Jak zoszczędzić na kosztach eksploatacji napędu elektrycznego(1).pdf

Jak zaoszczędzić na

kosztach eksploatacji

napędu elektrycznego?

działającego, lecz przestarzałego silni-

ka, na nowszy, o lepszej klasie spraw-

ności energetycznej. Przykład na rys. 1

ilustruje tendencję często występującą

w procesie konstrukcji elektrycznych

układów napędowych.

 Należy kontrolować wartość i jakość

napięcia zasilającego silnik, a w razie

potrzeby skorygować różnicę, wyeli-

minować wahania i niesymetrie, zre-

dukować wyższe harmoniczne i po-

prawić współczynnik mocy. Wahania

i niesymetria napięć fazowych nie

tylko pogarszają sprawność napędu,

ale powodują szybsze zużycie ele-

mentów układu napędowego. Przy-

kładowo 2,5-procentowa nierówno-

Jarosław Buczek

Podczas projektowania nowych napędów elektrycznych oraz przy okazji

jakichkolwiek zmian w elektrycznych układach napędowych

warto odpowiedzieć sobie na kilka pytań, które mogą

ułatwić decyzję o wyborze, wymianie lub remoncie silnika.

Czy jest możliwość zmniejszenia strat

mocy?

 Należy dobierać silnik o możliwie naj-

większej sprawności energetycznej do

danego zastosowania. Warta przemyś-

lenia jest możliwość zastąpienia już

pracującego silnika o klasie sprawno-

ści gorszej niż eff1 konstrukcją spraw-

niejszą energetycznie, tym bardziej,

że obecnie dzięki Polskiemu Progra-

mowi Efektywnego Wykorzystania

Energii w Napędach Elektrycznych –

PEMP ( Polish Energy Efficient Mo-

tor Programme ) można nabywać sil-

niki energooszczędne, nie ponosząc

wysokich kosztów związanych z no-

woczesnymi technologiami. Więcej

szczegółów znaleźć można w serwisie

internetowym poświęconym projekto-

wi: http://www.pemp.pl , gdzie udo-

stępnione jest także darmowe oprogra-

mowanie EFEmotor., ułatwiające do-

bór oraz wymianę silników i obliczenie

możliwych oszczędności. Na stronach

projektu znajdują się także dane adre-

sowe producentów silników elektrycz-

nych, których produkty można nabyć po

obniżonych cenach dzięki systemowi ra-

batowemu projektu PEMP, oraz baza da-

nych silników energooszczędnych obję-

tych dopłatami.

Rys. 2. Oszczędności energetyczne po przełączeniu silnika o mocy znamionowej 7,5 kW

z gwiazdy w trójkąt

 Należy unikać przewymiarowania sil-

nika. Silniki energooszczędne mogą być

trwale przeciążane, więc nie ma potrze-

by stosowania kilkudziesięcioprocen-

towych marginesów mocy „na zapas”,

szczególnie w przypadku pomp i wen-

tylatorów. Przy okazji wymiany uszko-

dzonego silnika często okazuje się, że

można w jego miejsce zastosować sil-

nik o znacznie mniejszej mocy znamio-

nowej, co nie tylko zmniejszy przyszłe

koszty eksploatacji napędu, ale dodat-

kowo obniża koszt inwestycyjny. Warto

zastanowić się także nad wymianą wciąż

mierność napięć fazowych zasilających

silnik 75 kW, pracujący 8000 godzin

w roku, zwiększy roczne zużycie ener-

gii przez napęd o prawie 10 000 kWh.

Jeżeli napięciem tym zasilanych jest

więcej silników, koszty się zwielokrot-

nią. Niesymetrie zasilania wywołują

bardzo szkodliwe drgania, a tempera-

tura silnika zasilanego napięciami o 2-

-proc. asymetrii jest o ok. 10°C wyż-

sza niż temperatura silnika zasilanego

prawidłowo, co skraca żywotność jego

izolacji nawet dwukrotnie. Niesyme-

tria zasilania nigdy nie powinna prze-

kraczać 1%.

 Jeżeli zdecydowano się na remont

uszkodzonego silnika, należy zadbać,

aby przezwajanie wykonano z odpo-

wiednią dbałością o zminimalizowa-

nie stopnia utraty sprawności silnika.

Sprawność energetyczna po przezwoje-

niu silnika zawsze ulega pogorszeniu.

 Jeżeli zainstalowany silnik jest niedo-

ciążony, należy rozważyć możliwość

jego przełączenia z połączenia w trój-

kąt na połączenie w gwiazdę. Jest to

najprostszy, a zarazem najtańszy spo-

7,5 kW – moc

silnika wystar-

czająca do

prawidłowego

funkcjonowa-

nia napędu

11 kW – moc

znamionowa

zainstalowa-

nego silnika

Rys. 1. Zapotrzebowanie mocy w układzie napędowym wynosi 7,5 kW, projektant przyjmuje

współczynnik 1,1, czyli moc znamionowa silnika wzrasta do 8,25 kW. Konstruktor urządze-

nia również przyjmuje współczynnik bezpieczeństwa 1,1, czyli moc znamionowa silnika to

już 9,1 kW. Najbardziej zbliżona moc produkowanego silnika to 11 kW. W efekcie zainstalo-

wany silnik ma moc znamionową prawie dwukrotnie większą niż moc faktycznie potrzebna.

Nikt nie pomyślał o efekcie ekonomicznym!

38  N R 7/8  L IPIEC – S IERPIEŃ 2006 R .

sób osiągnięcia oszczędności. Na rys.

2 przedstawiono oszczędności energii

możliwe do uzyskania po takim prze-

łączeniu.

dów miękkiego startu powoduje, że

ta przeszkoda może być coraz łatwiej

i taniej wyeliminowana.

 W układach napędowych, w których

występuje wiele silników pracujących

jednocześnie, warto rozważyć możli-

wość ich pracy sekwencyjnej. Przy-

kładowo w układach sprężarek, pomp

i wentylatorów można użyć kilku sil-

ników o różnych mocach i załączać je

zależnie od potrzebnego ciśnienia lub

temperatury. Produkowane są już zin-

tegrowane sterowniki, które nie tylko

optymalizują zużycie energii przez układ

napędowy, ale dodatkowo załączają po-

szczególne silniki w taki sposób, by ich

zużycie było równomierne.

łożenia przekładni. Sama wymiana pa-

sków napędowych z klasycznych „V”

na nowocześniejsze może przynieść

poprawę efektywności przekładni pa-

sowej o 6%. Często jednak uzasadnio-

na ekonomicznie jest wymiana starej

przekładni pasowej na inny typ prze-

kładni – pogorszenie stanu techniczne-

go pasków napędowych związane z ich

zużyciem może pogorszyć sprawność

przekładni nawet o 10%.

 Należy zminimalizować straty mocy

w liniach przesyłowych (wynikające

z nieszczelności instalacji pneuma-

tycznych, złej jakości izolacji termicz-

nej w systemach chłodniczych, opo-

rów przepływu w rurociągach itp.).

 Należy skontrolować, czy układ stero-

wania jest odpowiednio zaprogramo-

wany i czy harmonogram przeglądów

jest dobrany optymalnie.

Czy proces technologiczny dopuszcza

możliwość tymczasowego wyłączania

silnika?

 Jeżeli proces technologiczny na to po-

zwala, należy wyłączać silnik, kiedy

nie jest potrzebny, np. zgodnie z har-

monogramem pracy. Najprostszym

rozwiązaniem jest zastosowanie wy-

łącznika czasowego, jednak w przy-

padkach, gdy istnieje taka możliwość

techniczna, należy kontrolować para-

metry pracy napędu i wyłączać silnik,

kiedy pracuje bez obciążenia lub gdy

odpowiednie parametry mieszczą się

w wymaganym zakresie (temperatura

w układach wentylacyjnych lub chłod-

niczych, ciśnienie w układach pompo-

wych). Wyłączanie silnika w okresach

pracy jałowej powinno być jednak po-

przedzone analizą parametrów silnika

i całego układu napędowego, ponie-

waż częste wyłączenia i włączenia mo-

gą być powodem szybszego zużycia

elementów układu napędowego. Coraz

mniejszy koszt elektronicznych ukła-

Czy możliwe jest zmniejszenie

obciążenia silnika?

 Należy sprawdzić, czy przekładnia po-

między silnikiem i urządzeniem napę-

dzanym jest dobrana odpowiednio do

parametrów pracy napędu i czy urzą-

dzenie napędzane ma maksymalną

wydajność. W przypadku stosowania

w układzie napędowym przekładni pa-

sowych, tanim rozwiązaniem pozwa-

lającym na obniżenie kosztów pracy

napędu jest odpowiednia zmiana prze-

Czy zmniejszenie prędkości obrotowej

silnika nie okaże się korzystne?

 Nawet niewielkie zmniejszenie pręd-

kości obrotowej przynosi wymier-

ne oszczędności energii, szczególnie

w przypadkach, gdy silnik napędza

pompę lub wentylator. Wszędzie tam,

gdzie niezbędna jest płynna zmiana

reklama

SILNIKI ENERGOOSZCZÊDNE

dostêpne po znacznie NI¯SZYCH CENACH

dziêki dop³atom

z Funduszu na rzecz

Globalnego Œrodowiska

Elektryczne silniki energooszczędne to :

• najwyższa sprawność energetyczna,

• największa trwałość i niezawodność,

• większa przeciążalność,

• cichsza praca,

• znacznie niższe koszty eksploatacji.

Silniki energooszczędne po bardzo atrakcyjnych cenach dostępne są już u producentów uczestniczących w programie PEMP.

Dane adresowe producentów oraz szczegóły dotyczące silników znajdują się na stronie internetowej www.pemp.pl

Więcej informacji uzyskać można w agencjach wdrażających projekt:

Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. (KAPE S.A.)

ul. Mokotowska 35, 00-560 Warszawa, tel.: (+48) 22 626 0910, www.kape.gov.pl

Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii (FEWE)

ul. Wierzbowa 11, 40-169 Katowice, tel.: (+48) 32 203 5114, www.fewe.pl

N R 7/8  L IPIEC – S IERPIEŃ 2006 R .  39

elektryczne

prędkości należy używać falowników.

Zapewniają one dokładną regulację

prędkości, dzięki czemu nie tylko moż-

na osiągnąć ograniczenie zużycia ener-

gii elektrycznej, ale dodatkowo można

poprawić jakość finalnego produktu.

Ceny falowników, dzięki postępowi

w elektronice, wciąż maleją, podczas

gdy sprawność energetyczna i pa-

rametry pracy układu napędowego,

w którym są stosowane, ulegają cią-

głej poprawie. Szczególnie warte za-

interesowania są silniki z fabrycznie

zintegrowanymi falownikami. Co-

raz częściej oprogramowanie falow-

ników umożliwia także zaawansowa-

ne oszczędzanie energii, przydatne

szczególnie w napędach, gdzie zmia-

ny obciążenia są niewielkie lub wolno-

zmienne. Jeżeli płynna regulacja pręd-

kości nie jest konieczna, należy stoso-

wać silniki wielobiegowe.

prądów rozruchowych mogą przekro-

czyć maksymalne wartości prądów dla

danej sieci.

 Wymiana silnika często związana jest

z modyfikacją zabezpieczeń, np. no-

woczesne silniki często zabezpiecza-

ne są przed przegrzaniem termistora-

mi i te modyfikacje należy uwzględnić

przy wymianie silnika.

 Przed wymianą niedociążonego silni-

ka na mniejszy, należy zastanowić się,

czy w przyszłości proces technologicz-

ny nie będzie wymagał zwiększenia

obciążenia do wartości, która mogła-

by spowodować przeciążenie nowego

silnika. Ponadto moment rozruchowy

silnika o mniejszej mocy znamiono-

wej może okazać się zbyt mały, mimo

że pozostałe parametry zapewniałyby

prawidłową pracę napędu.

 Poślizg silników energooszczędnych

jest mniejszy niż poślizg silników

standardowych, stąd mogą pojawić się

różnice w ich prędkościach napędo-

wych. Różnice te mogą być przyczyną

problemów w przypadku napędzania

pomp i wentylatorów. Z tego powodu

w takich przypadkach należy szczegól-

nie starannie dobierać nowy silnik.

 W przypadku napędów specjalnych,

np. pras, w których stosowane są ko-

ła zamachowe, wymiana starego silni-

ka na energooszczędny może być nie-

uzasadniona ze względu na wartość

i prędkość narastania momentu rozru-

chowego. Prąd znamionowy w trakcie

pracy jest niewielki, co może dopro-

wadzić do mylnego wniosku, że silnik

jest niedociążony, jednak ważniejsze

są w tym przypadku parametry roz-

ruchowe. Kryterium umożliwiającym

podjęcie decyzji jest wtedy charakte-

rystyka czasowa prądu i momentu roz-

ruchowego.

Literatura

[1] Norma N SEP-E-005. Centralny

Ośrodek Szkolenia i Wydawnictw

SEP, Warszawa 2006.

[2] B ERNATT M., P ISZCZEK M., Z IELIŃSKI T.:

Remontować czy wymieniać silniki

elektryczne dużej mocy. Fundacja na

rzecz Efektywnego Wykorzystania

Energii, Katowice 2006.

[3] http://www.pemp.pl/

[4] http://www.oit.doe.gov/bestpractices/

[5] http://www.reliance.com/prodserv/

motgen/b7087_5/b7087_5_2.htm

[6] http://www1.eere.energy.gov/indu-

stry/bestpractices/iacs.html

[7] http://energyefficiency.jrc.cec.eu.int/

[8] http://www.cda.org.uk/megab2/ele-

capps/elec_hom.htm

[9] http://www.carbontrust.co.uk/energy

Problemy, które mogą się pojawić

podczas wymiany silnika elektrycznego:

 Obudowa silnika energooszczędne-

go może się różnić od obudowy silni-

ka zastępowanego, co wiąże się z ko-

niecznością przekonstruowania zamo-

cowania silnika.

 Należy sprawdzić parametry sieci zasi-

lającej silnik. Pomimo że moc znamio-

nowa montowanego silnika energoosz-

czędnego jest najczęściej mniejsza niż

moc silnika wymienianego, to wartości

Jarosław Buczek – specjalista

ds. efektywności energetycznej,

Krajowa Agencja Poszanowania

Energii SA.

40  N R 7/8  L IPIEC – S IERPIEŃ 2006 R .

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: