Современные источники питания – энергосберегающий фактор в сварочном производстве Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»



УДК 621.791.754

Современные источники питания — энергосберегающий фактор в сварочном производстве

Д. П. Ильященко,

ЮТИ ТПУ, заместитель заведующего кафедрой сварочного производства, инженер

В статье приведены результаты расчёта эффективности перехода от традиционных выпрямителей при ручной дуговой сварке покрытыми электродами к источникам питания инверторного типа.

Ключевые слова: ручная дуговая сварка, инвертор, выпрямитель, электроэнергия.

Проблема энерго- и ресурсосбережения на предприятиях связана, в том числе, с производством сварочных работ. Стоимость сварочных работ при ручной дуговой сварке может быть разделена следующим образом:

35 % - стоимость электродов;

35 % - оплата труда сварщиков;

2 % - оборудование и принадлежности (стоимость сварочного аппарата, кабелей и пр.);

28 % - стоимость электроэнергии.

Проблема повышенного потребления энергии крупными промышленными предприятиями существует давно, а в связи с постоянным увеличением роста тарифов на потребляемую электроэнергию она ведёт к снижению конкурентной привлекательности по сравнению с отечественными и зарубежными конкурентами-производителями. Поэтому предприятиям требуется искать новые пути решения этой проблемы.

Современное сварочное оборудование, построенное на базе инверторных источников, в отличие от традиционных выпрямителей позволяет получить не только качественную сварку (более стабильный процесс, меньшая величина разбрызгивания, уменьшение зоны термического влияния), но и существенную экономию электроэнергии за счёт высокого КПД [1-2].

Для оценки снижения потребления электрической энергии и эффективности замены наиболее применяемого источника питания ВД-306 на инверторный источник питания нового поколения ^Ъи1а-315 (табл. 1) произвели расчёт экономической целесообразности такой замены.

Стабильность процесса сварки оценивали по осциллограммам тока и напряжения, полученным с помощью регистратора параметров сварки AWR524 (рис. 1).

Таблица 1

Технические показатели источников питания ручной дуговой сварки плавлением

Параметр ВД-306 ЫеЪи1а 315

Максимальный ток, А 315 315

Максимальная мощность в нагрузке (Р2), кВт 9,77 11,0

КПД, %, не менее 70 90

Потребляемая мощность при максимальной нагрузке, кВА 24 12,5

Рис. 1. Осциллограммы токов и напряжения (электроды марки У ОНИ 13/55 диаметром 3 мм):

а — инвертор; б — диодный вьпрямитель

№ 1 (49) 2013, январь-февраль

[email protected]

Таблица 2

Экономические показатели источников питания дуговой сварки плавлением [1]

Оборудование Стоимость, руб. Потребляемая мощность, кВА Стоимость электроэнергии за 1 год работы, руб. одно/двухсменная работа

Выпрямитель ВД-306 24890 24 42850/85700

Инвертор Nebula-315 60000 12,5 22312/44624

При использовании цифрового инверторного источника (амплитуда колебания сварочного тока составляет до 20 А) осциллограммы показывают более стабильный процесс (рис. 1 а), чем от диодного выпрямителя (амплитуда колебания сварочного тока составляет до 50 А), тем самым снижая пиковую нагрузку на электрические сети [3].

Различные технические характеристики источников питания и осциллограммы процессов сварки (рис. 1) позволяют предположить и различное потребление электрической энергии. Для проверки этого предположения был произведен расчёт ориентировочной стоимости электроэнергии, потребляемой за год работы на одном сварочном посту в режиме ручной сварки электродом. При расчётах было условно принято количество рабочих дней в году - 248, время непрерывной работы источника - 60 %, что соответствует 1190 часам, а стоимость 1 кВА/ч - 2,5 руб.

Получается, что при покупке инверторного источника мы тратим на 35110 рублей больше, но за один год экономим на электроэнергии при односменной работе - 20 538 рублей и 41 076 рублей при двухсменной работе на один пост (табл. 2). Количество же сварочных постов на промышленных предприятиях г. Юрги - от 10 до 50, соответственно годовая экономия электроэнергии становится довольно ощутимой.

Авторами статьи [4] произведен расчёт, который подтверждает снижение потребления энергии инверторными источниками питания при механизированной сварке в смеси газов на 52 тыс. рублей на один сварочный пост по сравнению с трансформаторным выпрямителем.

Внедрение современных источников питания на предприятиях ООО НПО «Эксперт» (г. Юрга, Кемеровская обл.), ООО РТЦ «Сибирь» (г. Новокузнецк, Кемеровская обл.), ЗАО «Сургут-спецмеханизация» (г. Сургут, Тюменская обл.), ООО «Сибстройсервис» (г. Сургут, Тюменская обл.), ЗАО «Регионспецстрой» (г. Сургут, Тюменская обл.), ОАО «Металлургмонтаж» (г. Юрга, Кемеровская обл.) позволило снизить затраты на потребляемую энергию почти в 2 раза и тем самым снизить себестоимость изготовления сварных конструкций.

Помимо экономии электроэнергии применение инверторных источников питания влечёт за собой также снижение капитальных вложений в реконструкцию электросетей, инвестиций на строительство новых силовых подстанций при расширении производственных мощностей, снижение затрат на ремонт и обслуживание старых сетей из-за снижения постоянной и пиковой нагрузки.

Литература

1. Ильященко Д. П., Чинахов Д. А. Влияние типа источника питания на тепло- и массоперенос при ручной дуговой сварке // Сварка и диагностика. - 2010. - № 6. - C. 26-29.

2. Investigating the Influence of the Power Supply the Weld Joints Properties and Health Characteristics of the Manual Arc Welding / D. P. Il'yaschenko, D. A. Chinakhov // Materials Science Forum, 2011, No 12, pp. 704-705.

3. Il'yaschenko D. P. Thermal Imaging Investigations of Temperature Fields on the Surface of Parts being Welded Item during Manual Arc Welding with Coated Electrodes / D. P. Il'yaschenko, D. A. Chinakhov // Russian journal of nondestructive testing, 2011, vol. 47, No 11, pp 724.

4. Шолохов М. А., Бузорина Д. С., Лунина Е. В. Эффективность эксплуатации инверторных источников питания // Сварка и диагностика. - 2012. - № 3. - C. 26-29.

Modern sources of power are saving factors in welding production D. P. Il'yaschenko,

UTI TPI, deputy head of the welding production department, engineer

The author represents the calculation of efficiency of transition from traditional rectifiers for manual arc welding with coated electrodes to modern inverter power sources.

Keywords: manual arc welding, inverter, rectifier, electric power.

ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / wmv.endi.ru

№ 1 (49) 2013, январь-февраль