Използването на честотни задвижвания ACS880 на ABB в пречиствателна станция води до значителни икономии, по-висока надеждност и по-ниски разходи
Дълги години се смяташе, че задвижванията с честотно регулиране не могат да постигнат съществени икономии на енергия в приложения с Архимедови винтове. Проект, реализиран в пречиствателната станция за отпадъчни води в Бедфорд, Великобритания, обаче доказва обратното. Благодарение на внедряването на две честотни задвижвания ACS880 с ултра ниски хармонични изкривявания на ABB и оптимизирана стратегия за управление, операторът Anglian Water успява да намали енергопотреблението с близо 80%, като същевременно повишава надеждността на оборудването и съкращава разходите за поддръжка.
Архимедовите винтове представляват товар с постоянен въртящ момент и традиционно работят при фиксирана скорост. Това е една от причините в продължение на години да се счита, че използването на задвижване с честотното регулиране не предлага значителни възможности за икономии на електроенергия. Практиката показва и друго предизвикателство – твърде високата скорост води до разбъркване на течността в събирателния резервоар вместо до ефективното ѝ транспортиране, докато прекалено ниската скорост също намалявала ефективността им.
Енергийни загуби и експлоатационни проблеми
Пречиствателната станция в Бедфорд срещала сериозни проблеми при експлоатацията на входните помпи с Архимедови винтове. Поради чести експлоатационни проблеми системата консумирала между 4000 и 5500 kWh електроенергия дневно. За да се ограничат отказите, съществуващите устройства за плавен пуск се управлявали ръчно, което допълнително увеличавало разхода на електроенергия.
Преди модернизацията двата винта в съоръжението работели с устройства за плавен пуск и постоянна скорост. При ниски дебити и сухо време системата била значително преоразмерена спрямо реалните нужди, което водело до ненужен разход на енергия. Допълнително, при високо ниво в резервоара, потопената част на въртящия се винт предизвиквала турбулентно завихряне вместо ефективно изтласкване на водата, което намалявало производителността. Всеки старт на винта изисквал също и повторно запълване, тъй като след спиране водата се връщала обратно в резервоара.
Инженерен подход за повишаване на ефективността
За решаване на проблема от Anglian Water се обърнали към компанията Inverter Drive Solutions (IDS), която е част от партньорска програма ABB Value Provider на ABB. Тя обединява сертифицирани компании с доказана експертиза в областта на електрозадвижванията, електродвигателите, автоматизацията и сервизните услуги. Специалистите на IDS предложили промяна в концепцията за управление чрез използване на честотни задвижвания, които да поддържат винтовете в оптимален работен режим според моментните условия.
След извършен анализ инженерите изчислили, че внедряването на две честотни задвижвания и нов принцип на управление може да донесе икономии от хиляди евро седмично от разходите за електроенергия, без негативно въздействие върху технологичния процес.
Технология с ултра ниски хармоници
В рамките на проекта са инсталирани две честотни задвижвания ACS880-37 ULH на ABB с мощност 200 kW. Изборът на технологията ULH (Ultra Low Harmonic) е продиктуван от необходимостта за минимизиране на хармоничните изкривявания в електрическата мрежа. Освен че позволява използването на кабели с по-малки сечения, по-ниските нива на хармониците намаляват натоварването на електрооборудването и осигуряват допълнителен резерв за съответствие с изискванията на стандарта G5/5.
Проектът включва още монтаж на нови силови и двигателни кабели, модификация на съществуващите електрически табла и внедряване на контролер за ниво, който управлява работата на винтовите помпи в зависимост от нивото в събирателния резервоар. Това позволява значително намаляване на завъртанията на винтовете, което води както до по-ниско енергопотребление, така и до по-дълъг експлоатационен живот на механичните компоненти.
Резултати, надхвърлящи очакванията
Резултатите след въвеждането в експлоатация надминали първоначалните очаквания. Дневната консумация на електроенергия се намалила от 4000–5500 kWh до приблизително 1000 kWh. Общото работно време на двата винта е спаднало от 48 до около 20 часа дневно, без компромис с производителността на процеса.
Освен значителните енергийни спестявания, модернизацията води до намаляване на механичните натоварвания, по-висока надеждност и по-дълги интервали между техническите обслужвания. Удължени са периодите за смазване и подмяна на лагерите, а операторите получили възможност да определят кой от двата винта работи по-ефективно и съответно да му възлагат по-голямо натоварване.
Иновации с дългосрочен ефект
Според Джейк Лорънс, ръководител на проекта в IDS, резултатите доказват, че честотните задвижвания могат успешно да се използват и в приложения с Архимедови винтове – сфера, в която доскоро това не се считаше за ефективно решение.
Проектът в Бедфорд показва как съчетаването на съвременни честотни задвижвания, интелигентно управление и оптимизация на процесите може да доведе до значително намаляване на енергийните разходи, повишаване на надеждността и по-устойчива експлоатация на инфраструктурата за третиране на отпадъчни води.
