Новые «неординарные» направления применения частотно-регулируемых приводов на объектах

За последние пару десятков лет стоимость электроэнергии значительно выросла и поэтому исследователи и производители электротехнических изделий пытаются найти экономичные способы свести к минимуму энергозатраты при сохранении эффективности электрооборудования.

Чтобы обеспечить эффективное управление энергопотреблением на современном рынке, производители часто обращаются к технологии, известной как регулирование скорости электродвигателя с помощью преобразователей частоты (частотно-регулируемые приводы, ЧРП, международные названия/аббревиатуры - Variable Frequency Drives/ VFD, Variable Speed Drives/VSD).

Текущее состояние рынка частотников и ближайшие перспективы ЧРП.

Рынок ЧРП переживает значительный рост благодаря растущим требованиям к энергоэффективности и сокращению потребления энергии, особенно в развивающихся регионах мира. Спрос обусловлен растущей потребностью в электроэнергии, усовершенствованными системами управления на автоматизированных заводах и усилиями по оптимизации процессов, особенно в нефтехимической отрасли.

Проблемы в этом направлении включают высокую стоимость установки и обслуживания, усугубляемые общей стагнацией в нефтегазовой отрасли. Однако раскрываются новые возможности благодаря государственному регулированию, подчеркивающему устойчивое развитие и интеграцию промышленного Интернета вещей (IIoT) и робототехники в промышленные приложения, а также новым направлениям применения ЧРП.

Вместе с тем, масштабное внедрение ЧРП в таких областях применения, как насосы, конвейеры и вентиляторы, в обрабатывающей, перерабатывающей промышленности и инфраструктурных проектах, значительно повышает рыночный спрос и, соответственно, рыночную цену. Попутно рост цен стимулируется растущим интересом к инициативам в области энергоэффективности и устойчивого развития во всем мире, что обуславливает предпочтение ЧРП, которые обеспечивают значительную экономию энергии по сравнению с традиционными методами управления двигателями.

Наиболее сильный рост интереса к ЧРП по-прежнему наблюдается в Азиатско-Тихоокеанском регионе, а Северная Америка и Европа хотя и вносят значительный вклад в рынок, но демонстрируют снижение темпов роста. Тем не менее, текущие инвестиции в модернизацию и автоматизацию в этих регионах продолжат подпитывать спрос на передовые решения VFD, а ограничения для роста рынка в первую очередь связаны с первоначальными инвестиционными затратами, связанными с внедрением VFD, и необходимостью специализированных технических знаний для установки и обслуживания.

Ведущими компаниями на рынке частотно-регулируемых приводов на момент 4 квартала текущего года остаются ABB (Швейцария), Siemens (Германия), Schneider Electric (Франция), Danfoss (Дания) и Rockwell Automation (США), а наибольшая концентрация рынка наблюдается в сегменте силовых сетей среднего напряжения, где масштабное развертывание обеспечивает экономию за счет масштаба экономии мощности.

Новые «неординарные» направления применения частотно-регулируемых приводов на промышленных, непромышленных, инфраструктурных объектах.

Сегодня уже не ограничиваются прямым использованием ЧРП («частотников») «чисто по назначению», а рассматривается возможность их параллельного применения для выполнения сопутствующих задач, обеспечивающих энергосбережение и повышение энергетической эффективности промышленного, непромышленного, инфраструктурного объекта.

Так, компания ДАКОНД показывала возможность применения частотно-регулируемых приводов для неразрушающего контроля оборудования, процессов в режиме реального времени для непрерывной диагностики, масштабируемости в различных промышленных АСУ и прогнозной аналитики на основе искусственного интеллекта для автоматизированного обнаружения неисправностей и планирования технического обслуживания (см. этот материал). А на текущий момент уже ведутся исследования и разработки новых интересных «неординарных» направлений использования комплектных преобразователей частоты для электропривода переменного тока с регулируемой скоростью (по ГОСТ IEC 61800-9-2-2021).

Одно из новых направлений исследовательских работ по дополнительным возможностям применения ЧРП – использование частотно-регулируемых приводов для устранения рисков перекомпенсации реактивной мощности.

Ряд исследований последних лет показывают, что при небольших изменениях в конструкции ЧРП (изменением емкости накопителя в звене постоянного тока) частотники можно использовать для демпфирования токов емкостного характера, т.е. в качестве универсального устройства компенсации реактивной мощности, сохраняя при этом их основные функции – питание и управление скоростью двигателя. Это возможно в случае подключения большого количества частотно-регулируемых приводов к тем же линиям электропередачи, что и системы LED освещения, однако:

• регулирование коэффициента мощности происходит не непрерывно, а дискретно, а величина «ступени» декомпенсации будет зависеть от емкости конденсаторов в дополнительном блоке к звену постоянного тока VFD и в зависимости от числа вентильных ключей, конструкции и программного обеспечения программируемого логического контроллера;
• пока нет достаточно достоверных данных о применении трехфазных VFD для устранения рисков перекомпенсации в силовой сети с системами энергосберегающего освещения, а также ЧРП не решают, а усугубляют проблем у с гармоническими возмущениями, что требует интеграции ректоров или фильтров на их основе.