تبلیغات
وبلاگ شخصی سیروس نخودچی - مطالب بهینه سازی
 

بهینه سازی الکتروموتورها

 

در این جا بحث بهینه سازی مصرف انرژی در الكترو موتور های صنعتی مطرح شده است و تلاش بر این بوده است كه با ارایه دلایل كافی صحت راهكار های كلی بررسی شود نتایج تحقیقات در كشور های اروپایی و تاثیر راهكار ها در متن آمده است. همچنین به منظور روشن شدن موضوع، تحقیق صورت گرفته در مورد پیشبینی نتایج حاصل از تغییرات پیشنهادی در ایران كه توسط دفتر بهینه سازی مصرف انرژی انجام شده است، در انتها آورده شده است. علاوه بر این لیست برخی محصولات كنترلی و مكمل كه نقش مهمی در كاهش مصرف انرژی در صنایع گوناگون دارند پیوست گردیده است.

 

شناسایی موضوع و راهكار های كلی :

برای درك اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی به این مورد اشاره می كنیم كه اگر راندمان موتورهای الكتریكی القائی موجود در اروپا تنها به میزان 1% افزایش یابد، هزینه مصرف انرژی الكتریكی به میزان 6/1 میلیارد دلار در سال كاهش خواهد یافت. به طبع در ایران نیز چنین صرفه جویی بزرگی محتمل است. (در انتهای گزارش شبیه سازی مدل جریان انرژی شبكه در ایران به این مطلب صحه می گذارد.) 
می توان اقدامات مختلفی برای صرفه جوئی انرژی الكتریكی در الكتروموتورهای صنعتی بعمل آورد. در حالت كلی این اقدامات به دو دسته تقسیم میشود:
1-اقدامات مربوط به طراحی موتور
2- اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها
اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها را نیز میتوان به دو دسته تقسیم نمود:
1- اقدامات روی موتور، نظیر تهویه، روغنكاری، و بارگذاری
2- استفاده از درایو یا كنترل كننده دور موتور
در ادامه نخست روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در موتورهای الكتریكی را مورد بحث قرار می دهیم سپس كاربرد درایوها در كنترل موتورهای الكتریكی و تاثیری كه آنها می تواند در صرفه جوئی مصرف انرژی بگذارند مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

 راهكار های كلی

1- تطابق موتور و بار

موتورهای القائی سه فاز و یك فاز به دلیل تنوع مصرف در كاربردهای زیادی مورد استفاده قرار می گیرند. مشخصه های بارمكانیكی ناشی از كاربرد و مورد مصرف می باشد. بدیهی است موتور در صورتی می تواند بار مكانیكی متصل به آن را تامین كند كه مشخصه عملكردی موتور منطبق بر مشخصه بار مكانیكی باشد .
همانطور كه در بالا اشاره شد موتور و بار دارای مشخصه های خاص خود می باشند. منظور از تطابق بین موتور و بار انطباق بین مشخصه- های موتور و مشخصه های بار متصل به محور موتور می باشد . مشكل اصلی در صنایع كشور آن است كه در اغلب موارد تطابق مطلوبی بین مشخصه های بار و موتور وجود ندارد.
در صورتیكه موتور انتخاب شده بزرگتر از حد لازم باشد در این صورت موتور در حالت بار كامل و یا نزدیك به بار كامل كار نكرده و لذا بازدهی آن پایین تر از مقدار حداكثر آن خواهد بود . و خود این امر اشكالات جدی در بهینه سازی مصرف انرژی ایجاد خواهد كرد .
در موتورهای القائی سه فاز در صورت كاهش میزان بازدهی موتور ، به ویژه به میزان كمتر از 80% بار كامل ، شاهد كاهش قابل توجه در بازدهی موتور خواهیم بود .

2- هرزگردی موتورها

بیشترین صرفه‎‎جویی مستقیم برق را می‎‎توان با خاموش كردن موتورهای بی‎‎بار و درنتیجه حذف تلفات بی‎‎باری به‎‎‎دست آورد. روش ساده آن درعمل نظارت دایم یا كنترل اتوماتیك است. اغلب به‎ مصرف برق در بی‎‎باری اهمیت چندانی داده نمی‎‎شود درحالی‎‎كه غالباً جریان در بی‎‎باری حدود جریان در بار كامل است.
مثالی از این نوع تلفات را می‎‎توان در واحدهای بافندگی یافت، جایی‎‎كه ماشین‎‎های دوزندگی معمولاً برای دوره‎‎های كوتاهی كار می‎‎كنند. اگرچه موتورهای این ماشین‎‎ها نسبتاً كوچك هستند (1.3 اسب بخار) ولی چون تعداد آنها زیاد است (معمولاً تعداد آنها در یك كارخانه به‎ صدها عدد می‎‎رسد) اندازه این تلفات قابل‎‎ملاحظه است.
با اتصال یك سوئیچ به‎ پدال چرخ‎‎ها می‎‎توان آنها را به‎‎‎طور اتوماتیك خاموش كرد.

3- موتورهای با راندمان بالا (Energy Efficient Motors)

گرچه قیمت موتورهای با راندمان بالا بیشتر از موتورهای استاندارد است، ولی در اغلب كاربردها استفاده از آنها كاملا اقتصادی است. مخصوصا در كاربردهائی كه:
- مدت زمان روشن بودن موتور بیش از زمان خاموش بودن آن باشد
- مدت زمان روشن بودن موتور بیش از 2000 ساعت در سال باشد
- گشتاور بار نسبتا ثابت بوده و موتور بدرستی به بار تطبیق شده باشد.
استفاده از موتورهای با راندمان بالا توصیه میشود. بارهائی چون میكسرها، نقاله ها و فیدرها از این نوع هستند. اهمیت موضوع وقتی آشكار میشود كه توجه كنیم كه هزینه انرژی مصرفی یك الكتروموتور در طول عمر مفید آن 10 تا 20 برابر قیمت موتور است.
میزان صرفه جوئی انرژی در صورت استفاده از موتور با راندمان بالا، به جای موتورهای استاندارد از رابطه زیر قابل محاسبه است:

در رابطه فوق hp توان موتور بر حسب اسب بخار، l ضریب بار (در صد از بار كامل تقسیم بر 100) ، hr ساعات كار در طول سال، c متوسط قیمت انرژی (قیمت هر كیلووات ساعت،hstd راندمان موتور استاندارد (%)، و hee راندمان انرژی)، موتور با راندمان بالا (%) است.
توصیه میشود هنگام خرید موتور و یا سفارش ساخت ماشین به سازندگان ماشین از موتورهای با راندمان بالا استفاده گردد. همچنین معمولا اقتصادی است كه بجای سیم پیچی كردن موتورهای سوخته و استفاده مجدد از آنها، از موتورهای با راندمان بالا استفاده گردد. 
زمان بازگشت سرمایه(به سال) در خرید این نوع موتورها، بطور ساده عبارت خواهد بود از:

بازگشت سرمایه قیمت اضافی پرداختی جهت خرید موتورهای پربازده، معمولاً كمتراز دو سال كاركرد موتور به‎‎‎ازای 4000 ساعت كاركرد سالانه و در 75درصد بار می‎باشد. (بازگشت سرمایه نسبت به‎ موتورهای قدیمی و غیر استاندارد به‎ كمتر از شش ماه نیز می‎‎رسد) درمواردی كه بار موتور سبك یا ساعت كاركرد آن كم است یا بارهای تناوبی استثنائاتی وجود دارد. بیشترین صرفه‎‎جویی در رنج موتورهای 1 تا 20 اسب‎‎بخار به‎‎‎دست می‎‎آید. در توان بیشتر از 20 اسب‎‎بخار افزایش بازده كاهش می‎‎یابد و موتورهای موجود بیش از 200 اسب‎‎بخار تقریباً دارای بازده كافی هستند.
محاسبه بازگشت هزینه این موتورها به‎‎‎خاطر متغیرهای درگیر پیچیده است. برای تعیین هزینه عملیاتی موتور باید توان مصرفی توسط موتور در ساعات كار آن و قیمت انرژی الكتریكی ضرب شود. هریك از این فاكتورها متغیرهای مخصوص به‎‎‎خود را دارند كه شامل تغییر در برنامه زمانبندی تولید، تغییر در بار موتور و جریمه‎‎های دیماند می‎‎باشند. پرداختن به‎ برخی از این عوامل مشكل است.
 
4- كنترل كننده های دور موتور

استفاده از موتورهای مجهز به كنترل كننده دور موتور ، امكان اعمال تغییرات لازم در سرعت موتور فن و یا پمپ را بطور دائم فراهم آورده و بدین ترتیب می توان با توجه به فرآیند مورد نظر از اتلاف انرژی ایجاد شده در تنظیم كننده های مكانیكی جلوگیری نمود . با استفاده از درایو موتور به بار تطبیق داده شده ، و هر گونه نیاز به خاموش و روشن كردن موتور و یا ادوات تنظیم كننده نظیر شیر یا دمپر حذف می گردد . همچنین كنترل سرعت دقیق و متعاقب آن توان خروجی قابل دسترسی بوده و با توجه به استفاده از مدارات الكترونیكی ، استهلاك قسمتهای كنترل كننده در حد بسیار پایین خواهد بود . تصمیم گیری در مورد استفاده از موتور با كنترل كننده دور متغییر بستگی به نوع كاربرد مورد نظر دارد .
بسیاری از انواع پمپ‎‎ها، فن‎‎ها، میكسچرها، نقاله‎‎ها، خشك‎‎كننده‎‎ها، خردكننده‎‎ها (سنگ‎‎شكن‎‎ها)، آسیاب‎‎ها، صافی‎‎ها و برخی انواع كمپرسورها، دمنده‎‎ها و همزن‎‎ها در سرعت‎‎های مختلف با وسایل تنظیم سرعت كار می‎‎كنند. فنها و پمپ ها عمده ترین بارهای موتورهای الكتریكی هستند. اینها از ادواتی نظیر دمپرها و یا شیرهای خفه كن برای تنظیم دبی استفاده میكنند. اما این روشها انرژی را تلف میكنند.
در كاربردهایی نظیر پمپ و فن استفاده از درایوها تا 50% در كاهش مصرف انرژی موثر است.

میزان استفاده از كنترلرهای دور متغیر نشان داده شده است.





نوع مطلب : بهینه سازی، 
برچسب ها : بهینه سازی مصرف انرژی، بهینه سازی الکتروموتورها،
لینک های مرتبط :


جمعه 5 خرداد 1391 :: نویسنده : SIROUS NAKHODCHI

سیستم كنترل هوشمند در ساختمان

یكی از مزایای رشد سریع فن آوری اطلاعات، توسعه سیستم‌هایی است كه می توانند تغییرات اطراف ما را اندازه‌گیری و ارزیابی كرده و نسبت به آنها عكس العمل نشان دهند. این توانایی در كنترل تغییرات منجر به تغییر در محیط فیزیكی اطراف ما، به خصوص ساختمان هایی كه در آنها زندگی و یا كار می‌كنیم شده است. ازجمله این تغییرات رشد وسیع ساختمان‌های هوشمند یعنی ساختمان هایی كه سیستم‌های ارتباطی و فن‌آوری اطلاعات را تركیب كرده و یك سیستم یكپارچه راحت، با امنیت بالا، سودمند از لحاظ اقتصادی و در نهایت با هزینه پائین بوجود می‌آورند، است.
به طور كلی ساختمان هوشمند، ساختمانی است كه مجهز به یك زیر ساختار ارتباطی قوی بوده كه می‌تواند به صورت مستمر نسبت به وضعیت‌های متغیر محیط عكس العمل نشان داده و خود را با آنها وفق دهد و همچنین به ساكنان ساختمان این اجازه را می دهد كه از منابع موجود به صورت موثرتری استفاده نموده و امنیت و آرامش در آنها را افزایش دهد.
ساختمان هوشمند ساختمانی است كه در بردارنده محیطی پویا و مقرون به صرفه به وسیله یكپارچه كردن چهار عنصر اصلی یعنی سیستم‌ها، ساختار، سرویس‌ها، مدیریت و همچنین رابطه میان آنها می‌باشد.
اصول یك ساختمان هوشمند این است كه هزینه‌های واقعی یك ساختمان فقط هزینه‌های ساخت نیست بلكه باید به آنها هزینه‌های راهبری و تعمیرات را نیز اضافه كرد. ساختمان هوشمند تمامی این هزینه‌ها را به وسیله كنترل اتوماتیك و یكپارچه، مخابرات، و سیستم مدیریت كم می‌كند.
مساله دیگر نسبت خطای كامپیوتر به انسان است كه بسیار كمتر می‌باشد، زیرا در روش‌های مدیریت قدیم، هر ساختمان بلند توسط چندین نفر اداره می شد، كه با افزایش دخالت انسان، مجموع خطاهای حاصله نیز سیر صعودی خود را طی خواهد كرد، ولی در سیستم مدیریت جدید این گونه خطاها به طور چشمگیری كاهش خواهد یافت.


علاوه بر این مزایا یك ساختمان هوشمند مزایای دیگری را نیز برای صاحبان خود به ارمغان می‌آورد.

•    محیط كابل كشی استاندارد (UTP& Fiber)
•    مدیریت متمركز كل سیستم
•    صرفه‌‌جوئی در مصرف تاسیسات حرارت مركزی و تهویه مطبوع
•    صرفه‌جوئی در مصرف برق و سیستم های روشنایی
•    صرفه‌جوئی در هزینه كابل كشی‌های آتی و پراكنده
•    بالا رفتن كیفیت سرویس ساختمان (ارزش ساختمان)
•    درآمد برای سرمایه‌گذاران اصلی ساختمان به صورت شارژ خدماتی

مهمترین ارمغان هوشمند سازی ساختمان، بی شک آسایش و راحتی ساکنین آن می باشد. استفاده از این امکانات لوکس و نوین، زیبایی و کلاس ویژه ای به محل کار و یا زندگی شما خواهد داد. بالا رفتن ارزش افزوده ملک شما همراه با پایین آمدن هزینه های مصرف انرژی؛ همه و همه مارا مجاب می کند سیستم هوشمند ساختمان را، دوستی بدانیم مطمئن و کارآمد که آمده است کیفیت زندگیمان را جهشی خیره کننده دهد و آسایشی باور نکردنی را هدیه آورده است.

سیستم کنترل هوشمند موتورخانه:

از ساده ترین مراتب هوشمند سازی ساختمان که با هزینه ای بسیار ناچیز امکان پذیر خواهد بود هوشمند سازی موتورخانه های گرمایش ساختمان است که با موضوعات مطرح شده در بالا هم خانواده است ولی بخش بسیار کوچکی از آن را تشکیل می دهد. از جمله مزایا و ویژگی های استفاده از سیستم كنترل هوشمند موتورخانه در ساختمان ها ، می توان به موارد ذیل اشاره نمود :

•    كاهش مصرف سوخت و كاهش در هزینه تا 40% در ساختمان های غیر مسكونی( اداری و تجاری ) و تا 15 % در ساختمان های مسكونی
•    امكان نصب در ساختمان های در حال استفاده و ساختمان های قدیمی، کوچک و... با هزینه ای کم
•    كاهش استهلاك اجزای موتور خانه و افزایش راندمان و ضریب ایمنی تاسیسات مكانیكی
•    تامین شرایط آسایش ساكنین ، متناسب با دمای محیط خارج ساختمان
•    امكان تنظیم برنامه نرم افزاری سیستم بر حسب نوع كاربری ساختمان
•    هزینه كم و دوره بازگشت سرمایه كوتاه مدت به دلیل صرفه جویی چشمگیر در مصرف سوخت
•    نصب سریع و آسان بدون انجام تغییرات مكانیكی در موتور خانه
•    كنترل دما آب گرم مصرفی در زمان های مختلف شبانه روز
•    كاهش آلاینده های زیست محیطی و هزینه های بهداشتی و اجتماعی
•    قابلیت كاربرد برای ساختمان با زیر بنای دلخواه
•    كمك به اقتصاد خانواده

شرح عملکرد ساده کنترل هوشمند موتورخانه:

در حال حاضر جهت تنظیم دمای آب مورد نیاز برای گرمایش و آب مصرفی ساختمان ، در موتور خانه ها از ترموستات استفاده می كنند . این ترموستاتها به طور دستی بر روی دمای دلخواه تنظیم می كردند . در صورت افزایش دمای هوای محیط (كه مسلما گرمای مورد نیاز ساختمان كاهش می یابد) موتور خانه با دمای بالا كار می كند و گرمایی بیش از حد مورد نیاز وارد ساختمان می كند كه عملا با بازكرن پنجره ها توسط ساكنین ، این گرما به هدر می رود . جهت رفع این معضل ، استفاده از سیستم كنترل هوشمند موتور خانه توصیه می شود.

این سیستم دارای دو عملكرد اصلی به شرح زیر میباشد :

1.تنظیم دمای آب گرم تولید شده در سیتم گرمایش متناسب با دمای هوای بیرون :

سیستم كنترل هوشمند سوخت موتور خانه با اندازه گیری دمای هوای بیرون ، میزان نیاز ساختمان به گرمایش را برآورد می كند و متناسب با آن ، دمای آب گرم را تنظیم میكند . همچنین این سیستم ، آب گرم مصرفی را در محدوده قابل قبولی كنترل و ثابت نگاه میدارد .

2.تنظیم ساعات كار موتور خانه متناسب با برنامه كاری ساختمان: 

این سیستم برنامه كاری ساختمان های اداری و تجاری را دریافت كرده و متناسب با آن ، تولید گرما در موتور خانه را كنترل و تنظیم میكند . به این ترتیب كه در ساعاتی كه ساختمان خالی از افراد می باشد و نیازی به گرمایش ندارد ، موتور خانه را خاموش و سپس با توجه به دمای هوای بیرون ، مدتی پیش از ورود افراد به ساختمان ، موتورخانه را جهت تامین گرمای مورد نیاز راه اندازی میكند . همچنین در روزهای تعطیل كه ساختمان خالی از افراد می باشد ، موتور خانه را خاموش و بدین ترتیب ، از هدر رفتن انرژی جلوگیری می شود .





نوع مطلب : بهینه سازی، 
برچسب ها : سیستم كنترل هوشمند در ساختمان،
لینک های مرتبط :




وبلاگ شخصی سیروس نخودچی
درباره وبلاگ

این وبلاگ جهت نشر تازه های صنعت برق و درج مقالات و مطالب مرتبط با برق ایجاد شده است تا راهنمای مدرسان و دانشجویان عزیز این رشته باشد.

مدیر وبلاگ : SIROUS NAKHODCHI
نویسندگان
آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :