ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ВЕНТИЛЯЦИОННО-АСПИРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
POWER SAVING SYSTEM OF INDUCTION MOTOR OPERATION CONTROL IN VENTILATION AND ASPIRATION AGGREGATES

Изобретение относится к вентиляционно-аспирационной технике, в частности к системам управления и регулирования положением шиберов работой приводных асинхронных электродвигателей вентиляционно-аспирационных установок, работающих на несколько потребителей, и может широко применяться в цементной, строительной, теплоэнергетической, горнорудной и других отраслях промышленности и сельского хозяйства.
Известна система вентиляции воздуха жилых, административных зданий, включающая приточно-вытяжной агрегат, в котором по ходу приточного наружного воздуха установлены воздушные клапаны, фильтр, пластинчатый рекуперационный теплоутилизатор, датчик контролируемых параметров (температуры приточного воздуха, образования наледей), имеющие импульсные связи с воздушным клапаном обводного воздушного канала, воздухоохладитель, приточный вентилятор, соединенный с приточным воздуховодом с отводами, причем приточные воздуховоды присоединены к эжекционным доводчикам, на соединяющих трубопроводах смонтированы автоматические клапаны, связанные с датчиками контроля температуры воздуха, а по ходу вытяжного воздуха установлены фильтр, включаемый в электрическую сеть от импульса датчиков, электрический воздухонагреватель, пластинчатый теплоутилизатор, вытяжной вентилятор, воздуховод выброса вытяжного воздуха в атмосферу (патент РФ №2244882, кл. F24F 11/00, опубл. 20.01.2005 г.).
Недостатком данной системы является ее функциональная сложность, невозможность применения в промышленных условиях образования значительных пылегазовоздушных объемов, требующих повышенной мощности (порядка тысяч киловатт-мегаватт) потребления электроэнергии.
Наиболее близким к изобретению является устройство управления режимом работы вентиляционной установки, содержащее поворотные лопатки рабочего колеса ЛРК, вентилятор, приводной электродвигатель, вычислитель, регулятор и датчик угла установки ЛРК, исполнительный механизм ЛРК. Устройство снабжено вычислителем тока возбуждения, регулятором тока возбуждения электродвигателя и датчиком контролируемого параметра (концентрации вредных примесей вентилируемого потока), выход которого подключен к входу вычислителя угла установки лопаток рабочего колеса (патент РФ №2129688 кл. F24F 11/00, опубл. 27.04.1999 г.).
Недостатком данного устройства является его функциональная сложность, низкая надежность, невозможность применения в промышленных вентиляционных установках, использующих асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.
Технический результат использования изобретения заключается в разработке системы управления работой асинхронных электродвигателей вентиляционно-аспирационной установки, повышении надежности, эффективности, качества регулирования работы системы, повышении экономичности работы системы за счет значительного сокращения электропотребления асинхронными двигателями повышенной (порядка тысяч киловатт-мегаватт) мощности в промышленных условиях образования значительных пылевоздушных объемов.
Технический результат изобретения достигается тем, что энергосберегающая система управления работой асинхронных электродвигателей аспирационно-вентиляционных установок, содержащая приводной электродвигатель, дымосос с вентилятором, датчики контролируемого параметра, дополнительно содержит воздуховод, подсоединенный к многопольному электрофильтру, на выходе которого установлен один из датчиков запыленности, датчик разрежения в электрофильтре, систему ответвлений воздуховода и по числу упомянутых ответвлений шибера на ответвлениях, электродвигатели шиберов на ответвлениях, другие датчики запыленности, установленные у мест пылеобразования, электрические контакты схемы запуска электродвигателя, всего технологического агрегата или блок-контакт магнитного пускателя электропривода этого агрегата, работа которого приводит к пылеобразованию, блоки управления электродвигателями шиберов на ответвлениях, а также шибер дымососа с вентилятором, электродвигатель шибера дымососа с вентилятором, блок-суммирующее устройство, блок управления электродвигателем дымососа с вентилятором, блок управления электродвигателем шибера дымососа с вентилятором, подсистему блок-регуляторов повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра, установленных по числу полей электрофильтра, блок управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов, при этом выход датчика запыленности, установленного у мест пылеобразования, соединен с первым входом соответствующего блока управления электродвигателем шибера на ответвлении воздуховода, второй вход которого соединен с выходом соответствующего электрического контакта схемы запуска электродвигателя, всего технологического агрегата или блок-контакта магнитного пускателя электропривода этого агрегата, работа которого приводит к пылеобразованию, первый выход которого соединен с входом соответствующего электродвигателя шибера на соответствующем ответвлении воздуховода, второй - через соответствующий ему вход блок-суммирующего устройства с входом блока управления электродвигателем дымососа с вентилятором, один из выходов которого соединен с электродвигателем дымососа с вентилятором, другой - с соответствующим ему первым входом блока управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра, второй выход блок-суммирующего устройства соединен с соответствующим ему первым входом блока управления электродвигателем шибера дымососа с вентилятором непосредственно, третий выход блок-суммирующего устройства соединен с соответствующим ему вторым входом блока управления электродвигателем шибера дымососа с вентилятором через второй вход блока управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов, подсистему блок-регуляторов повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра, установленных по числу полей электрофильтра, электрофильтр и датчик разрежения в электрофильтре, первый выход блока управления электродвигателем шибера дымососа с вентилятором соединен с электродвигателем шибера дымососа с вентилятором, второй - с соответствующим ему третьим входом блока управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра, четвертый вход которого соединен с выходом датчика запыленности, установленного на выходе электрофильтра.
На чертеже изображена структурная схема системы управления работой асинхронного электродвигателя вентиляционно-аспирационной установки.
Система управления работой асинхронного электродвигателя включает воздуховод 1 с ответвлениями 2, приводной электродвигатель 3 дымососа с вентилятором 4, вход которого соединен с первым выходом блока 5 управления электродвигателем 3 дымососа с вентилятором 4, шибер 6 дымососа, соединенный с электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4, по числу ответвлений 2 воздуховода 1 - датчики запыленности 8, установленные у мест пылеобразования, электрические контакты 9 - схемы запуска электродвигателя, всего технологического агрегата или блок-контакт магнитного пускателя электропривода этого агрегата, работа которого приводит к пылеобразованию, блоки 10 управления электродвигателями 11 шиберов 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1, выход датчика запыленности 8 и электрические контакты 9 схемы запуска электродвигателя соединены с соответствующими им входами блока 10 управления электродвигателем 11 шибера 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1. Первый выход блока 10 управления электродвигателем 11 непосредственно соединен с входом соответствующего ему электродвигателя 11 шибера 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1, второй - через соответствующий ему вход блок-суммирующего устройства 13 с входом блока 5 управления электродвигателем 3 дымососа с вентилятором 4, один из выходов которого соединен с электродвигателем 3 дымососа с вентилятором 4, другой - с соответствующим ему первым входом блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра. Система включает электрофильтр 16, блок 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4, датчик 18 контроля и регулирования разряжения в электрофильтре, датчик 19 запыленности на выходе электрофильтра 16. Второй выход блок-суммирующего устройства 13 соединен с соответствующим ему первым входом блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4 непосредственно. Третий выход блок-суммирующего устройства 13 соединен с соответствующим ему вторым входом блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4 через второй вход блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15, подсистему блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра, установленных по числу полей электрофильтра 16, электрофильтр 16 и датчик 18 разрежения в электрофильтре. Первый выход блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4 непосредственно соединен с электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4, второй - с соответствующим ему третьим входом блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра 16. Выход датчика 18 запыленности, установленного на выходе электрофильтра 16, соединен с четвертым входом блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра 16.
Система работает следующим образом.
Датчики 8 запыленности располагаются непосредственно в местах пылеобразования технологическими агрегатами - у открытых выходов ответвлений 2 воздуховода 1. При запуске технологических агрегатов управляющий электрический сигнал от датчика 8 запыленности при наличии существенного пылеобразования либо сигнал от электрического контакта 9 схемы запуска электродвигателя 11, всего технологического агрегата или блок-контакта магнитного пускателя электропривода этого агрегата, работа которого приводит к пылеобразованию, поступают на входы блока 10 управления электродвигателем 11 шибера 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1. Выходы блока 10 подключены непосредственно к электродвигателю 11 шибера 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1 (для открывания или закрывания) и через соответствующий вход блок-суммирующего устройства 13 - к входу блока 5 управления электродвигателем 7 дымососа с вентилятором 4, поэтому сигналы от блока 10 одновременно поступают к шиберу 12 электродвигателя 11 на ответвлениях 2 воздуховода 1 и в блок-суммирующее устройство 13. Второй выход блок-суммирующего устройства 13 соединен с соответствующим ему первым входом блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4 непосредственно. Третий выход блок-суммирующего устройства 13 соединен с соответствующим ему вторым входом блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4 через второй вход блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15, подсистему блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра, установленных по числу полей электрофильтра, электрофильтр и датчик разрежения в электрофильтре. Для открывания или закрывания шибера 6 дымососа с вентилятором 4 первый выход блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4 соединен с электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4, второй выход - с соответствующим ему третьим входом блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения полей электрофильтра 16. На входы блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения, кроме сигналов от блок-суммирующего устройства 13 и блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4, подключены выходные сигналы соответственно второго выхода блока 5 управления приводом электродвигателя 3 дымососа с вентилятором 4 и датчика 19 запыленности на выходе электрофильтра 16.
Запуск электродвигателя 3 дымососа с вентилятором 4 происходит только при закрытых положениях шибера 6 дымососа с вентилятором 4 и шибера 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1, при наличии сигналов от блок-суммирующего устройства 13 и блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4. При запуске технологических агрегатов управляющий сигнал от электрического контакта 9 схемы запуска электродвигателя 11, всего технологического агрегата или блок-контакта магнитного пускателя электропривода этого агрегата, работа которого приводит к пылеобразованию, либо от датчиков 8 запыленности у мест пылеобразования, поступает в блок 10 управления электродвигателем 11 шибера 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1, происходит открывание шибера 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1. Одновременно сигналы от блока 10 поступают в блок-суммирующее устройство 13. Для блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4 управляющими являются сигналы блок-суммирующего устройства 13 и датчика 18 разряжения в электрофильтре 16. Открытие шибера 6 дымососа с вентилятором 4 на одно или несколько позиций (положений), в случае ступенчатого изменения положения шибера 6, происходит в зависимости от количества открытых шиберов 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1 и сигналов датчика 18 разряжения в электрофильтре 16. Для блока 14 управления включением-отключением подсистемы блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения управляющими являются сигналы блока 5 управления электродвигателем 3 дымососа с вентилятором 4 при работающем электродвигателе 3, датчика 19 запыленности на выходе электрофильтра 16, блок-суммирующего устройства 13, блока 17 управления электродвигателем 7 шибера 6 дымососа с вентилятором 4, причем всегда включено поле многопольного электрофильтра 16, последнее по ходу пылегазовоздушной смеси, что необходимо для исключения вторичного уноса пыли из электрофильтра 16. Включение в работу одного или нескольких блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения происходит в зависимости от количества открытых шиберов 12 на ответвлениях 2 воздуховода 1 и от сигнала датчика 19 запыленности на выходе электрофильтра 16.
Система управления работой асинхронного электродвигателя использованием по числу ответвлений 2 воздуховода 1 - датчиков запыленности 8, установленных у мест пылеобразования, электрических контактов 9 схемы запуска электродвигателя, всего технологического агрегата, или блок-контакт магнитного пускателя электропривода этого агрегата, работа которого приводит к пылеобразованию, блоков 10 управления электродвигателями 11 шиберов на ответвлениях 2 воздуховода 1 позволяет одновременно управлять работой двигателей 11 шиберов 12, а также режимом работы электродвигателя 3 дымососа с вентилятором 4.
Система внедрена на дробильно-обжиговом участке ДОЦ ГОП ОАО «ММК» на аспирационной установке, работающей на четырех ответвлениях 2 воздуховода 1, включающей дымосос с вентилятором 4 типа ДН-26х2-0.621, электродвигатель 3 типа ДА304с-560У-8ДУ1 мощностью 1000 кВт и напряжением питания 10 000 вольт, электрофильтр 16 типа ЭГА2-56-12-6-3, при подсистеме из шести блок-регуляторов 15 повысительных преобразователей напряжения трехпольного электрофильтра 16 (по два блока на каждое поле трехпольного электрофильтра 16). Внедрение обеспечило повышение надежности, эффективности, качества регулирования работы системы, повышение экономичности работы системы за счет значительного среднесуточного сокращения на 10% электропотребления асинхронными двигателем 3 повышенной (порядка тысяч киловатт - мегаватт) мощности в промышленных условиях образования значительных пылевоздушных объемов.