сега обаче, поради относително ниските енергийни разходи беше допустим един по-дълъг срок за възвръщане на инвестициите в енергийно ефективните устройства за честотно регулиране. При помпите и вентилаторите енергоспестяващият ефект, който е обусловен от тяхната характеристика, е най-голям. При тях например, само от половин оборот икономията на енергия може да достигне до ¾ от общата стойност на мощността. Но използването на честотен преобразувател си струва и за приложения с константна характеристика: така например инсталации със сгъстен въздух с честотно регулиране имат огромен потенциал за икономия, ако налягането в системата се намали дори само с 1 bar. Освен това можем да добавим и не лесните за количествена оценка икономии при поддръжката на съдове под налягане, които подлежат на периодична проверка, или при тяхното евентуално отпадане.
Като допълнителен ефект от честотното регулиране плавният ход също предполага икономии на разходите за поддръжка на машините и намалява броя на пропуските (течовете) чрез предотвратяване на върхови налягания.
Честотните преобразуватели намаляват тоталните разходи на потребителя Производителите на честотни преобразуватели като Данфосс наред с вече споменатите предимства гарантират и намалени разходи за целия жизнен цикъл на продукта, или намаляване на тъй наречените тотални разходи на потребителя. Най-често честотните преобразуватели и другата електроапаратура се намират в специални централни помещения. Тези помещения почти винаги трябва да бъдат климатизирани или да разполагат с някаква вентилация. Но загубите, които далеч не произтичат от това, не се налага да бъдат предотвратявани дори чрез вентилация. По този начин в много случаи инвестицията за климатична система може да бъде чувствително намалена или въобще да отпадне. Вследствие на това разходите за експлоатация и поддръжка за целия период на ползване на преобразувателите се намалява драстично.
Наред с вече описаните възможности за икономии при специфичните приложения все по-централно място в дискутирането на начините за постигане на по-голяма ефективност заема оптимизирането на коефициента на полезно действие на честотните преобразуватели. Докато само преди няколко години като абсолютен максимум се считаше КПД от 96%, то тази стойност днес може да бъде повишена до 98% чрез модерните полупроводници. За едно задвижване с мощност от 500 kW, което се експлоатира на три смени в продължение на 10 години, това предполага теоретична възможност за икономия на 876 000 kWh. За сравнение : тази стойност отговаря на годишната консумация на енергия от 35 средно статистически четиричленни домакинства в Германия.
Дългосрочна перспектива
Въпреки все по-популярното обсъждане на разходите за цялостния жизнен цикъл и днес за честотното регулиране все още се взимат търговски решения само от гледна точка на покупната цена и първоначалната инвестиция. Но и в тази област използването на модерни честотни преобразуватели, като VLT Automationdrive FС 302 има предимства, които водят до снижаване на разходите. Така например FC 302 има много кратко време за монтаж, тъй като филтърът за осигуряване на ЕМС и дроселите между отделните вериги са интегрирани в преобразувателя и всички управляващи проводници се окабеляват много бързо чрез пружинни клеми. Времето за пускане в експлоатация също е много кратко поради графичните обслужващи модули. Допълнително намалена е инвестицията поради интегрирането на някои функции, които до сега са били реализирани от външни прибори: стандартно вече е интегриран сигурен стоп от категория 3 по EN 954-1. Допълнително с модула MCB 112 PTC преобразувателят осигурява термичната автозащита на EEx-de двигатели.
Стандартно включеният в доставката контролер със Смарт-логика може да изпълнява управляващи и регулиращи функции, а за по-прецизно управление е на разположение опцията MCO 305. Коефициентът на полезно действие на честотния преобразувател е средно 98%, при това той може да работи в околна среда с температура до 50 С. Импрегнираните електронни платки не само осигуряват защита при работа в агресивни среди, но също така удължават живота на честотния преобразувател! Уредите се доставят със степен на защита IP 00, IP 20/21, IP 54/55 и до 45 kW със степен на защита IP 66.
Заключение
В химическата промишленост съществува необходимост от оборудване на електродвигателите с честотни преобразуватели: Честотното регулиране чувствително намалява разхода на енергия в системите и по този начин снижава значително производствените разходи. Същевременно се постига и опазване на околната среда чрез намалената употреба на природни горива.
Текст фиг. 1
Сравнение между дроселно и честотно регулиране
Текст фиг.2
Модулният честотен преобразувател VLT Automationdrive FC 302